一种超低温增韧材料和改性氰酸酯树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种超低温增韧材料和改性氰酸酯树脂及其制备方法和应用，属于新材料领域。本发明专利技术提供的超低温增韧材料，由包含以下质量份数的组分制备得到：10～90份聚酚氧类树脂、1～10份端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体、0.1～0.5份促进剂、0.01～0.10份分散剂、50～120份溶剂和1000～2000份水。本发明专利技术提供的超低温增韧材料具有核壳结构，外壳为具有低温韧性聚酚氧类树脂，内核为活性单封端聚氨酯弹性体，超低温增韧材料具有超低温韧性高，冷热循环稳定性好的特性，能够满足极端环境使用的实际要求。

A Ultra-low Temperature Toughening Material and Modified Cyanate Ester Resin and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种超低温增韧材料和改性氰酸酯树脂及其制备方法和应用
本专利技术属于新材料领域，尤其涉及一种超低温增韧材料和改性氰酸酯树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
深空航天器是执行深空探索任务的重要载具，其需要在极端深空环境(-196℃～200℃冷热交变、宇宙射线辐射、高度真空度等)中稳定运行。一般为了提高推重比，航天器大多数承力构件均采用树脂基复合材料设计，如桁架、特殊舱体外壁板和推进剂贮箱外壳等，起到维持并保护航天器功能运转的重要作用，而这些复合材料中的基体树脂材料均长期暴露在空间环境中。树脂在深空环境中性能的稳定性(主要是力学强度和阻燃性)是决定深空航天器能否完成深空探索任务的关键因素。航天领域复合材料构件多采用环氧树脂作为基体材料，其具有力学性能优异，工艺性好，抗空间辐照性能良好等优点，但是其耐温性和阻燃性较差，已不能满足深空航天器的应用需求。近年来，氰酸酯树脂(CE)因其固化物具有独特的三嗪环-醚结构，从而具有良好的耐温性(Tg＞260℃)、阻燃性和力学强度，并且其自身的工艺性与环氧树脂相当，而被用于航空、航天先进结构件的材料设计中。因而，氰酸酯树脂作为树脂具备用于极端环境下的潜质，但是其在极端环境中超低温韧性仍不足，影响了材料的冷热交变性能(-196℃～200℃)，导致在航天极端环境中应用效果变差。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超低温增韧材料和改性氰酸酯树脂及其制备方法和应用。本专利技术提供的改性氰酸酯树脂具有超低温韧性高，冷热循环稳定性好的特性，能够满足极端环境使用的实际要求。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种超低温增韧材料，由包含以下质量份数的组分制备得到：10～90份聚酚氧类树脂、1～10份端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体、0.1～0.5份促进剂、0.01～0.10份分散剂、50～120份溶剂和1000～2000份水。优选地，所述聚酚氧类树脂的结构式如式1～6所示：式1～6中n＝50～100。优选地，所述端封异氰酸酯基聚氨酯热塑性弹性体由包含以下质量份数的组分制备得到：95～100份数单官能端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、1～5份封闭剂和500～1000份溶剂。优选地，所述单官能端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的结构式如式7所示：式7中n＝5～10；式7中R包括式①～⑥中的一种或多种：式7中R1包括式Ⅰ～H中的一种或多种：式Ⅰ～Ⅴ中的x＝20～100；式7中R2包括式a～f中的一种或多种：本专利技术还提供了上述技术方案所述超低温增韧材料的制备方法，包含以下步骤：将水、分散剂、聚酚氧树脂、端封异氰酸酯基聚氨酯热塑性弹性体、促进剂和溶剂混合后，在保护气氛中加热，进行悬浮原位聚合反应，得到超低温增韧材料。优选地，所述悬浮原位聚合反应的温度为90～95℃，时间为5h～8h。本专利技术还提供了一种改性氰酸酯树脂，由包含以下质量份数的组分制备得到：1～70份氰酸酯树脂、1～20份环氧树脂、1～10份双马来酰亚胺树脂、1～20份上述技术方案所述的超低温增韧材料、1～5份活性稀释剂、0.1～1份界面改性剂和0.01～0.05份脱泡剂。本专利技术还提供了上述技术方案所述的改性氰酸酯树脂的制备方法，包含以下步骤：将氰酸酯树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂和活性稀释剂混合后加热，再加入所述超低温增韧材料和界面改性剂，在保护气氛中加热，进行本体预聚合反应后降温，加入脱泡剂后，得到改性氰酸酯树脂。优选地，所述本体预聚合反应的温度为125～145℃，时间为1h～4h。本专利技术还提供了上述所述改性氰酸酯树脂或上述制备方法制得的改性氰酸酯树脂在航空航天构件和电子线路板制备领域中的应用。本专利技术提供了一种超低温增韧材料，由包含以下质量份数的组分制备得到：10～90份聚酚氧类树脂、1～10份端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体、0.1～0.5份促进剂、0.01～0.10份分散剂、50～120份溶剂和1000～2000份水。本专利技术提供的超低温增韧材料具有核壳结构，外壳为具有低温韧性聚酚氧类树脂，内核为活性单封端聚氨酯弹性体，聚酚氧类树脂与端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体分子中的连续相发生悬浮原位聚合反应生成有效键合，在固化后生成复合增韧微区，大幅度提高了原有的聚酚氧类树脂的增韧能力，同时不影响其高温玻璃化温度(-196℃～200℃)，超低温增韧材料可有效分散材料产生的集中应力，避免材料而出现裂纹。并解决了现有的聚氨酯弹性体影响氰酸酯树脂的贮存期、易从树脂体系中析出而增韧失效的技术难题，与氰酸酯树脂熔融共混得到预聚体，30天体系粘度无变化。实施例结果表明，采用本专利技术提供的超低温增韧材料制备得到的改性氰酸酯树脂兼具-196℃韧性(＞20KJ/m2)和室温韧性，玻璃化温度超过200℃，经过40次冷热循环(-196℃～200℃)未见裂纹，同时阻燃性为UL94V0，贮存期(24℃)大于20天。且本专利技术提供的改性氰酸酯树脂的粘度可根据实际需求进行调整，能够广泛适用于航空航天耐极端环境构件制备领域和电子线路板制备领域。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为实施例1制备得到的超低温增韧材料的红外谱图；图2为实施例1制备得到的超低温增韧材料的透射电镜图；图3为实施例1制备得到的改性氰酸酯树脂的红外谱图；图4为实施例1制备得到的超低温增韧材料与氰酸酯树脂混溶的微观形貌图，其中(a)为超低温增韧材料与氰酸酯树脂混溶固化前的微观形貌图，(b)为超低温增韧材料与氰酸酯树脂混溶固化后的微观形貌图；图5为实施例1制备得到的改性氰酸酯树脂和对比例制备得到的高性能工程塑料改性的氰酸酯树脂经冷热循环后(-196℃～200℃)试样破坏形貌图，其中(a)为实施例1制备得到的改性氰酸酯树脂经冷热循环后(-196℃～200℃)试样破坏形貌图，(b)为对比例制备得到的高性能工程塑料聚砜改性的氰酸酯树脂经冷热循环后(-196℃～200℃)试样破坏形貌图。具体实施方式本专利技术提供了一种超低温增韧材料，由包含以下质量份数的组分制备得到：10～90份聚酚氧类树脂、1～10份端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体、0.1～0.5份促进剂、0.01～0.10份分散剂、50～120份溶剂和1000～2000份水。本专利技术提供了一种超低温增韧材料，所述超低温增韧材料包含10～90份质量份数的聚酚氧类树脂，进一步优选为30～70份，更优选为40～50份。在本专利技术中，所述聚酚氧类树脂的数均分子量优选为30000～400000，进一步优选为100000～350000，更优选为300000～330000；所述聚酚氧类树脂的结构式优选如式1～6所示：式1～6中n优选为50～100。本专利技术对所述聚酚氧类树脂的具体来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品或本领域常规技术手段制得的均可。以所述聚酚氧类树脂的质量份数为基准，所述超低温增韧材料包含0.1～0.5份质量份数的促进剂，进一步优选为0.2～0.4份，更优选为0.25～0.3份。在本专利技术中，所述促进剂优选包括有机过渡金属化合物、咪唑类化合物、脲类衍生物和有机膦类化合物中的一种或多种，所述有机过渡金属化合物更优选包括二月桂酸二丁基锡，正丁基锂，乙酰基二茂铁，乙酰丙酮铁或乙酰丙酮钴；所述咪唑类化合物更优选包括，二甲基咪唑，二甲基四乙基咪唑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温增韧材料，其特征在于，由包含以下质量份数的组分制备得到：10～90份聚酚氧类树脂、1～10份端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体、0.1～0.5份促进剂、0.01～0.10份分散剂、50～120份溶剂和1000～2000份水。

【技术特征摘要】
1.一种超低温增韧材料，其特征在于，由包含以下质量份数的组分制备得到：10～90份聚酚氧类树脂、1～10份端封异氰酸酯基的聚氨酯弹性体、0.1～0.5份促进剂、0.01～0.10份分散剂、50～120份溶剂和1000～2000份水。2.根据权利要求1所述的超低温增韧材料，其特征在于，所述聚酚氧类树脂的结构式如式1～6所示：式1～6中n＝50～100。3.根据权利要求1所述的超低温增韧材料，其特征在于，所述端封异氰酸酯基聚氨酯热塑性弹性体由包含以下质量份数的组分制备得到：95～100份数单官能端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、1～5份封闭剂和500～1000份溶剂。4.根据权利要求3所述的超低温增韧材料，其特征在于，所述单官能端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的结构式如式7所示：式7中n＝5～10；式7中R包括式①～⑥中的一种或多种：式7中R1包括式I～V中的一种或多种：式I～V中的x＝20～100；式7中R2包括式a～f中的一种或多种：5.权利要求1～4任一项所述超低温增韧材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将水、分散剂、聚酚氧树脂、端封异氰酸酯基聚氨酯热塑性弹性体、促进剂和溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠，付刚，高堂铃，王雪松，邵南，汪可夫，吴健伟，匡弘，付春明，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院石油化学研究院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23