[发明专利]一种液态氰酸酯树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氰酸酯的制备方法。

背景技术

先进树脂基复合材料在航空航天、电子、交通、能源等领域具有举足轻重的地位，并逐渐成为国际上竞争最激烈的新材料领域之一。在四大类高性能树脂基体(环氧，双马来酰亚胺、聚酰胺、氰酸酯)中，氰酸酯以其优异的的力学性能、低的介电常数(2.8～3.2)和极小的介电损耗角正切值(0.002～0.008)、在很宽的频率范围(1MHz～10GHz)保持介电性能稳定、高的耐热性(Tg为240～290℃)、低的吸湿率(＜1.5％)和小的热膨胀系数成为目前高性能树脂基体研究领域的重点和热点。

目前应用较多的氰酸酯为双酚A型、双环戊二烯双酚型、多官能团型、四甲基双酚F型、双酚M型等结晶态氰酸酯，特别是双酚A型氰酸酯由于合成工艺相对成熟，价格低，耐热性能优良，是国内为应用较多的氰酸酯树脂。纤维缠绕工艺、手糊成型工艺、树脂传递成型工艺是先进复合材料制品的重要制备技术。由于这些工艺要求树脂具有较低的粘度，结晶态的氰酸酯树脂不适合应用纤维缠绕工艺及手糊工艺成型制品。进行树脂传递成型工艺操作时，需要预先将氰酸酯加热到熔点以上，变成液态，使操作变得复杂，增加生产成本。

为提高氰酸酯的加工性能，常用的方法是将氰酸酯单体溶解到溶剂中，然后利用缠绕成型、树脂传递成型等方法制备复合材料或者制备预浸料用于手糊成型。但这种方法会将溶剂带入复合材料中，空隙率和缺陷增加，降低了材料的力学性能和耐湿热性能。

因此现有制备液态氰酸酯方法存在操作复杂、生产成本高，或者因为引入溶剂，而影响利用液态氰酸酯在加工制备产品的性能的问题。

发明内容

本发明要解决现有制备液态氰酸酯方法存在操作复杂、生产成本高，或者因为引入溶剂，而影响利用液态氰酸酯在加工制备产品的性能的问题，而一种液态氰酸酯树脂的制备方法。

一种液态氰酸酯树脂的制备方法，具体是按照以下步骤完成的：

一、熔融：在80℃～160℃下将氰酸酯单体加热至全部熔化，得到熔融态的氰酸酯；二、预聚：将金属离子催化剂加入到步骤一制备的熔融态的氰酸酯中，在温度为80℃～160℃、搅拌速度为1200～1600转/min的条件下搅拌0.1～20h，得到氰酸酯预聚物；三、混合：将步骤二制备的氰酸酯预聚物与稳定剂混合均匀，并冷却至室温，即得到液态氰酸酯树脂；步骤二中所述的金属离子催化剂与步骤一制备的熔融态的氰酸酯的质量比为1∶(9～99999)；步骤二中所述的稳定剂与步骤三制备的氰酸酯预聚物的质量比为3∶(7～2997)。

本发明的优点：一、本发明的制备方法简单有效、工艺条件温和，适用于工业化生产；二、与现有的氰酸酯树脂相比，本发明制备的液态氰酸酯树脂加工性能提高，可以直接应用与纤维缠绕工艺、手糊成型工艺、树脂传递成型工艺等，避免了因为引入溶剂，而影响利用液态氰酸酯在加工制备产品的性能；三、与现有的氰酸酯树脂相比，本发明制备的液态氰酸酯树脂在保持高耐热性、低介电性能、低吸水性等性能的同时，具有较高的拉伸强度、弯曲强度；四、根据复合材料制备工艺需求，本发明可以通过调节催化剂的用量和预聚的温度控制液态氰酸酯树脂的粘度。

本发明制备的液态氰酸酯树脂可作为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维等高性能纤维的树脂基体，用于制备高性能复合材料；本发明制备的液态氰酸酯树脂可直接应用于纤维缠绕工艺、热熔法制备预浸料工艺、手糊成型工艺、树脂传递成型工艺等方法制备高性能复合材料。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种液态氰酸酯树脂的制备方法，具体是按照以下步骤完成的：

一、熔融：在80℃～160℃下将氰酸酯单体加热至全部熔化，得到熔融态的氰酸酯；二、预聚：将金属离子催化剂加入到步骤一制备的熔融态的氰酸酯中，在温度为80℃～160℃、搅拌速度为1200～1600转/min的条件下搅拌0.1～20h，得到氰酸酯预聚物；三、混合：将步骤二制备的氰酸酯预聚物与稳定剂混合均匀，并冷却至室温，即得到液态氰酸酯树脂。

本实施方式步骤二中所述的金属离子催化剂与步骤一制备的熔融态的氰酸酯的质量比为1∶(9～99999)；本实施方式步骤三中所述的稳定剂与步骤二制备的氰酸酯预聚物的质量比为3∶(7～2997)。

本实施方式的制备方法简单有效、工艺条件温和，适用于工业化生产。