Yüksek Performanslı Benzoksazin Termosetleri İçin Reaktif Gruplu Monomerler

Abstract

Benzoksazinler ısıyla aktive olarak halka açılma reaksiyonuyla yeni gelişmiş polimerik reçinelere dönüşmektedir. Polibenzoksazinler yüksek mekaniksel, boyutsal ve ısısal kararlılık, kimyasal ve ısısal dayanıklılık gibi pek çok avantaja sahiptir. Benkzoksazin monomerlerinde başlangıç maddesi olarak fenol, formaldehit ve amin (alifatik ya da aromatik) kullanılması çok iyi bir dizayn esnekliği sunmaktadır. Bu özellik farklı fonksiyonel gruplar sayesinde benzoksazine monomerlerinin yüksek kürlenme sıcaklığı(~200 °C ya da daha yüksek), işleme zorluğu ve kırılganlık gibi bazı sınırlandırlandırıcı özelliklerinin üstesinden gelinmesine imkan sağlar. Sunulan bu çalışmada, polibenzoksazin termosetlerinin ısısal dayanıklılıkları asimetrik bisbenzoksazin monomeri ve fenolik uç grup fonksiyonlanması ile geliştirilmiştir. Fenol fonksiyonel benzoksazin monomeri geleneksel sentez yöntemlerinin dışına çıkarak iki aşamalı olarak sentezlendi ve moleküler yapı tayini FT-IR ve 1H-NMR spektrum analizleriyle gerçekleştirildi. Yeni monomerdeki fenol gruplarının katalizör gibi davranması sebebiyle, endüstriyel uygulamayı kolaylaştıran 95 °C’ye kadar düşük polimerleşmeye başlama sıcaklığı elde edilmiştir. Ayrıca bu monomerde bulunan fenol gruplarının, kürlenirken ek çapraz bağlantı noktaları oluşturarak polibenzoksazin termosetlerinde ısısal kararlılığı % 60’a kadar arttırdığı termogravimetrik ölçümlerle saptanmıştır. Bu çalışmada ayrıca biz bisfenol ya da bisamin türevleri kullanılmaksızın özgün asimetrik iki fonksiyonlu benzoksazin hazırlamak için sentetik bir strateji geliştirdik. Difenol gibi gruplar bulundurmadığından daha kısa bağlarla yapılar çapraz bağlandığından bu da bozulacak bağ sayısını azaltarak ısısal kararlılığa katkı sağlamıştır. DSC ve TGA analizleri ile ısısal polimerizasyon ve dayanıklılık araştırılmıştır. Bu malzemenin üretimi ile amaçlanan yüksek ısısal dayanıklılık ise 900 °C’de % 70 oranında kütlesini koruması ile ısısal analizler sonucu ortaya çıkmıştır.