一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及透波复合材料技术领域，提供了一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，由包括以下重量份的原料制备得到：PBO纤维40～60份、氰酸酯树脂39.72～59.62份和界面相容剂0.28～0.38份；并具体限定了界面相容剂的分子结构。本发明专利技术提供的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料以PBO纤维为增强体，氰酸酯树脂为树脂基体，界面相容剂的结构包括含氟基团和类PBO结构，能够显著改善PBO纤维/氰酸酯树脂复合材料中基体与纤维之间的界面相容性；且能够显著改善氰酸酯树脂的介电性能；界面相容剂与氰酸酯树脂之间局部互穿网络的形成能够显著提升树脂的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料及其制备方法
本专利技术涉及透波复合材料
，尤其涉及一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料及其制备方法。
技术介绍
氰酸酯(CE)树脂具备较低的ε(2.8～3.2)和介电损耗角正切值(tanδ,0.002～0.008)，且工艺性能良好、耐热性能优异，被公认为是下一代树脂基透波复合材料的最佳候选基体材料之一。然而，CE树脂的介电性能和力学性能距离高性能天线罩的实际应用还存在着一定的差距。含氟聚合物具有较低的极化度以及较大的自由体积，通常拥有较低的ε和tanδ。因此，将含氟基团引入到CE树脂中是制备低介电氰酸酯树脂基体的可行方法。聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维具有轻质(密度为1.56g/cm3)，极优的介电性能(ε和tanδ分别为3.0和1×10-3)，卓越的力学性能(拉伸强度和拉伸模量分别为5.8GPa和270GPa)、耐热性能和阻燃性能，使其在轻质高强雷达天线罩用树脂基透波复合材料的制备方面具有极大的吸引力。但PBO纤维表面光滑且无活性基团，呈极强的化学惰性，与树脂基体之间的界面结合强度弱，极大地限制了其在轻质高强雷达天线罩用树脂基透波复合材料制备中的应用。在现有技术中报道采用甲基磺酸/γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对PBO纤维进行改性，这种方法得到的PBO纤维/CE复合材料虽然能够改善CE的介电性能，但是力学性能较差。另在现有技术中以含氟化合物先对CE进行改性，然后利用溶菌酶和环氧基笼型聚倍半硅氧烷对PBO进行改性，此种方法虽然能够提高透波复合材料的力学性能和介电性能，但是需要对CE和PBO分别改性才能实现，制备方法和组成均较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料及其制备方法，本专利技术提供的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料具有优异的力学性能和介电性能。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线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，由包括以下重量份的原料制备得到：PBO纤维40～60份、氰酸酯树脂39.72～59.62份和界面相容剂0.28～0.38份；所述界面相容剂具有式(I)所示结构：所述式(I)中，n为正整数；具有式(I)所示结构的界面相容剂在25℃下的特性粘度系数为(0.135～0.142)g/dL。优选地，所述界面相容剂的制备方法包括以下步骤：(a)将叔丁基二甲基氯硅烷，2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷，三乙胺和溶剂混合，在15～35℃下反应20～28h；(b)将所述步骤(a)反应得到的产物与对苯二甲酰氯溶液混合，进行缩合聚合反应，得到界面相容剂。优选地，所述叔丁基二甲基氯硅烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、三乙胺和溶剂重量比为(0.7～0.8)：(0.34～0.38)：(0.46～0.6)：(4～6)。优选地，所述步骤(a)中的反应在保护气下进行。优选地，所述步骤(b)中的缩合聚合反应在冰浴下进行，缩合聚合反应的时间为20～28h。优选地，所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将界面相容剂与熔融的氰酸酯树脂、丙酮和二丁基二月桂酸锡混合，得到预浸胶；(2)将PBO纤维与所述步骤(1)得到的预浸胶混合后固化，得到线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料。优选地，所述步骤(1)中界面相容剂与熔融的氰酸酯树脂的总质量与二丁基二月桂酸锡的质量之比为(18～25)：(0.8～1.2)。优选地，所述步骤(2)中的固化为高温模压固化，所述高温模压固化先在140～160℃下保温1h，然后在170～180℃下保温2h，在190～210℃保温6h，最后在220～230℃保温2h；所述高温模压固化的模压压力为5～10MPa。优选地，所述步骤(1)中界面相容剂与熔融的氰酸酯树脂的总体积与丙酮的体积之比为(0.8～1.2)：(0.8～1.2)。本专利技术提供了一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，由包括以下重量份的原料制备得到：PBO纤维40～60份、氰酸酯树脂39.72～59.62份和界面相容剂0.28～0.38份；并具体限定了所述界面相容剂的结构。本专利技术提供的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料以界面相容剂为原料，其结构包括含氟基团和类PBO结构，作为相容剂分子，其分子结构中的类PBO结构能够显著改善PBO纤维/氰酸酯树脂复合材料中基体与纤维之间的界面相容性；界面相容剂中的含氟基团的引入能够在制备线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料时显著改善氰酸酯树脂的介电性能；界面相容剂与氰酸酯树脂之间局部互穿网络的形成能够显著提升树脂的力学性能。实例结果表明，本专利技术提供的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料在1MHz下的ε和tanδ值分别为2.90和0.0042，此时其弯曲强度和层间剪切强度(ILSS)从PBO纤维/氰酸酯复合材料的587.4MPa和36.7MPa分别提升至628.0MPa和44.8MPa，对应的体积电阻率和击穿电压分别为2.7×1015Ω·cm和19.12kV/mm。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的界面相容剂的1HNMR图；图2为本专利技术实施例1制备的界面相容剂的13CNMR图。具体实施方式本专利技术提供了一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，由包括以下重量份的原料制备得到：PBO纤维40～60份、氰酸酯树脂39.72～59.62份、和界面相容剂0.28～0.38份；所述界面相容剂具有式(I)所示结构：所述式(I)中，n为正整数；具有式(I)所示结构的界面相容剂在25℃下的特性粘度系数为(0.135～0.142)g/dL。在本专利技术中，按重量份计，制备所述线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料的原料包括PBO纤维40～60份，优选为50～60份，更优选为58份。在本专利技术中，所述PBO纤维具有优异的力学性能，可以用于增强线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料的力学性能。在本专利技术中，所述PBO纤维的直径优选为8～12μm，更优选为9～11μm；本专利技术对所述PBO纤维的长度没有特殊限定，根据需要进行调整即可。本专利技术对所述PBO纤维的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述PBO纤维的来源优选为上海瑞彦经贸有限公司生产的PBO纤维。在本专利技术中，以PBO纤维的重量为40～60份计，制备所述线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，由包括以下重量份的原料制备得到：/nPBO纤维40～60份、氰酸酯树脂39.72～59.62份和界面相容剂0.28～0.38份；/n所述界面相容剂具有式(I)所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，由包括以下重量份的原料制备得到：
PBO纤维40～60份、氰酸酯树脂39.72～59.62份和界面相容剂0.28～0.38份；
所述界面相容剂具有式(I)所示结构：



所述式(I)中，n为正整数；具有式(I)所示结构的界面相容剂在25℃下的特性粘度系数为(0.135～0.142)g/dL。


2.根据权利要求1所述的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，其特征在于，所述界面相容剂的制备方法包括以下步骤：
(a)将叔丁基二甲基氯硅烷，2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷，三乙胺和溶剂混合，在15～35℃下反应20～28h；
(b)将所述步骤(a)反应得到的产物与对苯二甲酰氯溶液混合，进行缩合聚合反应，得到界面相容剂。


3.根据权利要求2所述的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，其特征在于，所述叔丁基二甲基氯硅烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、三乙胺和溶剂重量比为(0.7～0.8)：(0.34～0.38)：(0.46～0.6)：(4～6)。


4.根据权利要求2所述的线性含氟PBO前驱体改性PBO纤维/氰酸酯透波复合材料，其特征在于，所述步骤(a)中的反应在保护气下进行。


5.根据权利要求2所述的线性含氟PBO前驱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾军渭，刘政，唐玉生，唐林，孔杰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61