苯並噁嗪樹脂

苯並噁嗪樹脂較酚醛樹脂、環氧樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂等更具特點。其效能具有綜合優勢，既可作承力結構複合材料的樹脂基體，又可用以製備功能複合材料，發揮其固有的某些特質。鑑於其優異的物理力學效能和工藝效能，特有的材料功能和原材料的低成本化，在航空航天覆合材料中有廣闊的應用前景。

圖片來源：科宜高分子

苯並噁嗪樹脂的效能

苯並噁嗪樹脂是在傳統酚醛樹脂基礎上發展起來的一類新型熱固性樹脂，在保持傳統酚醛樹脂優良的阻燃效能、耐熱效能、電絕緣效能、 良好的硬度和較低的價格基礎上，能顯著改善和提高酚醛樹脂的諸多效能。相較傳統的酚醛樹脂，苯並噁嗪樹脂具有固化後體積收縮接近於零、吸水率低、無需強酸強鹼固化劑、固化時不釋放小分子、單體與前軀體結構可設計空間大等優點。

表2 苯並噁嗪樹脂典型物理力學效能與其他樹脂的比較

苯並噁嗪樹脂在航空航天覆合材料領域應用

苯並噁嗪樹脂較目前廣泛使用的環氧、酚醛、雙馬來醯亞胺等樹脂有其綜合性能突出的潛力，在宇航複合材料中可以派到多種用場，有廣泛的應用領域。作為樹脂基體，製備主承力和次承力結構複合材料用預浸料和RTM用灌注樹脂，複合材料成型用模具預浸料，以及航空航天覆合材料的結構膠粘劑。另外用於飛機艙內阻燃材料，火箭發動機等防熱抗燒蝕材料等。

1. 用作結構複合材料預浸料樹脂基體

碳纖維增強苯並噁嗪樹脂預浸料

苯並噁嗪樹脂兼有與雙馬來醯亞胺樹脂相近的耐熱性，與環氧相似的抗損傷效能及工藝效能，加上自身固有的高熱/溼效能帶來較高的工作溫度，固化過程接近零收縮，突出的室溫儲存和運輸效能，綜合性能優，價效比高，對航空航天覆合材料有很大吸引力，使其成為未來航空航天覆合材料樹脂基體的必然選擇。

2. 用作機艙阻燃材料

苯並噁嗪樹脂不含遊離醛和遊離酚，無揮發物，其複合材料可達到最新的環保技術標準。如空中客車公司的AP 2091標準，並符合歐洲標準JAR/聯邦航空公司標準FAR防火、防煙和防毒規定，同時具有優良的力學效能，能形成理想的無空隙的複合材料表面，加上材料阻燃特性和有競爭力的材料成本，使苯並噁嗪複合材料成為飛機內飾件的最佳選擇，據稱可以代替酚醛樹脂。

3. 用作模具複合材料

苯並噁嗪樹脂Tg超過250 ℃，耐熱效能好，作為模具複合材料在高溫下具有長的模具壽命，可以在200 ℃連續工作，而不需頻繁的更換模具或進行模具維修。苯並噁嗪樹脂固化前後體積收縮很小，甚至零收縮，膨脹係數小，沒有明顯的體積效應，作為模具材料有利於保持複合材料製件嚴格的尺寸公差，減少固化後的加工，節省了原料，減少了後加工時間，降低了成本；固化過程放熱量低，也是苯並噁嗪樹脂用作模具複合材料的一大優點，這樣厚、薄不均或質量大和厚度大的模具均可製造，不需做任何特殊處理，無固

化過程中不易散熱和發生爆聚的問題。

4. 用作膠粘劑

苯並噁嗪樹脂耐熱效能好，固化收縮幾乎為零，熱/溼效能優。並且與環氧、雙馬來醯亞胺、酚醛等熱固性樹脂以及大多數工程熱塑性樹脂相容好，是高溫結構膠粘劑的選材物件。以聯苯型雙鄰苯二甲腈苯並噁嗪BZ-B作為膠粘劑，耐熱性優，氮氣中質量熱失重5%的溫度在478 ℃。對不同鋁合金試片的粘接效能試驗表明，拉斷表面破壞屬於內聚破壞。以雙酚A型苯並二噁嗪樹脂為主體的改性苯並噁嗪樹脂BA-a拉伸剪下強度24。8 MPa， 160 ℃時凝膠時間150 min，具有良好的高溫粘接劑的潛能。

5. 用作燒蝕材料

在熱防護材料領域，酚醛樹脂無疑是最早而且至今仍大量使用的燒蝕複合材料基體。對於火箭發動機、導彈、空間飛行器等高技術系統，酚醛樹脂作為耐燒蝕材料是比較適合的選擇，因為其價格便宜，燒蝕效能符合使用要求。苯並噁嗪樹脂透過開環聚合固化，形成類似酚醛樹脂的交聯網路結構，因此苯並噁嗪也稱開環聚合的酚醛樹脂，自然具有和酚醛樹脂類似的燒蝕效能。其原材料方便易得，成本低廉，固化物耐熱性、耐腐蝕性和絕緣效能都很好，且克服了傳統酚醛樹脂的缺點，主要是燒蝕後殘炭率低於60%，經改性後雖然殘炭率提高，但由於分子結構的特點，聚合過程中釋放小分子化合物，限制了在燒蝕領域的應用。苯並噁嗪樹脂開環聚合反應不放出小分子物質，燒蝕成炭率高，具有明顯的加工成型優勢。

苯並噁嗪樹脂未來發展

苯並噁嗪樹脂具有優異的綜合性能，其複合材料已開始在宇航工業嶄露頭角，受到業內技術人員的廣泛關注，被認為是最有發展潛力的新型樹脂材料。但是，這類樹脂畢竟開發時間還不長，還沒有達到環氧、酚醛、雙馬來醯亞胺等樹脂那樣的成熟期，在一些方面還存在一定的侷限性，尚需要繼續研究、改進和發展。

參考資料：張鳳翻。苯並噁嗪樹脂及其在宇航複合材料中的應用［J］。高科技纖維與應用，2016，41（01）：10-23。