一种改性酞腈树脂及其制备方法技术

一种改性酞腈树脂及其制备方法，涉及酞腈树脂的制备领域，具体方案如下：一种改性酞腈树脂，包括酞腈树脂和中空玻璃微球，所述中空玻璃微球通过接枝在其上的氰基与酞腈树脂相连。所述改性酞腈树脂的制备方法，包括步骤一、氢氧化钠溶液对中空玻璃微球表面羟基活性化得到表面羟基活性化的中空玻璃微球；步骤二、对表面羟基活性化的中空玻璃微球接枝氰基得到表面接枝氰基的中空玻璃微球；步骤三、将表面接枝氰基的中空玻璃微球与酞腈树脂共混得到改性酞腈树脂。改性酞腈树脂中中空玻璃微球的分散性有所改善，同时介电常数相比未接枝氰基的对照组下降程度更大，7.5％含量的接枝氰基的中空玻璃微球可将酞腈树脂的介电常数从3.4降低至2.7。3.4降低至2.7。3.4降低至2.7。

【技术实现步骤摘要】
一种改性酞腈树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及酞腈树脂的制备领域，具体涉及一种改性酞腈树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]酞腈树脂是以邻苯二甲腈为特征基团的一类高性能热固性树脂。酞腈树脂由于其高耐热性(玻璃化转变温度350
‑
500℃)，良好的力学性能、强阻燃性(氧指数＞60％，TTI＝60s)、低吸水性(＜2％)等性能，成为目前高性能热固性树脂在航空航天、国防装备方面研究的热点。相比于传统的环氧树脂和酚醛树脂，酞腈树脂耐热性更突出；而对比目前高性能的热固性聚酰亚胺，酞腈树脂的玻璃化转变温度与其相当甚至更高，并且酞腈树脂在固化过程中无小分子放出，保证了固化体系的完整和固化物的稳定。
[0003]酞腈树脂具有优异耐热性的同时，功能性上的表现也非常出色，具有良好的介电性能，在雷达天线罩等航空航天装备中有巨大的应用潜力。但目前纯酞腈树脂的介电常数仍然无法满足更高马赫数下(3～5马赫或更高)先进雷达的需求，已进行的研究中通常通过对酞腈树脂进行分子结构设计进行优化，但新型分子结构的酞腈树脂工艺需要经验探索。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的是为了解决现有技术中酞腈树脂介电常数高导致的天线罩加工精度容限低的问题，提供一种改性酞腈树脂。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供一种改性酞腈树脂的制备方法。
[0006]一种改性酞腈树脂，包括酞腈树脂和中空玻璃微球，所述中空玻璃微球通过接枝在其上的氰基与酞腈树脂相连。
[0007]所述的改性酞腈树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、采用氢氧化钠溶液对中空玻璃微球表面羟基活性化得到表面羟基活性化的中空玻璃微球；
[0009]步骤二、对表面羟基活性化的中空玻璃微球进行氰基接枝得到表面接枝氰基的中空玻璃微球；
[0010]步骤三、将表面接枝氰基的中空玻璃微球与酞腈树脂进行共混得到改性酞腈树脂。
[0011]进一步的，步骤一中，按质量比为1:10～1:20的比例将中空玻璃微球与0.5～1.5mol/L的氢氧化钠溶液混合，在50～70℃下磁力搅拌2h以上，用去离子水洗涤中空玻璃微球至洗涤液pH呈中性，后在小于等于0.1MPa气压条件下100℃烘干5h得到表面羟基活性化的中空玻璃微球。
[0012]进一步的，步骤二中，按体积比为0.5
‑
1.5:10:90的比例配置(3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷、乙醇、去离子水的混合溶液，按质量比为1:5
‑
1:20的比例将表面羟基活性化的中空玻璃微球加入上述混合溶液中搅拌均匀，在20～60℃下，磁力搅拌保温6～12h，去离子水洗涤残留(3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷，乙醇洗涤残余去离子水，烘干后得到表面接
枝氰基的中空玻璃微球。
[0013]优选的，(3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷、乙醇、去离子水的比例为1:10:90，表面羟基活性化的中空玻璃微与上述混合溶液的比例为1:10。
[0014]进一步的，步骤三中，表面接枝氰基的中空玻璃微球与酞腈树脂的质量比控制在5:100～10:100之间。
[0015]进一步的，所用酞腈树脂利用丁酮溶解得到酞腈树脂溶液，将表面接枝氰基的中空玻璃微球按照配方加入酞腈树脂溶液中。
[0016]优选的，步骤三中，共混的方法包括超声、机械搅拌中的一种或两种的组合。
[0017]进一步的，共混的方法为：首先在室温下以150～200r/min速度机械搅拌30～60min，随后在水浴条件下采用细胞粉碎机进行超声分散，功率40％，超声1s间隔1s，工作时间30min，随后在0.1MPa、120℃条件下除去丁酮溶剂，得到混合均匀的改性酞腈树脂。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]中空玻璃微球作为一种可用的共混改性材料，可以改善酞腈树脂的介电性能，大幅提升酞腈树脂的透波性能，扩大其在透波复合材料中的应用范围。但引入中空玻璃微球的同时也引入了新的两相界面，为了改善界面性能，增强中空玻璃微球与酞腈树脂之间的结合，本专利技术对中空玻璃微球表面进行化学处理以实现表面接枝氰基的目的，在接枝氰基后，中空玻璃微球表面与酞腈树脂之间拥有相同的官能团，固化后的改性酞腈树脂中中空玻璃微球的分散性有所改善，同时介电常数相比未接枝氰基的对照组下降程度更大，7.5％含量的接枝氰基的中空玻璃微球可将酞腈树脂的介电常数从3.4降低至2.7。
附图说明
[0020]图1：(3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷的水解图；
[0021]图2：(3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷与中空玻璃微球的脱水缩合示意图；
[0022]图3：添加接枝氰基的中空玻璃微球与酞腈树脂的质量比对改性酞腈树脂介电常数的影响。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0024]本专利技术设计采用中空玻璃微球作为填料，进一步降低酞腈树脂的介电常数，且并非针对某一种类的酞腈树脂，而是能够应用于大部分现有类型的酞腈树脂中。并且，有意识地针对酞腈树脂/中空玻璃微球界面结合薄弱的问题，在中空玻璃微球表面接枝氰基，以促进中空玻璃微球表面与酞腈树脂间的化学键连接。
[0025]实施例1
[0026]一种具有较低介电常数与介电损耗的透波功能型改性酞腈树脂，包括酞腈树脂和中空玻璃微球，所述中空玻璃微球通过接枝在其上的氰基与酞腈树脂相连。
[0027]所述改性酞腈树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0028]步骤一、采用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液对中空玻璃微球表面羟基活性化，中
空玻璃微球与氢氧化钠溶液质量比应为1:20，反应条件为60℃，磁力搅拌2h，去离子水洗涤中空玻璃微球至洗涤液pH呈中性，后在0.1MPa气压条件下100℃烘干5h得到表面羟基活性化的中空玻璃微球；
[0029]步骤二、对表面羟基活性化的中空玻璃微球进行氰基接枝。配置(3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷、乙醇、去离子水的混合溶液，3
‑
氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷、乙醇、去离子水的体积比应为1:10:90，将表面羟基活性化的中空玻璃微球加入上述溶液中搅拌均匀，表面羟基活性化的中空玻璃微球与上述溶液质量比应为1:10，反应条件为60℃，磁力搅拌保温12h，去离子水洗涤残留硅烷，乙醇洗涤残余去离子水，烘干后得到表面接枝氰基的中空玻璃微球CN
‑
HGM；
[0030]步骤三、取CN
‑
HGM与酞腈树脂PN75进行共混。所用酞腈树脂PN75利用丁酮溶解得到酞腈树脂溶液，将CN
‑
HGM按照配方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性酞腈树脂，其特征在于，包括酞腈树脂和中空玻璃微球，所述中空玻璃微球通过接枝在其上的氰基与酞腈树脂相连。2.一种权利要求1所述的改性酞腈树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用氢氧化钠溶液对中空玻璃微球表面羟基活性化得到表面羟基活性化的中空玻璃微球；步骤二、对表面羟基活性化的中空玻璃微球进行氰基接枝得到表面接枝氰基的中空玻璃微球；步骤三、将表面接枝氰基的中空玻璃微球与酞腈树脂进行共混得到改性酞腈树脂。3.根据权利要求2所述的改性酞腈树脂的制备方法，其特征在于，步骤一中，按质量比为1:10～1:20的比例将中空玻璃微球与0.5～1.5mol/L的氢氧化钠溶液混合，在50～70℃下磁力搅拌2h以上，用去离子水洗涤中空玻璃微球至洗涤液pH呈中性，烘干溶剂得到表面羟基活性化的中空玻璃微球。4.根据权利要求2所述的改性酞腈树脂的制备方法，其特征在于，步骤二中，按体积比为0.5
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1.5:10:90的比例配置(3
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氰基丙基)二甲基甲氧基硅烷、乙醇、去离子水的混合溶液，按质量比为1:5
‑
1:2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，李高，张涵其，陈锐，张家霖，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：