基于双酚F且具有增强耐热性和机械性能的含磷腈环氧树脂：合成与性能

有机磷腈因其制备的高分子材料兼具更优异的机械和热性能而备受关注，但其合成通常具有复杂的多阶段特征。此外，含磷腈环氧树脂 (PhER) 的高粘度也增加了加工难度。为了简化 PhER 的合成，本研究开发了一种一步法，并选用双酚F，从而降低了体系粘度。在本研究中，PhER 是通过六氯环三磷腈 (HCP) 与双酚F异构体及环氧氯丙烷在碱存在下的一步反应生成的，MALDI-TOF 分析结果显示其为官能度为 1 至 4 的环氧环磷腈 (ECPh) 混合物。该过程中同时生成的基于双酚F的常规环氧树脂表现出优异的机械性能和玻璃化转变温度，所得树脂的反应活性与基于双酚A和双酚F的基础环氧树脂相似。与基于双酚A和双酚F的基础环氧树脂相比，固化后的 PhER 具有更高或相当的机械性能，以及与基于双酚F的基础环氧树脂相当的玻璃化转变温度：玻璃化转变温度 (Tg) 最高达 174.5 °C，拉伸强度最高达 74.5 MPa，拉伸模量最高达 2050 MPa，拉伸断裂伸长率最高达 6.22%，弯曲强度最高达 146.6 MPa，弯曲模量最高达 3630 MPa，弯曲断裂伸长率最高达 9.15%，Izod 冲击强度最高达 4.01 kJ/m2。通过 1H 和 31P NMR 光谱、MALDI-TOF 质谱以及 X 射线荧光元素分析对所得 PhER 的组成进行了表征，结果显示其含磷量最高达 3.9%，含氯量在 1.3% 至 4.2% 之间。测定了所得环氧树脂的粘度-温度曲线，根据反应物比例的不同，其在 25 °C 下的粘度范围为 20,000 至 450,000 Pa·s。本研究涉及的树脂可使用常规固化剂固化；且在磷腈组分含量较低时，可作为传统环氧树脂的改性剂（与其具有良好的相容性），在保持其余主要机械和加工性能的同时提高冲击强度和弹性，可作为复合材料、胶粘剂和涂料的树脂组分。