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三官能团氰酸酯树脂的性能及改性研究

沙懿轩  
【摘要】:氰酸酯树脂具有优异的耐高温性、介电性能、耐腐蚀性、力学性能和加工性能,在航天、电子、建筑和军工等行业得到了广泛的研究与应用,是一种具有广阔发展空间的热固性树脂。双酚A型氰酸酯(BADCy)是目前应用范围最广的氰酸酯树脂,但其使用温度低于300℃,限制了氰酸酯树脂在航空航天等领域的进一步发展。酚醛型氰酸酯(NCy)由于其结构中含有大量-OCN基团,固化后具有优异的耐热性能和极高的玻璃化转变温度(Tg350℃)。然而,由于酚醛型氰酸酯的位阻效应和高交联密度使得其完全固化需要很高的后固化温度,而且固化后脆性较大(弯曲强度低于80MPa),限制了酚醛型氰酸酯树脂的使用范围。本文研究了两种星型支化结构三官能团的氰酸酯树脂的固化特性,确定了固化特征温度,考察了固化后三官能团氰酸酯树脂的热性能、介电性能、力学性能和吸水性,并对两种三官能团氰酸酯树脂与双酚A型氰酸酯形成的共聚物进行了性能研究。1.通过红外光谱(FT-IR)对固化前后三酚A型氰酸酯树脂(TACy)分子结构进行表征,利用DSC、DMA、TGA等测试方法对其固化反应过程、玻璃化转变温度、耐热性能和介电性能等进行了研究。结果表明,在不添加催化剂的情况下,TACy比BADCy具有更高的反应活性。在相同固化条件下,TACy比NCy具有更高的固化度。TACy的玻璃化转变温度为367℃,在2~18GHz范围内具有极低且稳定的介电常数(小于3)和介质损耗角正切(小于0.009)。2.采用DSC、DMA、TGA、介电性能等测试方法,对4,4’,4”-三氰酸基三甲苯(TMCy)的固化特征温度、热性能和介电性能等进行了研究。结果表明,TMCy具有较高的玻璃转变温度(335℃)、良好的热稳定性以及较低的介电常数和介质损耗角正切。3.将BADCy与TACy以不同比例进行共聚,对共聚树脂体系进行了性能分析。结果表明,共聚树脂体系的玻璃化转变温度随BADCy含量的增加而降低。共聚树脂体系的弯曲强度和拉伸强度随BADCy的加入而增大。其中,BADCy的添加量在80%时共聚树脂的力学性能最佳,弯曲强度比TACy提高了110%。而且共聚树脂具有较为良好的介电性能。4.将BADCy与TMCy以不同比例进行共聚,并对共聚物进行热学性能、力学性能和介电性能测试。实验表明,共聚树脂的玻璃化转变温度随BADCy的加入而降低,共聚物的韧性会随BADCy的加入而提高。BADCy的添加量在80%时树脂具有较好力学性能,其弯曲强度比TMCy提高了85%,同时具有较低的介电常数(小于3.1)。


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