环氧树脂具有许多独特的优异性能,广泛应用于机械、电子、电器、航空、航天等领域。溴化环氧树脂由于具有良好的阻燃性,长期以来在阻燃型聚合物基覆铜板应用领域占据着主导地位。经研究发现含溴材料在燃烧时产生对人体有毒害的化合物,因此,亟需开发出新一代的无卤阻燃环氧树脂产品以满足环保的要求。 本文在分析国内外无卤阻燃技术的基础上,设计了用含氮化合物对线型双酚A酚醛进行改性,并把这种改性后的含氮酚醛作为环氧树脂的阻燃固化剂使其满足无卤阻燃要求的技术路线。主要研究内容包括: 1.依据酚醛树脂的合成原理,合成了两种不同类型的含氮酚醛树脂 (1)以三聚氰胺、尿素和甲醛为原料,合成了用于改性的三聚氰胺-甲醛(MF)预聚物和脲醛(UF)预聚物。讨论了影响合成反应速率和产物结构的因素,发现当体系反应温度控制在50℃～70℃范围内、pH介于7-9之间时、经适当的时间反应后,能够合成均一透明、稳定性较好的预聚物溶液。 (2)以MF、UF预聚物与双酚A酚醛共聚,合成了含氮改性双酚A酚醛树脂。讨论了影响合成反应的因素,研究了原料配比、工艺对合成树脂软化点的影响。结果发现,通过在合成线型双酚A酚醛树脂反应的中后期加入适量的MF、UF预聚物溶液,调节反应介质的pH为弱碱性,基本解决了高含氮量线型酚醛合成过程中的凝胶问题。合成出了三聚氰胺、尿素含量高达30%、软化点约为120℃～130℃的两种含氮酚醛树脂。 2.改性含氮酚醛树脂的表征 利用差示扫描量热仪(DSC)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)对合成的两种含氮树脂进行了表征。DSC分析表明合成的含氮酚醛树脂热稳定性较好,分解温度约260℃-290℃。FTIR分析表明所合成的含氮酚醛具有设计的结构。 3.揭示了影响环氧/含氮酚醛固化体系凝胶特性的因素及其固化反应动力学 (1) 研究了促进剂对固化反应的影响规律 选用 2-甲基咪唑(2-MZ)、六次甲基四胺(HMTA)、DMP-30作促进剂,研究了环氧/改性酚醛/促进剂三种不同的固化体系的凝胶特性及其凝胶动力学。固化反应动力学活化能分析表明,以六次甲基四胺为促进剂,环氧/改性酚醛固化反应的活化能最低,因而体系活性最大;而凝胶时间测试却表明,DMP-30作促