[发明专利]热固性酰亚胺树脂改性硅氮烷及其复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种新型树脂基复合材料的制备方法，特别涉及一种热固性酰亚胺树脂对硅氮烷的改性。

背景技术

硅氮烷的研究始于20世纪60年代以化学家Fink为代表的研究，提出了环二、环三、环四硅氮烷的合成方法。随着硅氮烷研究的深入，人们越来越认识到它的开发价值和广泛的应用前景，硅氮烷在制备陶瓷前驱体、耐热材料先躯体、纤维先躯体等方面前景巨大，也已经取得了一些重要的应用。当前科学工作者已经在环硅氮烷的基础上开发了很多种硅氮烷，本发明所涉及的硅氮烷正是一种含端乙炔基的硅氮烷单体树脂，合成工艺简单，固化后具有很好的热稳定性、耐水性以及优异的介电性能。但由于其与玻璃纤维的粘结性差，制得的玻璃纤维增强复合材料的力学性能较低，常温下的弯曲强度不足200MPa，限制了其在结构复合材料方面的应用。

热固性聚酰亚胺树脂分子中含有酰亚胺基团，固化后具有优良的热稳定性、介电性能和优异的加工性能。本发明所涉及的热固性酰亚胺树脂为乙炔基封端酰亚胺，具有交联温度低以及交联过程中无挥发物放出的特点，交联后形成低孔隙率的三维网状结构，使其具有优异的耐热性，是一种优异的高性能耐高温树脂。本发明使用的热固性酰亚胺树脂为双(N-间乙炔基苯基邻苯二甲酰亚胺)醚，其结构如式(1)所示：

其具有优良的耐热性，且分子本身极性很强，与玻璃纤维的粘结性好，工艺简单，是一种良好的高性能复合材料树脂基体。

本发明所采用的四(乙炔基苯胺)-硅烷、三(乙炔基苯胺)-硅烷与已经公布的二(乙炔基苯胺)-硅烷(宋宁，倪礼忠，徐芳.一种新型硅氮烷-二乙炔基苯胺硅烷及其制备方法(P)：CN  101709062A，2010-05-19.)相比合成工艺更简单，可以长时间置于空气中，耐水性强，可以制备高性能复合材料。

通过查阅大量国内外文献资料，硅氮烷的开发应用已经越来越得到人们的重视，但是至今还未见到有关乙炔基封端酰亚胺树脂改性硅氮烷的报道。

发明内容

要解决的技术问题

本发明利用热固性酰亚胺树脂对硅氮烷进行改性，两者都含端乙炔基，可以在较低温度下共固化，改性体系与玻璃纤维的粘结力较高，以期待在尽量少的降低硅氮烷优良耐热性、优异的介电性能的基础上，提高其玻璃纤维浸渍复合材料的力学强度，改善工艺性，满足各种先进复合材料的成型工艺，从而进一步拓宽硅氮烷在航天、航空等高新技术领域的应用。

技术方案

1.本发明所采用的硅氮烷为四(乙炔基苯胺)-硅烷和/或三(乙炔基苯胺)-硅烷，其结构式结构如(2)-(3)所示：

其中，乙炔基苯胺的结构为邻位、对位或间位；R、R₁、R₂为H、CH₃、C₆H₅、碳原子数为1-12的烷基或烯烃基。

2.本发明的技术特征在于改性树脂体系的配方组成按质量计为：硅氮烷50-80份，热固性酰亚胺树脂双(N-间乙炔基苯基邻苯二甲酰亚胺)醚20-50份。

3.本发明所制得的复合材料复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成如下：热固性酰亚胺树脂改性硅氮烷树脂基体为30-40份，玻璃纤维斜纹布为60-70份。

4.一种热固性酰亚胺树脂改性硅氮烷及其复合材料的制备，其特征在于包括下述步骤：

(1)将不同质量配比的热固性酰亚胺树脂和硅氮烷混合在有机溶剂中

(2)待充分溶解后，将不同相对含量的玻璃纤维斜纹布在树脂溶液中均匀浸渍，在常温下减压除去溶剂，得到复合材料预浸料

(3)将上述浸渍且除尽溶剂的玻璃纤维斜纹布叠好，按照一定工艺压制成型，压制工艺为：固化成型起始温度为160-190℃，终止温度260-290℃，压力2-4MPa，时间13-15小时，即得到一种热固性酰亚胺树脂改性硅氮烷的复合材料

5.所述的有机溶剂为丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醚、乙醇中的一种或几种的混合溶剂

有益效果

本发明采用的热固性酰亚胺树脂改性硅氮烷是一种新型的改性体系，采用丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醚、乙醇中的一种或几种的混合溶剂，能在室温下很好的溶解热固性酰亚胺树脂和硅氮烷，工艺流程简单，有利于高性能复合材料的制备。其玻璃纤维增强复合材料的玻璃化转变温度330-365℃，常温弯曲强度达到300-390Mpa，性能优于二(乙炔基苯胺)-硅烷复合材料的性能。

具体实施方式