摘要
结构胶黏剂在高温环境中的应用是有机胶黏剂领域面临的挑战之一。目前，可以在150℃以上使用的商业化胶黏剂还非常有限。基于高芳香结构含量及刚-柔结合的设计思路，本文设计并合成了三聚氰胺-间苯二甲胺（MX）以及三聚氰胺-间苯二甲胺-尿素（MXU）聚合物，采用ESI-MS、13C-NMR、GPC等分析技术对其结构进行了表征，利用DSC、DMA、TGA等手段对其固化行为及热性质进行了分析。在此基础上考查了树脂对不同基材以及在极端条件下的粘接性能。此外，探索了树脂的成型工艺并测试了树脂的力学强度、耐腐蚀性等基础性能。主要结果如下： （1）ESI-MS、13C-NMR表征结果显示，M、X、U三种单体发生了有效缩合，聚合物的化学结构符合预期。GPC分析结果显示，MX的数均分子量（Mn）及重均分子量（Mw）分别为15317和83485，MXU的Mn及Mw分别为23751和73613。 （2）考查了不同X:M摩尔比条件下树脂的热分解温度（T5%），玻璃化转变温度（ Tg ）及对不同基材的粘接性能。根据 TGA 测定结果， MX 树脂的 T5%在406~423℃。DSC 和 DMA 分析结果显示，MX 树脂的 Tg在 165~179℃。以不锈钢为粘接对象，结果表明，当 X:M 的摩尔比为 1.5，在 250℃固化 30 min 时，对钢材具有最佳的粘接强度。MX树脂对其他金属、非金属界面以及杂化界面的粘接强度在13~22 MPa，远高于结构胶黏剂使用的标准（＞6.9 MPa）。此外，MX 在-196℃和200℃条件下对不锈钢粘接强度分别为 17.34 MPa 和 10.38 MPa， 说明树脂的极端温度耐受性优异。 （3）考查了不同的M∶X∶U摩尔比条件下树脂的T5%，Tg和对不同基材的粘接性能。根据 TGA 测定结果，MXU 树脂的 T5%在 337~351℃。经 DSC 和 DMA 分析，MXU树脂的 Tg在 149~168℃。粘接性能测试结果表明，当 M∶X∶U 的摩尔比为1∶4∶4，在 250℃固化 90 min 时，对不锈钢具有最佳的粘接强度。MXU在-196℃和200℃条件下的粘接强度分别为 18.44 MPa和 11.57 MPa，稍优于 MX 树脂。 （4）采用模压方式可以获得缺陷率较低的块状树脂材料。将得到的 MX 和MXU 树脂材料在酸、碱、盐和有机溶剂中浸泡 24 h 后，质量损失率在 0.4%以内，表明两种树脂材料均具有优异的耐腐蚀性能。同时，MX和MXU树脂材料也具有优异的拉伸强度（＞56 MPa）。此外，UL-94 垂直燃烧实验表明这两种树脂材料的阻燃性能达到UL-94 V0等级。 综上所述，本文提出的结构设计思路成功赋予了 MX 和 MXU 树脂优异的综合性能，合成过程简单、绿色。基于其性质及结构上的特点，论文提出，两种树脂在复合材料基体树脂、木材胶黏剂改性等领域的应用潜力值得拓展和深入挖掘。
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