● 摘要
随着核能技术高速发展，对屏蔽中子辐射材料的性能要求越来越高。传统的屏蔽中子辐射材料通常是将无机物碳化硼与聚合物通过物理共混的方式制成复合材料、纤维或者涂料。这类材料虽然具备中子屏蔽能力，但是由于无机物碳化硼在聚合物中分散相容性差等问题，容易导致无机碳化硼脱落和聚合物机械性能下降。
聚酯PET和聚芳酯PAR都是性能优异的热塑性工程塑料，在高性能纤维领域也有广泛的应用。本文采用有机杂化方法，首次在聚酯和聚芳酯主链或侧链结构中引入含有多个硼原子的碳硼烷笼型结构，设计和合成出含硼聚酯和聚芳酯。制备的含硼聚合物避免了传统中子屏蔽材料存在的缺点，同时聚合物分子链结构中引入碳硼烷硼笼还能够提高聚酯和聚芳酯的耐热性能和加工性能，可进一步扩大工程领域的应用范围。
本文以5-羟基间苯二甲酸为原料，设计和合成出了侧链含硼笼的单体5-（邻-碳硼烷-1-甲氧基）间苯二甲酸及其衍生物，并用红外光谱、1H-NMR和元素分析等分析手段对化合物的结构和纯度进行了表征。
利用共聚改性的方法，将5-（邻-碳硼烷-1-甲氧基）间苯二甲酸二甲酯同对苯二甲酸二甲酯和乙二醇共聚合成含碳硼烷的共聚酯。采用FTIR、1H-NNR和特性粘度对共聚酯的结构和分子量进行了表征。采用DSC和TGA对共聚酯热性能进行分析，DSC测试表明共聚酯玻璃化转变温度在76.3-131.5℃之间，TGA测试表明共聚酯5%失重温度都在400℃以上，800℃下残渣率随着结构中含硼单体摩尔分数增加而上升。通过中子屏蔽性能模拟计算表明，碳硼烷共聚酯对热中子屏蔽效果在21.89-89.02%之间，能够用于中子屏蔽材料。
以1,2-二（4-羟基苯基）碳硼烷和5-（邻-碳硼烷-1-甲氧基）间苯 二甲酰氯为原料，通过界面聚合法和高温溶液聚合法合成了一系列含碳硼烷的聚芳酯。GPC测试表明碳硼烷聚芳酯数均分子量在6527-37037之间，PDI在1.32-2.34之间；溶解性测试表明碳硼烷聚芳酯在常用溶剂中具有优良的溶解性能；DSC测试表明碳硼烷聚芳酯玻璃化转变温度在203.4-233.6℃之间，高于不含碳硼烷的聚芳酯；TGA测试表明，碳硼烷聚芳酯在氩气气氛中5%失重温度在436.2-474.1℃之间，800℃残渣率80.1%以上，空气气氛中5%失重温度在452.9-582.5℃之间，800℃残渣率89.8%以上。碳硼烷引入聚芳酯结构中显著的提升了其溶解性能和热稳定性能。