一类全新的含苯并咪唑杂环邻苯二甲腈模型化合物（BIPN）的热聚合行为研究

聚邻苯二甲腈树脂（CN树脂）独特的热聚合特性(芳杂环交联单元、聚合放热缓慢且可控)，使其成为一类理想的高性能复合材料基体树脂。然而，传统的CN树脂/固化剂二元体系，难以达到分子水平的混合，这限制了其在材料领域的应用范围，如易产生热应力梯度的厚壁材料制件。作为又一类重要的反应性基团苯乙炔，其固化加工过程中虽无需添加固化剂，但过快的热聚合反应也限制了苯乙炔树脂体系的应用范围。本课题组在前期研究的单组份邻苯二甲腈树脂体系，实现了自加速热聚合反应即无需外加固化剂，但也存在热聚合反应过快的问题。本项目借助分子设计的概念，将含活性氢的苯并咪唑杂环与邻苯二甲腈基团融入同一分子结构中，获得了同时具备"自加速热聚合行为"和"固化放热缓慢"这两种特性的一类全新的反应性树脂BIPN。利用该特性，则有望拓展CN树脂在复合材料领域的应用范围。

摘要：聚邻苯二甲腈树脂（CN树脂）独特的热聚合特性(芳杂环交联单元、聚合放热缓慢且可控)，使其成为一类理想的高性能复合材料基体树脂。然而，传统的CN树脂/固化剂二元体系，难以达到分子水平的混合，这限制了其在材料领域的应用范围，如易产生热应力梯度的厚壁材料制件。作为又一类重要的反应性基团苯乙炔，其固化加工过程中虽无需添加固化剂，但过快的热聚合反应也限制了苯乙炔树脂体系的应用范围。本课题组在前期研究的单组份邻苯二甲腈树脂体系，实现了自加速热聚合反应即无需外加固化剂，但也存在热聚合反应过快的问题。.为了在自加速热聚合行为，热聚合反应速率乃至固化放热之间找到平衡，我们借助设计的手段，将含活性氢的苯并咪唑杂环与邻苯二甲腈基团融入同一分子结构中，获得了同时具备“自加速热聚合行为”和“固化放热缓慢”这两种特性的一类全新的反应性树脂BIPN。在BIPN的基础上我们进一步发展出了一大类新型的邻苯二甲腈树脂固化剂，即仲胺类固化剂（如含活性氢的杂环结构和酰胺等），系统的研究表明含有这一类固化剂邻苯二甲腈总体表现为“自加速热聚合行为”和“固化放热缓慢”特性，且多种对比研究表明，我们可以通过调控这一类固化剂的结构和酸碱性，实现固化速率的广泛控制，获得加工可控，性能优异的邻苯二甲腈树脂。该项研究有望拓展邻苯二甲腈树脂树脂在复合材料领域的应用范围。