噁唑烷酮類聚合物擁有良好的物理機械性能、熱性能及絕緣性。環氧樹脂作為廣泛應用的熱固性樹脂，耐熱性差、脆性大，將噁唑烷酮環引入環氧樹脂中，獲得能夠應用于高性能復合材料領域、高強高韌的樹脂，具有廣闊實用前景。異氰酸酯與環氧樹脂若直接反應，存在凝膠效應，在溶液中反應，殘留溶劑對其應用有不良影響。本論文提出了新穎的方法合成目標產物，即將異氰酸酯活潑基團封閉，使其在高溫下解封閉后再與環氧樹脂反應，獲得噁唑烷酮環氧樹脂。
研究了兩步法合成噁唑烷酮環氧樹脂，首先制備了己內酰胺封閉的異氰酸酯，明確了封閉反應進行的最佳條件:己內酰胺與異氰酸酯按照2.2∶1的配比，80℃反應5h，二月桂酸二丁基錫為催化劑。其次，詳細考察了封閉異氰酸酯與環氧樹脂的反應時間、原料配比、催化劑對合成產物的影響，制備出一系列結構不同的改性樹脂。紅外既核磁分析明確了合成樹脂分子鏈中均含有噁唑烷酮五元雜環，不含有其它副產物，端基為環氧基團。經交聯所得樹脂固化物顯示了提高的玻璃化轉變溫度(164℃)，以及改善的力學性能，但合成樹脂常溫下難以流動，在高溫下加熱才可變軟，使用不便。
為改善樹脂體系的韌性及粘度，獲得強度與韌性兼備，粘度適中的樹脂基體，本論文繼續探索，采用混合環氧樹脂作為反應原料，即將乙二醇二縮水甘油醚與雙酚A環氧樹脂按照不同比例混合，再將混合樹脂與封閉異氰酸酯反應。噁唑烷酮環的存在可改善材料強度，脂肪族環氧的長鏈結構具有柔性。研究了脂肪族環氧樹脂加入量及環氧樹脂與異氰酸酯改性比對產物性能的影響。結果表明，低改性比和稀釋劑可有效降低噁唑烷酮改性環氧樹脂體系粘度，改性比為4∶1時，固化物拉伸及彎曲強度分別達到75.4MPa和158.2MPa，比環氧樹脂固化物提高了64%和57%，斷裂延伸率和沖擊強度也有較大提高，具有高強高韌的特點。改性樹脂Tg與純環氧樹脂固化物耐熱性相當。
噁唑烷酮環與異氰脲酸酯環的存在可改善材料的熱性能，本論文使用環氧樹脂和液化異氰酸酯(C-MDI)制備了異氰脲酸酯-噁唑烷酮聚合物，分子鏈中含有的大量苯環、噁唑烷酮環及異氰脲酸酯環賦予材料出色的熱性能，Tg可達到205℃，熱穩定性好。材料的拉伸、彎曲強度及沖擊性能與環氧樹脂固化物相當。證實了噁唑烷酮類聚合物還可以作為耐熱材料使用，有良好的應用前景。
