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2-噁唑啉、苯并噁嗪化合物分别是含有N,O原子的五元、六元杂环化合物。苯并噁嗪树脂作为一种新型的酚醛型热固性树脂,以其独特优异的性能而越来越受到人们的关注。随着材料科学的发展,当对苯并噁嗪树脂的热性能有更高要求时,就需要对它进行物理或化学改性。研究表明,将特殊官能团结构(2-噁唑啉片段)加入苯并噁嗪化合物中,能有效的改善苯并噁嗪的化学反应活性和苯并噁嗪树脂的热性能。同时,苯并噁嗪中加入其他组分制备其复合材料也是一种方便、有效的方式。而多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral OligomericSilsesquioxane,简称POSS)就是一种适宜的填加组分。苯并噁嗪其中一个特性就是分子设计的灵活性。本文首先以酚酞为酚源,与烯丙基胺、多聚甲醛反应制备苯并噁嗪,由于结构的变化,此苯并噁嗪对酸碱的响应和酚酞不完全相同,我们用Materials Studio(DMol~3 module)模拟计算酚酞及其苯并噁嗪在碱性条件下中间结构的变化所产生的能量的变化,结果显示,与酚酞烯丙基胺苯并噁嗪转换其醌式结构相比,酚酞转换其醌式结构需要克服更大的能垒,酚酞苯并噁嗪醌式结构比酚酞醌式结构能态更稳定。同时,UV/Vis分光光度计、FT-IR测试了酚酞烯丙基胺噁嗪遇碱的变化,结果与计算结果相符。DSC和原位红外测试的结果表明固化过程中N-烯丙基优于噁嗪环先固化。对分段固化制备的聚苯并噁嗪树脂进行TGA和DMTA测试,得到的树脂在800℃时也有较高的残碳率(40%),而且该树脂还具有较高的玻璃化转变(295℃tanδ转变,273℃损耗模量转变),在236℃之前热稳定性好。本文合成一种含有2-噁唑啉结构的苯并噁嗪化合物,实验发现此化合物可以从苯并噁嗪中间体分离出来,而且单体树脂的热性能比其噁嗪中间体热性能优异。将此苯并噁嗪树脂与双酚A苯胺苯并噁嗪树脂、双酚A苯胺苯并噁嗪/双噁唑啉复合材料的热性能进行比较,结果显示,此苯并噁嗪具有优异的热性能,其玻璃化转变、储能模量、残碳率等比只是简单共混的噁嗪/噁唑啉复合材料好很多。有文献报道苯并噁嗪树脂与POSS的纳米复合材料,但存在POSS分子与苯并噁嗪单体的相容性差的问题。本实验室已经对含有第三组分一双噁唑啉的苯并噁嗪/POSS复合材料体系进行了研究,利用噁唑啉可以与噁嗪开环产生的酚羟基反应,改善POSS分子与噁嗪树脂间的相容性,增强两者之间的作用。然而,在加入双噁唑啉改善POSS与苯并噁嗪相容性的同时,也降低了苯并噁嗪的耐热性能。本文选用八胺基苯基POSS(OAPS)和2-噁唑啉-苯并噁嗪化合物(POB)复合,旨在不降低苯并噁嗪热性能的同时增强其与POSS的相容性。研究发现POB与OAPS在室温共混时,OAPS中的胺基能迅速与POB中2-噁唑啉环发生反应,形成苯甲脒结构化合物。在研究POB/OAPS纳米复合材料的热性能时发现,加入少量的(0.5wt%)OAPS时,PPOB树脂的热性能(DMTA)有明显的提高,而增加OAPS的含量时,热性能有下降的趋势。TGA的测试结果显示,加入OAPS后,树脂的残碳率存在下降的趋势。对于OAPS在树脂材料中产生负面效应的原因,推测主要由于POB与OAPS在室温下能迅速反应,因此当OAPS含量增大时,固化过程中,由于本身的快速反应使得POB/OAPS共混物流动性很差,造成固化样品制备缺陷,导致其热性能下降。POB/OAPS复合材料的TEM图片显示OAPS能很好分散在此苯并噁嗪体系中,当OAPS量很大时也存在它自身的团聚现象。双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)是由氰酸酯和双马来酰亚胺树脂共混制备而得。BT树脂综合了双马来酰亚胺树脂的热稳定性和氰酸酯的低介电性能,被广泛应用在空间飞行器材料、增强塑料、电路板、半导体材料等领域。POSS是多孔笼状纳米结构,具有低介电特性。本文尝试用POSS化合物改性BT树脂,在不牺牲BT树脂热稳定性的同时,希望得到一种优异的低介电纳米复合材料。本文首先合成了八马来酰亚胺基POSS(OMPS),并对OMPS进行了测试表征。将OMPS加入氰酸酯和BT树脂材料中,DSC和FT-IR测试结果表明OMPS能降低氰酸酯的固化温度和固化周期。分段固化的FT-IR测试结果显示,BT树脂固化时,没有证据显示马来酰亚胺基与氰酸酯基相互反应。我们用DMTA和TGA分析了BT、BTA和BTE与OMPS复合材料的热性能,发现少量的OMPS能提升树脂的热性能,过量的OMPS反而使树脂的热性能有所回落,但变化不大。对BT、BTA和BTE与OMPS复合材料的介电常数测试显示,OMPS在降低树脂的介电常数时有一个最低点,过多OMPS会使材料的介电常数有所回升,可能是由于OMPS本身团聚效应的影响,但在OMPS含量1-8wt%的范围内,树脂的介电常数低于原树脂。