[发明专利]高弹性模量的氰酸酯/双马来酰亚胺树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种高弹性模量的氰酸酯/双马来酰亚胺树脂组合物。

背景技术

热固性树脂是一类重要的聚合物材料，通常用作制备复合材料的基体。

复合材料的一个性能缺点是它的弹性模量低，一般要比金属材料低10倍左右。这是因为在复合材料中，基体(热固性树脂)的模量远小于增强材料(如纤维、颗粒等)，这在复合材料受力时，往往由于刚度不够而产生较大的变形。在复合材料受到较大的应力(如压缩、剪切)时，基体先于增强材料达到屈服，产生微裂纹，不能有效地支撑纤维和传递应力。如果应力持续增大，基体将先于增强材料破坏，导致复合材料的力学性能急剧下降直至破坏。因此，要保持或提高复合材料的性能，关键是提高基体树脂的模量。

提高热固性树脂模量的途径和方法有：(1)增加分子链的刚性，主要是在单体树脂的化学结构中引入芳环、杂环基团；(2)增加分子链的极性，主要是在单体树脂的化学结构中引入极性基团，如酰胺基、酯基等；(3)适度提高交联度，减弱分子链的相对滑移；(4)添加纳米粒子。其中前三种方式是通过化学手段来提高热固性树脂的模量，后一种方式则属于物理手段。

发明人在前期的研究中，提出了一种“氰酸酯/双马来酰亚胺共固化树脂” (氰酸酯/双马来酰亚胺共固化树脂及其制备方法ZL200910052207.2)，该树脂属于耐高温、高强度、低介电常数和低介电损耗的高性能热固性树脂，固化树脂的弯曲模量为4.5~4.7。对于某些苛刻的使用环境，仍然存在着模量不够大的问题，有待进一步改进。

发明人发现，多官能团缩水甘油胺类环氧能够作为一种交联剂，通过与氰酸酯等组分发生固化反应，提高固化树脂的交联密度，从而提高其弹性模量和玻璃化转变温度等宏观物理性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高弹性模量的氰酸酯/双马来酰亚胺树脂组合物。

发明人在ZL200910052207.2专利中提出的氰酸酯/双马来酰亚胺/双噁唑啉共固化树脂，是一类具有高玻璃化转变温度、高强度、低介电常数和低介电损耗的高性能热固性基体树脂。发明人发现，在此基体树脂组成的基础上，通过引入3官能度和4官能度的环氧组分，能够有效地提固化树脂的宏观物理性能，特别是弹性模量和耐热性能。

环氧化合物自身能够与氰酸酯或双马来酰亚胺发生固化反应，形成具有共固化结构的热固性树脂材料。发明人发现，在氰酸酯/双马来酰亚胺/双噁唑啉树脂体系中，加入缩水甘油胺类环氧化合物时，缩水甘油胺环氧中的叔胺化学结构对氰酸酯的固化反应将会起到一定的催化作用，有利于提高固化过程中单体的转化率，促进固化反应的完成。同时，多官能度的缩水甘油胺类环氧是一种高效率的交联剂，能够增大固化树脂的交联密度，提高树脂的弹性模量、玻璃化转变温度等性能。

本发明提出的高弹性模量的氰酸酯/双马来酰亚胺树脂组合物，所述树脂的原料由氰酸酯单体、双马来酰亚胺单体、双噁唑啉化合物、3官能度或4官能度的缩水甘油胺类环氧化合物组成，其组份的重量百分比为：

氰酸酯单体                                        5-45%

双马来酰亚胺单体                                  5-30%

双噁唑啉化合物                                    1-15%

其余为3官能度或4官能度缩水甘油胺环氧化合物，其总重量满足100%。

本发明中，所述氰酸酯单体包括：双酚A型氰酸酯(4,4’-二氰酸酯基苯基-丙烷，BADCy)、双酚L型氰酸酯(4,4’-二氰酸酯基苯基-乙烷, BEDCy)、双酚M型氰酸酯(4,4'-[1,3-苯基双(1-甲基-亚乙基)]双苯基氰酸酯)或酚醛型氰酸酯(PT)等中任一种，也可以是其预聚物等中任一种。

本发明中，所述双马来酰亚胺单体包括：4,4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)、N，N-间苯撑双马来酰亚胺、4,4’-二苯醚双马来酰亚胺或4,4’-二苯砜双马来酰亚胺等中任一种。