[发明专利]一种高韧性高耐热氰酸酯树脂体系及制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧性高耐热氰酸酯树脂体系及制备方法，由N‑(2‑乙基‑6‑甲基苯基)‑马来酰亚胺、端环氧基超支化聚硅氧烷以及双酚A型氰酸酯树脂组成。与纯双酚A型氰酸酯树脂相比，端环氧基超支化聚硅氧烷的加入，在树脂体系中引入了Si‑O柔性链段，能够显著提高氰酸酯树脂的韧性；另外，N‑(2‑乙基‑6‑甲基苯基)‑马来酰亚胺分子中同时含有双键、酰亚胺环以及苯环，利用双键和氰酸酯基的反应活性，可以将酰亚胺环和苯环引入氰酸酯树脂骨架中，提高树脂的耐热性能。通过二者复配协同改性的氰酸酯树脂体系具有较高的韧性和耐热性以及良好的介电性能和固化成型工艺，在航空航天、电子封装和传感器等领域均具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于先进高分子材料科学技术领域，涉及一种高韧性高耐热氰酸酯树脂体系及制备方法。

背景技术

氰酸酯树脂是一类具有优异的介电性能、热性能、粘接性能的热固性树脂，已被广泛应用于航空航天、电子封装和传感器等诸多领域。然而，固化后的氰酸酯树脂体系中形成大量高度对称的三嗪环网络结构，其交联密度大、结晶度高，导致树脂体系脆性较大。目前，对氰酸酯树脂的增韧改性主要有橡胶弹性体改性、热塑性树脂改性、热固性树脂改性以及无机纳米粒子改性等。橡胶弹性体增韧氰酸酯树脂，在改善氰酸酯树脂固化物韧性的同时，常常会导致固化物热稳定性和耐氧化能力明显下降。热塑性树脂添加到氰酸酯树脂中能提高材料的韧性，但是，热塑性树脂自身的耐热性较差，往往会降低氰酸酯树脂本身的热稳定性，并且加入热塑性树脂会使体系粘度变大，存在工艺复杂、难于控制的问题。热固性树脂改性氰酸酯树脂也可以有效改善其韧性，但是由于绝大部分的热固性树脂的介电常数和损耗都高于氰酸酯树脂，因此可能会降低氰酸酯树脂的介电性能。无机纳米粒子可与氰酸酯树脂间通过物理或化学的吸附作用形成特殊的界面层，能很好的改善氰酸酯树脂的力学性能和热学性能，然而无机纳米粒子具有较高的表面能，导致其在树脂中很容易发生团聚从而形成应力集中点，使树脂体系的各项性能达不到预期的效果。

聚硅氧烷分子结构中具有柔顺性良好的Si－O－Si链段，是一种理想的氰酸酯树脂增韧改性材料。专利CN 109943071 A涉及一种具有高玻璃化转变温度的聚硅氧烷改性氰酸酯树脂基形状记忆材料及其制备方法。该发明以氰酸酯树脂作为树脂基体，二月桂酸二丁基锡作为催化剂，通过环氧树脂、端羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂预聚合制备增容剂，用于增韧氰酸酯树脂。该三元复合形状记忆材料保留了氰酸酯树脂的高强度，同时提高了氰酸酯树脂的韧性与形状记忆性能，且玻璃化转变温度在152℃～186℃之间。这种氰酸酯树脂基形状记忆材料虽然能够适应比现有的环氧树脂基形状记忆材料更高的工作温度环境，但是其玻璃化转变温度却低于原始氰酸酯树脂，耐热性降低，并且强度也没有明显的提高，限制了其在高性能树脂基复合材料领域的应用。专利CN 110951252 A涉及一种新型氰酸酯/环氧改性树脂基体组合物。该发明采用氰酸酯单体、高环氧值的多官能团环氧化合物和低环氧值的多官能团环氧化合物，经过加热、催化、搅拌、高温真空干燥脱气、倒入模具以及固化处理这些过程得到树脂，制备工艺流程简单，原料成本较低，且该发明在氰酸酯/环氧体系中，通过调节和控制羟基的数量，有效提高了固化树脂的力学性能。但是环氧树脂的介电常数和介电损耗通常高于氰酸酯树脂，利用环氧树脂改性氰酸酯树脂可能会降低原始氰酸酯树脂的介电性能。因此，在有效提高氰酸酯树脂韧性的同时，如何保持其原有优异的介电性能和耐热性是目前研究的重点。