高耐热阻燃树脂基体复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高耐热阻燃树脂基体复合材料及其制备方法，其解决了现有金刚烷双邻苯二甲腈树脂加工温度高、加工窗口窄的技术问题，其由金刚烷双邻苯二甲腈和氰酸酯制得，固化剂为4,4‑二氨基二苯砜。本发明专利技术同时公布了其制备方法。本发明专利技术可广泛用于航空航天、国防军工等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纤维复合材料制备领域，特别涉及一种高耐热阻燃树脂基体复合材料及其制备方法。
技术介绍
金刚烷是一种具备与金刚石构造相同结构的碳原子数为10的脂环式碳水化合物，由于它的结构单位全部是椅子型状的环己烷，因此它具有结构整齐，透明性和稳定性等优良的特点。使其在功能材料邻域展现出广阔的应用前景，如将金刚烷骨架引入聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚砜、聚乙烯等聚合物的主链或侧链，可明显改善聚合物的透光性、耐湿热性能、介电性能、耐候性能、耐光性能、热稳定性性能、抗氧化性能、耐化学药品和有机溶剂腐蚀性能等。氰酸酯树脂具有优良的力学性能、加工工艺性能、耐热/耐湿热性能、极低的介电损耗和低而稳定的介电常数，并且介电性能对温度和电磁波频率的变化都显示出宽频带性。而含有双邻苯二甲腈结构的树脂是一类高性能热固性树脂，其优异的热稳定性、热氧稳定性、化学稳定性、阻燃性、防潮性以及良好的加工性。金刚烷双邻苯二甲腈树脂热性能优异的本质原因是由于其单体结构中含有氰基，大量的氰基在一定的温度条件或者催化条件下可以聚合形成耐热性优异的芳杂环结构。因为其单体熔融粘度很低，一般在0.1?0.2Pa.s之间，其固化过程为加成聚合反应，因此在其聚合过程中无小分子副产物生成，最终成型的制品致密、无缺陷，而且其聚合速度可通过调节其固化添加剂用量以及加工温度来控制。但是由于邻苯二甲腈单体熔融温度高达1900C ;起始固化温度在235°C，加工温度窗口只有40°C左右；固化反应速率缓慢而且固化反应所需温度高，后固化所需时间长，使得二甲腈树脂其加工过程比较困难。虽然通过胺类物质的加入量可以调节固化速度，但加入量太少，不足以提高金刚烷双邻苯二甲腈的固化反应速率，加入量过多由于胺类物质分解温度低于金刚烷双邻苯二甲腈的起始固化温度，势必会引起胺先分解进而导致材料孔隙率增高，内部缺陷增多，最终影响制品的机械强度，因此这种调节方式起到的促进作用是有限的。
技术实现思路
本专利技术就了为了解决金刚烷双邻苯二甲腈树脂加工温度高、加工窗口窄的技术问题，提供一种。为此，本专利技术提供一种高耐热阻燃树脂基体，其由金刚烷双邻苯二甲腈和氰酸酯制得，固化剂为4，4- 二氨基二苯砜。优选地，氰酸酯为双酚A型氰酸酯、双酚E型氰酸酯、双酚F型氰酸酯、双酚S型氰酸酯、双酚M型氰酸酯。本专利技术同时提供一种高耐热阻燃树脂基体的制备方法，其包括如下步骤:(I)将金刚烷双邻苯二甲腈树脂和双酚A型氰酸酯树脂按照质量比(30?70):(70?30)分别加热融化；等到金刚烷双邻苯二甲腈树脂融化且颜色由棕黑色变成墨绿色生成B阶树脂后，加入到融化后磁力搅拌的氰酸酯树脂中；(2)将混合均匀的树脂取出一部分，添加树脂重量I % wt?2 % wt的4，4- 二氨基二苯砜继续磁力搅拌浇筑样条，按照程序升温固化，冷却后测试力学性能；(3)将步骤(I)中剩余混合均匀的树脂趁热加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，配成固含量为40wt%的预聚物溶液，充分搅拌使预聚物完全溶解；室温下将上述溶液涂刷在预先处理好的玻璃纤维布上，室温下晾置，使溶剂挥发，制备好的预浸料待用；(4)将晾干的涂有预聚物的玻璃纤维布放入烘箱中预处理，所得预浸料经裁剪、铺叠，置于压机下在一定工艺下压制成型。优选的，步骤⑴中，金刚烷双邻苯二甲腈树脂和双酚A型氰酸酯树脂的融化温度分别为200°C和IlO0Co优选的，步骤(2)中，升温固化的程序为150°C /2h+180°C /2h+210°C /3h+240°C /2h。优选的，步骤⑷中，压制工艺如下:150 °C下放置几分钟后加3MPa压力，然后释放，反复三次以排除预浸料夹层中的空气，然后施加压力lOMPa，按照1500C /2h+180°C /2h+220°C /2h工艺固化，自然冷却后取出，在切割机上裁成所需尺寸的样条，并在高温烘箱中按照220°C /2h+250°C /4h+280°C /4h的程序进行后处理。优选的，步骤(4)中，预处理温度为150°C。本专利技术的效果为:1)通过在金刚烷双邻苯二甲腈树脂中添加氰酸酯树脂，大大降低了金刚烷双邻苯二甲腈树脂的加工温度；2)氰酸根和氰基容易反应，通过调节氰酸酯树月旨、固化剂之间的配比，提供一种反应温度降低、耐高温性好、综合力学性能优异、适用期长的新型复合树脂体系；3)固化后树脂以及复合材料具有优异的热力学性能、阻燃性能、耐湿热老化性、介电性能等。【附图说明】图1为本专利技术实施例与对比例的弯曲强度对比示意图；图2为本专利技术实施例与对比例的弯曲模量对比示意图。【具体实施方式】通过以下实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术不限于以下具体实施例。实施例1步骤1:将一定质量合成后提纯过的金刚烷双邻苯二甲腈树脂和双酚A型氰酸酯树脂按照质量比70:30分别在200°C和110°C加热融化。等到金刚烷双邻苯二甲腈树脂融化且颜色由棕黑色变成墨绿色生成B阶树脂后，加入到融化后磁力搅拌的氰酸酯树脂中。步骤I1:将混合均匀的树脂取出一部分，添加I % Wt?2% Wt的4，4-二氨基二苯砜继续磁力搅拌5分钟浇筑样条，按照程序150°C /2h+180°C /2h+210°C /3h+240°C /2h升温固化，冷却后测试力学性能。步骤II1:将步骤I中剩余混合均匀的树脂趁热加入适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮，配成固含量约为40wt %的预聚物溶液，充分搅拌使预聚物完全溶解。室温下将上述溶液涂刷在预先处理好的20层玻璃纤维布(20cmX 20cm)上，室温下晾置24h使溶剂挥发，制备好的预浸料待用。步骤IV:将晾干的涂有预聚物的玻璃纤维布放入烘箱中于150°C下预处理几分钟，所得预浸料经裁剪、铺叠，置于压机下在一定工艺下压制成型。压制工艺如下:150°C下放置几分钟后加3MPa压力，然后释放，反复三次以排除预浸料夹层中的空气，然后施加压力lOMPa，按照150°C /2h+180°C /2h+220°C /2h工艺固化，自然冷却后取出，在切割机上裁成所需尺寸的样条，并在高温烘箱中按照220°C /2h+当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐热阻燃树脂基体，其特征是由金刚烷双邻苯二甲腈和氰酸酯制得，固化剂为4,4‑二氨基二苯砜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，王安翔，何梅，陆志远，杨小平，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11