CN101864076A - 苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂及其制备方法 - Google Patents

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倪晓婷
张玲莉
臧雅婷
高晓梅
周权
倪礼忠
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Abstract

本发明涉及一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂及其制备方法，技术特征在于：将氰酸酯树脂100份(质量份数)与苯乙炔基硅烷树脂1～100份，在溶剂中混合后，蒸馏去除溶剂，按照一定的固化工艺进行固化，形成三维网络体型结构。与以前氰酸酯树脂的改性方法相比，苯乙炔基硅烷树脂溶于普通有机溶剂中，与氰酸酯树脂具有良好的相溶性，能有效提高氰酸酯树脂的耐热及热氧化性能。本发明所制得的改性体系具有优异的耐热性能、良好的力学性能及介电性能，可以作为耐高温和透波材料的基体树脂。

Description

苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于一种新型高分子材料及其制备方法，特别涉及一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂及其制备方法。
背景技术
氰酸酯树脂是分子结构中含有两个或两个以上氰酸酯官能团的酚衍生物，在热或催化剂作用下能发生三环化反应，生成含有三嗪环的体型结构。氰酸酯树脂具有极佳的介电性能、良好的耐热性能，可溶于普通有机溶剂中，而且与玻璃纤维、碳纤维等增强材料有着良好的浸润性，适用于热压罐、真空袋和树脂传递模塑等先进复合材料成型工艺。
国内外科研工作者对氰酸酯的改性主要集中在对氰酸酯的增韧研究，采用环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或热塑性树脂对氰酸酯树脂进行增韧，并且取得了一定的成果。然而由于氰酸酯结构中醚键的存在，对材料的耐热性能造成不利的影响。研究表明当氰酸酯短期暴露在高温的空气中(如作为电路板进行点焊时)，表现出良好的稳定性。然而当长期处于200℃以上时，氰酸酯树脂的失重明显加剧，这就极大地限制了其在航空航天等领域的应用，而国内外对这方面的研究也鲜有报道。
苯乙炔基硅烷是一类新型的有机-无机杂化材料，这类材料不仅兼具无机物和有机物的特性，还具有单一无机物和有机物无法比拟的独特性能。C≡C键通过Si-C键以共价键的形式相连，在分子水平上把有机组分和无机组分结合在一起。苯乙炔基硅烷作为一种新型的有机硅树脂，具有优异的耐热性能和介电性能，可以作为耐高温、透波复合材料的基体树脂及高性能炭-炭复合材料的炭基体(ZL02151140.3；ZL200510110133.5；ZL200510110132.0)。
本发明采用苯乙炔基硅烷树脂对氰酸酯树脂进行改性，在保持氰酸酯树脂优异的介电性能、良好的力学性能基础上，提高氰酸酯树脂的耐热及热氧化性能，以满足新一代高性能透波结构材料和航空航天用高性能结构复合材料树脂基体的要求。目前，还未见国内外有关苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂的报道。
发明内容
要解决的技术问题
采用环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或高性能热塑性树脂改性氰酸酯树脂使得材料的耐热性能有所下降。为了避免现有技术的不足之处，与以前的氰酸酯树脂的改性方法相比，本发明提出一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂及其制备方法，以期待提高氰酸酯树脂的耐热及热氧化性能，保持氰酸酯树脂优异的介电性能和良好的力学性能；满足各种先进复合材料成型工艺，从而进一步拓宽氰酸酯树脂在航空、航天等高新技术领域的应用。
技术方案
本发明采用的原料为双酚A型氰酸酯、环戊二烯型氰酸酯树脂或酚醛型氰酸酯树脂，其结构分别如式(1)～(3)所示：
Figure GSA00000120701000031
本发明采用的原料为二苯乙炔基硅烷树脂、三苯乙炔基硅烷树脂或四苯乙炔基硅烷树脂，其结构分别如式(4)～(6)所示：
Figure GSA00000120701000032
其中：R1，R2为烷基、芳基或氢原子
(4)
Figure GSA00000120701000033
其中：R为烷基、芳基或氢原子
(5)
本发明的技术特征在于原料配方组成按质量计为：氰酸酯树脂100份，苯乙炔基硅烷树脂1～100份。
所述的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、环戊二烯型氰酸酯树脂或酚醛型氰酸酯树脂。
所述的苯乙炔基硅烷树脂为二苯乙炔基硅烷树脂、三苯乙炔基硅烷树脂或四苯乙炔基硅烷树脂。
一种制备苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂的方法，其特征在于制备方法如下：
(1)将不同质量配比的苯乙炔基硅烷树脂和氰酸酯树脂溶解在有机溶剂中进行混合。
(2)待充分溶解后，加热蒸馏，除去有机溶剂，制备得到苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂共混物。
(3)将上述共混物在一定固化工艺下固化。固化温度为110～300℃，固化时间为8～20小时，即得一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂。
所述苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂的制备方法，其特征在于不使用催化剂，直接通过加热反应进行固化。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述：
本发明涉及一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂及其制备方法。首先将氰酸酯树脂100份(质量份数)与苯乙炔基硅烷树脂1～100份，在溶剂中混合，待完全溶解后，蒸馏去除溶剂，制备得到苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂共混物。将上述共混物在一定固化工艺下固化，固化温度为110～300℃，固化时间为8～20小时，即得一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂。上述的苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂制备过程中不使用催化剂，直接通过加热反应进行固化。氰酸酯树脂可为双酚A型氰酸酯树脂、环戊二烯型氰酸酯树脂或酚醛型氰酸酯树脂。苯乙炔基硅烷树脂可为二苯乙炔基硅烷树脂、三苯乙炔基硅烷树脂或四苯乙炔基硅烷树脂。
实施实例1：
首先将双酚A型氰酸酯树脂100份(质量份数)与甲基二苯乙炔基硅烷树脂10份，在丙酮中混合，待完全溶解后，加热蒸馏除去溶剂，制备得到甲基二苯乙炔基硅烷树脂改性双酚A型氰酸酯树脂共混物。将上述共混物在一定固化工艺下固化，固化工艺为110℃/1h→150℃/1h→200℃/2h→250℃/2h→300℃/4h，即得一种甲基二苯乙炔基硅烷树脂改性双酚A型氰酸酯树脂。
实施实例2：
首先将双酚A型氰酸酯树脂100份(质量份数)与四苯乙炔基硅烷树脂80份，在丙酮中混合，待完全溶解后，加热蒸馏除去溶剂，制备得到四苯乙炔基硅烷树脂改性双酚A型氰酸酯树脂共混物。将上述共混物在一定固化工艺下固化，固化工艺为110℃/1h→150℃/1h→200℃/4h→250℃/4h→300℃/4h，即得一种四苯乙炔基硅烷树脂改性双酚A型氰酸酯树脂。
实施实例3：
首先将酚醛型氰酸酯树脂100份(质量份数)与甲基三苯乙炔基硅烷树脂50份，在丙酮中混合，待完全溶解后，加热蒸馏除去溶剂，制备得到甲基三苯乙炔基硅烷树脂改性酚醛型氰酸酯树脂共混物。将上述共混物在一定固化工艺下固化，固化工艺为110℃/1h→150℃/1h→200℃/2h→250℃/2h→300℃/4h，即得一种三苯乙炔基硅烷树脂改性酚醛型氰酸酯树脂。

Claims (5)

1.一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂，其特征在于所述改性体系的原料配方按质量计为：氰酸酯树脂100份，苯乙炔基硅烷树脂1～100份。
2.根据权利要求1所述的苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂体系，其特征在于：所述的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、环戊二烯型氰酸酯树脂或酚醛型氰酸酯树脂，其结构式如(1)～(3)所示：
Figure FSA00000120700900011
3.根据权利要求1所述的苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂体系，其特征在于：所述的苯乙炔硅烷树脂为二苯乙炔基硅烷树脂、三苯乙炔基硅烷树脂或四苯乙炔基硅烷树脂，其结构式如(4)～(6)所示：
Figure FSA00000120700900012
其中：R1，R2为烷基、芳基或氢原子
(4)
Figure FSA00000120700900021
其中：R为烷基、芳基或氢原子
(5)
Figure FSA00000120700900022
4.一种制备权利要求1～3所述的苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂的制备方法，其特征在于制备方法如下：
(1)将不同质量配比的氰酸酯树脂和苯乙炔基硅烷树脂溶解在有机溶剂中进行混合。
(2)待充分溶解后，加热蒸馏，除去有机溶剂，制备得到苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂共混物。
(3)将上述共混物在一定固化工艺下固化。固化温度为110～300℃，固化时间
为8～20小时，即得一种苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂。
5.如权利要求4所述苯乙炔基硅烷树脂改性氰酸酯树脂的制备方法，其特征在于不使用催化剂，直接通过加热反应进行固化。
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