可交联高分子量聚芳醚腈的合成、结构与性能

通过分子设计一是以2，6-二氯苯甲腈、二元酚为原料合成端羟基的聚芳醚腈（PEN），再用4-硝基邻苯二甲腈获得可交联的PEN；二是通过酚酞啉与2，6-二氯苯甲腈合成侧基含羧基的高分子量PEN，再与氨基邻苯二甲腈酰胺化反应，获得可交联的高分子量PEN。研究不同二元酚封端的PEN合成、结构及性能的关系；研究合成条件与配比间的关系；采用化学流变学研究两类可交联PEN的交联反应条件及其共聚物，提出交联反应的的时间-温度-状态相图。研究高分子量PEN及可交联基团制备高强度、高模量PEN及增韧复合材料的方法及结构性能演变及加工流变特征。研究可交联高分子量PEN的热交联的分子机理，研究热塑性加工热固性应用的关键技术及其分子结构控制技术。研究该类可交联PEN的功能化，通过与纳米功能材料的界面反应制备具有高热稳定性的磁性高分子材料、荧光聚芳醚腈。详细揭示可交联高分子量PEN的合成、结构控制与关系。

聚芳醚腈树脂是一种高性能的热塑性特种工程塑料，由于具有耐高温、高强度、强韧性、耐化学腐蚀等优异的性能，在航空航天、电子材料、机械加工等领域具备巨大的应用前景。交联型聚芳醚腈则是通过分子设计，在高分子量聚芳醚腈链端或侧链引入可交联的邻苯二甲腈，通过交联固化反应有效提升聚芳醚腈各项性能，从而进一步拓展聚芳醚腈的应用范围。.本项目首先合成了一类邻苯二甲腈封端的高分子量交联型聚芳醚腈。首先以对苯二酚、联苯二酚、二氯苯腈为原料，碳酸钾为催化剂，在N-甲基吡咯烷酮和甲苯混合溶剂中得到酚羟基封端的聚芳醚腈，再通过与4-硝基邻苯二甲腈反应，得到主链交联型高分子量聚芳醚腈，通过改变4-硝基邻苯二甲腈的含量可以控制高分子量交联型聚芳醚腈的交联度。系统研究高分子量交联型聚芳醚腈的热学性能、力学性能、溶解性、耐化学性等各项性能，发现固化前，高分子量交联型聚芳醚腈的各项性能与未封端的聚芳醚腈相似；固化后，材料的耐热性、耐腐蚀性、力学性能等都具备不同程度的提升，特别是当4-硝基邻苯二甲腈的含量为10%时，得到的高分子量交联型聚芳醚腈固化后的性能最优。.其次，本项目还合成了侧链交联型聚芳醚腈。首先以二氯苯腈、双酚A、酚酞啉为原料，碱金属盐为催化剂，在N-甲基吡咯烷酮和甲苯混合溶剂中进行亲核取代聚合反应，得到侧链含羧基的高分子量聚芳醚腈，然后通过与4-氨基苯氧基邻苯二甲腈的酰胺化反应得到侧链含邻苯二甲腈的可交联聚芳醚腈。研究发现，接枝邻苯二甲腈后，可交联聚芳醚腈经过250°C-280°C的固化反应后，可转变为热固性树脂，耐热性得到大幅度提升。.最后，本项目还研究了高分子量交联型聚芳醚腈复合材料的制备与性能，重点研究了可交联聚芳醚腈的交联反应机理及其与四氧化三铁、石墨、碳纳米管等纳米材料的界面相互作用，控制复合材料的微观形貌，获得具备优良热学性能、介电性能、力学性能的纳米复合材料。研究发现，高分子量交联型聚芳醚腈的邻苯二甲腈基团对纳米填充物起到了增强分散性和界面相容性的作用，因此显著提升了复合材料的各项性能。.综上所述，本项目通过分子设计，获得一系列具备热塑性加工与热固性应用特点的高分子量交联型聚芳醚腈，深入研究了其交联反应与功能复合材料加工应用，明确了可交联聚芳醚腈结构与性能的关系。