Композиты на основе полибензоксазинов

Композиционные материалы с момента их внедрения в различные отрасли промышленности стали важными материалами, обладающими уникальными суммарными свойствами, входящих в его состав компонентов. Они используются для изготовления многих структурных деталей, а также в машиностроительной и аэрокосмической отраслях.

Неорганические материалы, как правило, обладают высокой термической стабильностью, хорошими электрическими свойствами, и высоким модулем упругости, но также имеют высокую плотность и являются очень хрупкими. Органические полимерные материалы, напротив, имеют упругие свойства и низкую плотность, но не обладают повышенной термической стабильностью и высокой прочностью. Для того, чтобы исправить некоторые недостатки полезных органических полимеров, исследуются возможности получения композиционных полимерных материалов, сочетающих в бы в себе лучшие свойства компонентов.

Большинство термореактивных полимеров в сочетании с неорганическими частицами или волокнами используются для промышленного производства композитных материалов. Как правило, обычные полимерные композиты заполнены мелкими частицами веществ неорганической природы микро- или макро размеров в качестве наполнителей. Наполнители обычно представляют собой неактивные частицы; следовательно, поверхность наполнителей играет незначительную роль, из-за плохой адгезии между наполнителем и полимером.

Были получены композиты на основе полибензоксазинов с высокими и стабильными механическими свойствами, имеющие также высокую теплопроводность и низкое водопоглощение. Эти новые композиционные материалы пригодны для применения в электронной отрасли.

Помимо этого, получены композиты на основе полибензоксазина с частицами карбида кремния, демонстрирующие отличные механические и термическими свойства; полибензоксазин-титановые нанокомпозиты [11].

Полибензоксазин-SiO₂ нанокомпозиты были получены золь-гель методом, путем смешения тетраэтоксисилана с БА-а в качестве бензоксазинового мономера в среде ТГФ.Полученную после гидролиза и конденсации смесь подвергают термическому отверждению с получением материала с повышенной термостойкостью.

В качестве новых конструкционных материалов, полибензоксазин-глинистые нанокомпозиты предлагают большие возможности для создания большого количества материалов, обладающих полезными комбинациями свойств. Полибензоксазины также используются в качестве полимерных матриц при получении полибензоксазин-глинистых нанокомпозитов.

Монтмориллонит в качестве глинистого материала является одним из наиболее часто используемых для получения полибензоксазин-глинистых нанокомпозитов [12].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании приведенного обзора, можно сделать вывод, что уникальные свойства полибензоксазинов делают их пригодными для применения в различных областях промышленности, в которых традиционные реактопласты не могут быть применены.

Исследования в области получения высокоэффективных композиционных полимерных материалов, различных полимерных смесей на основе полибензоксазинов, развиваются с большой скоростью. Однако, необходимо отметить, что в настоящее время, применение этого нового класса термореактивных полимеров осуществляется только в электронной и аэрокосмической областях промышленности.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. T. Agag, H. Ishida, Handbook of Benzoxazine Resins, Department of Macromolecular Science and Engineering Case Western Reserve University Cleveland, Ohio USA, Р 3 – 51.

2. Р. Кан, О. Дермер «Введение в химическую номенклатуру», 1983, с 121.

3. W.J. Burke, K.C. Murdoch, G. Ec, Condensation of hydroxyaromatic compounds with formaldehyde and primary aromatic amines, J. Am. Chem. Soc. 76 (1954) 1677–1679.

4. Applications of polybenzoxazines for improvement in processability and property. Thesis Advisor: Dr. Hatsuo Ishida Department of Macromolecular Science and Engineering CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY May, 2010.

5. Synthetic Strategies to Combine High Performance Benzoxazine Thermosets with Polymers, Macromol. Symp. 2010, 298, 145–153.

6. B. Kiskan, Y. Yagci, Polybenzoxazines—new high performance thermosetting resins: synthesis and properties, Prog. Polym. Sci. 32 (2007) 1344–1391.

7. H. Ishida, Development of polybenzoxazines: a new class of high performance, ring-opening phenolic resins with superb balance of physical and mechanical properties, Proc.Ann. Tech. Conf., Comp. Inst., SPI, Session 14-B, 1998.

8. T. Agag, H. Ishida, Handbook of Benzoxazine Resins, Department of Macromolecular Science and Engineering Case Western Reserve University Cleveland, Ohio USA, Р 237 – 246.

9. T. Takeichi, Y. Guo, T. Agag, Synthesis and characterization of poly(urethane-benzoxazine) films as novel type of polyurethane/phenolic resin composites, J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 38 (2000) 4165–4176.

10. M. Biron (Ed.), Thermosets and Composites, Elsevier, New York, 2003.

11. Y. Yagci, B. Kiskan, N. Ghosh, Recent advancement on polybenzoxazine: a newly developed high performance thermoset, J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 47 (2009) 5565–5576.

12. B. Kiskan, N.N. Ghosh, Y. Yagci, Polybenzoxazine-based composites as high-performance materials, Polym. Intern. 60 (2011) 167–177.