液化木質(zhì)素-苯并噁嗪-環(huán)氧共混樹(shù)脂的制備、表征及性能研究.pdf

1、木質(zhì)素是自然界中第二大豐富的生物資源，是造紙工業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要用作燃料。由于木質(zhì)素的碳?xì)浜枯^高，可用于制作碳纖維的原料。本論文以硫酸作催化劑、苯酚作溶劑，在不同的反應(yīng)條件下對(duì)堿木質(zhì)素進(jìn)行液化。采用差示掃描量熱儀（DSC）和紅外光譜（FTIR）考察了催化劑用量、液化溫度和液化木質(zhì)素（LL）的影響。結(jié)果表明，當(dāng)硫酸體積分?jǐn)?shù)為50％，反應(yīng)溫度為130oC，反應(yīng)時(shí)間為1.5 h時(shí)，木質(zhì)素的熔點(diǎn)為135 oC。
　　此外，分別以雙酚A

2、和天然腰果酚為酚源，苯胺和二氨基二苯甲烷為胺源，在多聚甲醛存在下，合成了兩種雙酚A型苯并噁嗪（BA-BZ）和腰果酚型苯并噁嗪（CNSL-BZ），利用1H NMR和FTIR對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。以液化木質(zhì)素與苯并噁嗪和環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行共混，制備了聚合物合金，并采用FTIR和DSC，研究了共混產(chǎn)物的固化行為。結(jié)果表明，當(dāng)雙酚A基苯并噁嗪加入0~10%的LL，腰果酚基苯并噁嗪加入0~20%的LL時(shí)，共混樹(shù)脂的呈現(xiàn)良好的加工性能和較低的固化溫度，其

3、原因在于木質(zhì)素中存在豐富的酚羥基，能夠催化噁嗪環(huán)在低溫下開(kāi)環(huán)。
　　采用FTIR、熱重分析儀（TGA）和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA），研究了固化的共混樹(shù)脂的性能。FTIR結(jié)果表明，聚合物中存在大量的氫鍵，其來(lái)源于苯并噁嗪開(kāi)環(huán)產(chǎn)生的酚羥基、液化木質(zhì)素中的酚羥基和環(huán)氧基開(kāi)環(huán)產(chǎn)生的羥基。TGA測(cè)試結(jié)果表明，液化木質(zhì)素的加入，使得聚合物的初始熱分解溫度和殘?zhí)悸蚀蟠筇岣?，這種熱性質(zhì)的提高主要?dú)w因于木質(zhì)素中存在大量的取代和未取代的酚羥基，有利于

4、提高聚合物的熱穩(wěn)定性，此外，氫鍵的存在使得聚合物的包裝更加致密。DMA結(jié)果表明，LL引入到聚苯并噁嗪以及聚苯并噁嗪-環(huán)氧共聚合金中，使得分子鏈的剛性和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）提高，這種熱機(jī)械性能的改善歸因于LL改性劑的引入，增加了羥基的數(shù)量，從而促進(jìn)聚合物網(wǎng)絡(luò)更加致密，進(jìn)而限制了分子的熱運(yùn)動(dòng)。此外，隨著LL添加量的提高，tanδ曲線的變寬，也證實(shí)共混物的耐溫行為。
　　固化溫度和固化時(shí)間對(duì)苯并噁嗪-環(huán)氧樹(shù)脂-LL三元共混體系的熱機(jī)械