耐高温复合材料基体树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温复合材料基体树脂及其制备方法，其组分包括：马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末、二烯丙基化合物和双马来酰亚胺树脂粉末；其制备包括：将１，４－双（２，４－二氨基苯氧基）苯和强极性非质子有机溶剂混合，加入马来酸酐等原料制备树脂溶液；然后加入脱水剂、催化剂及沉析剂，搅拌反应析出固体粉末；再将马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末、二烯丙基化合物和双马来酰亚胺树脂粉末放入反应釜进行熔融聚合反应，并在有机溶剂中溶解，即得。该耐高温复合材料基体树脂不仅可应用于玻璃纤维增强的复合材料，而且可应用于碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维增强的先进复合材料；且工艺简单、成本低、环境友好、可以在通用设备中完成制备过程，适用于工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子树脂材料及其制备领域，特别是涉及一种耐高温复合材料基体树脂 及其制备方法。
技术介绍
复合材料的应用被认为是飞机、火箭、导弹等飞行器减重的一个重要解决方案，因此， 在航空航天领域中的应用相当广泛。随着飞行速度的提高，对复合材料的综合性能提出更 高的要求，尤其是耐高温性。纤维增强树脂基复合材料具有比强度高、吸湿性小、尺寸稳定性好、介电性能优良、 微波透过率高以及制品结构可设计性强等优点.。复合材料的耐高温性能主要取决于基体树 脂，因此，开发耐高温的基体树脂极为关键。聚酰亚胺是一类综合性能非常优异的高分子材料，具有特别优异的耐热性、耐低温性、 阻燃性、电气性能和力学性能，被广泛地应用于电子微电子、航空航天、激光、光电等高 科技领域。聚酰亚胺本身不仅可以制备薄膜、纤维、工程塑料、粘合剂、涂料等，而且又可以 作为热固性树脂(如环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、不饱和聚酯等)或含热固性树脂的高 分子体系的耐高温增韧改性剂。中国专利技术专利CN1927卯8A公开了一种含酚羟基聚酰亚胺粉末的制备方法，其主要特 征在于(1)摩尔比为1: 1的含酚羟基芳香族二元胺化合物或含酚羟基芳香族二元胺与 其它二元胺的混合物和芳香族二元酐在强极性非质子有机溶剂中，氮气保护下，于0°C 3(TC下反应3 12小时后，得到透明粘稠的聚羟基酰胺酸溶液，其中，强极性非质子有机 溶剂占整个反应体系的质量百分数为5% 30%; (2)氮气气氛中，加入共沸脱水剂，加 热升温，于12(TC 16(TC的温度范围内，回流共沸脱水亚胺化反应5 18小时，冷却至室 温，过滤，洗漆，真空干燥，得到含酚羟基聚酰亚胺粉末，其中，共沸脱水剂与强极性非 质子有机溶剂的体积比为0.1 10: 1。虞鑫海等人耐高温单组分环氧胶粘剂的研制，粘接，2008， 29 (12): 16-19公开 了耐高温单组分环氧胶粘剂的制备方法，其主要特征在于以马来酸酐(MA)为封端剂， 以2， 2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(BAHPFP)、 2,2-双丙烷 (BAPOPP)、 2,2-双丙烷二酐(BPADA)为主原料合成得到 了含酚羟基的聚醚酰亚胺树脂(HPEI);以所合成得到的HPEI为耐高温增韧剂，与N，N,N',N'-四縮水甘油基-4，4'-二氨基二苯甲烷(TGDDM )、氢化双酚A环氧树脂(HBPAE )， 潜伏性固化剂等配制得到了综合性能优异的耐高温单组分环氧胶粘剂。石英纤维和双马来酰亚胺树脂(BMI)均具有优异的介电性能和力学性能。由石英纤维 作为增强材料，BMI作为基体材料，所构成的复合材料具有优良的耐湿热性能，较宽的温度 范围内具有稳定的介电性能，国外已得到相当广泛应用。例如，美国研制的第4代战斗机 F-22中，树脂基复合材料的使用量己达到了结构总重量的24%,其中大部分为BMI基复 合材料。马利锋，胡曙辉增强双马来酰亚胺树脂基复合材料研究，化工新型材料，2005， 33 (7): 1-3， 12公开了，其主要特征在于由4,4' -二苯基甲垸双马来酰亚胺和烯丙基苯基化合物按1 : 1.12质量比经预聚合后即可得到 改性BMI,预聚合是在带有搅拌器和能抽真空的反应玻璃瓶内进行。预聚合温度为110 125 °C,在此温度下保持，直到获得清晰均匀溶液为止。以改性BMI作为复合材料的基体 组分,并用丙酮作为树脂的溶剂，用浸润剂处理的石英纤维纱作为复合材料的增强组分。经 热处理、切割、混合、撕松、烘干等工序后制得预混料，模压成型，得到耐高温复合材料。 本专利技术所公开的，尚未见公开的文献或专利报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，该耐高温复合材料基体树脂不仅可应用于玻璃纤维增强的复合材料，而且可应用于碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维增强的先进复合材料，具有广泛的应用前景；其制备工艺简单、成本低、环境友好、可以在通用设备中完成制备过程，适用于工业生产。 本专利技术的化学反应方程式如下<formula>formula see original document page 15</formula><formula>formula see original document page 16</formula><formula>formula see original document page 17</formula> A预聚物(基体树脂)17\clcv力i,c—co H\力 I本专利技术的一种耐高温复合材料基体树脂，其组分包括马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末、 二烯丙基化合物和双马来酰亚胺树脂粉末，其重量比力1: 2-6: 4-8:其中，马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末的分子结构通式为-co cpCH^=CH-Rr为芳香族二元伯胺的二价连接基，选自-N( A, 、、ocz 、0 z-No H\o仔Zeis<formula>formula see original document page 19</formula><formula>formula see original document page 20</formula><formula>formula see original document page 21</formula><formula>formula see original document page 22</formula>W、 112为大于1，且小于30的整数; 二烯丙基化合物的分子结杓通式为:-Rr选自—、一S02_、 ^CH2— 、 一S—、 中的一种或儿种；H 一 H中的一种或几种。本专利技术的一种耐高温复合材料基体树脂的制备方法，包括如下步骤(1) 将1,4-双(2,4-二氨基苯氧基)苯和强极性非质子有机溶剂放入反应釜中，室温下， 搅拌溶解完全后，加入马来酸酐固体粉末，室温下搅拌反应1-2小时后，加入芳香族二元 伯胺，室温下搅拌，完全溶解后，加入芳香族二元酸酐，室温下搅拌反应5-8小时，获得 均相透明粘稠状的树脂溶液；(2) 在上述(1)的树脂溶液中，加入脱水剂和催化剂，室温下搅拌反应2-4小时后， 加热升温至7(TC-10(rC，高速搅拌反应4-6小时，加入沉析剂，析出固体粉末，冷却至室 温，过滤，洗涤，干燥，得到马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末；G)将重量比为l: 2-6: 4-8的马來酰亚胺基聚酰亚胺粉末、二烯内基化合物和双马来 酰亚胺树脂粉末放入反应釜中，加热升温于10CTC-16(TC进行熔融聚合反应3-7小时，趁热 倒入冷却槽中冷却凝固，粉碎，随后在有机溶剂中溶解，获得均相透明的耐高温复合材料 基体树脂。所述步骤(1)中的芳香族二元伯胺的分子结构通式为H2N-R,-NH2，其中-Rp选自<formula>formula see original document page 24</formula><formula>formula see original document page 25</formula><本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温复合材料基体树脂，其组分包括：马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末、二烯丙基化合物和双马来酰亚胺树脂粉末，其重量比为１∶２－６∶４－８；　其中，马来酰亚胺基聚酰亚胺粉末的分子结构通式为：　＊＊＊　－Ｒ↓［１］－为芳香族二元伯 胺的二价连接基，选自　＊＊＊　中的一种或几种；　＊为芳香族二元酸酐的四价残基，选自　＊＊＊　中的一种或几种，其中－Ｒ↓［２］－选自　－＊－、－＊－、－ＳＯ↓［２］－、－ＣＨ↓［２］－、－Ｓ－、－、－Ｏ－　 　中的一种或几种；　ｎ↓［１］、ｎ↓［２］为大于１，且小于３０的整数；　二烯丙基化合物的分子结构通式为：　＊＊＊　－Ｒ↓［４］－选自　－＊－、－＊－、－ＳＯ↓［２］－、－ＣＨ↓［２］－、－Ｓ－、－、－Ｏ－　 　中的一种或几种；　双马来酰亚胺树脂粉末的分子结构通式为：　＊＊＊　－Ｒ↓［３］－选自　＊＊＊　中的一种或几种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：虞鑫海，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]