一种改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法技术

本发明专利技术涉及一种改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法，特别涉及一种通过与热聚合单体共聚改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法，属于高性能树脂基复合材料技术领域。该方法选用市面上常见、成本相对低的部分热聚合反应单体为改性剂，通过与含硅芳炔共聚对其进行改性。本发明专利技术选择其中分子刚性大、工业上廉价易得的苯乙烯为改性剂，使其以合适比例与被改性的PSA树脂单体或预聚物混合均匀，此时的胶液粘度几乎没有明显变化，不改变PSA树脂及其复合材料的成型工艺。在复合材料固化过程中，苯乙烯与PSA树脂发生共聚，形成一体化的均匀改性交联网络。此交联网络密度降低，可以达到理想的增韧效果，复合材料层间剪切性能也相应得到显著提高。切性能也相应得到显著提高。切性能也相应得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法


[0001]本专利技术涉及一种改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法，特别涉及一种通过与热聚合单体共聚改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法，属于高性能树脂基复合材料

技术背景
[0002]含硅芳炔(PSA)树脂是指分子主链中含有芳炔基和硅烷基的一类聚合物。该树脂具有优异的耐热性和介电性能，而且树脂固化过程中无小分子副产物生成，因而收缩率低。另外，具有较低的粘度和合适的固化温度，成型工艺性好。石英纤维增强含硅芳炔树脂复合材料具有在宽温、宽频范围内介电常数低和介电损耗变化小的优点，是理想的耐高温透波复合材料。但是由于含硅芳炔树脂性脆，加之与增强纤维之间的界面粘结能力差，因此，复合材料的力学性能，尤其是层间剪切性能低，成为制约其广泛应用的瓶颈。
[0003]通过对含硅芳炔树脂进行增韧改性可以达到改善复合材料层间剪切强度的目的，而对含硅芳炔树脂进行增韧改性的前提是应保持其良好的介电性能，同时不明显降低其耐热性能，这无疑增加了改性的难度和挑战性。
[0004]迄今为止，文献报道针对含硅芳炔树脂及其复合材料改性的成功尝试并不多，大多数是通过与含有炔基、醚键、噁嗪环等特征官能团的第二组分甚至第三组分共聚对树脂及其复合材料进行改性。虽然可以在一定程度上得到较好的改性效果，但共聚所需的化合物均需要通过复杂、费时、高成本的合成过程得到，在规模上也仅仅适合在实验室进行小规模实验，而不适合大规模工业应用的需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术工艺复杂、成本高、无法工业化的问题，提供一种改善含硅芳炔树脂及其复合材料力学性能的方法。该方法选用市面上常见、成本相对低的几种热聚合反应单体为改性剂，通过与含硅芳炔树脂共聚对其进行改性。本专利技术选择其中分子刚性大、工业上廉价易得的苯乙烯为改性剂，使其以合适比例与被改性的PSA树脂单体或预聚物混合均匀，此时的胶液粘度没有明显变化，因此，该方法的实施不会改变PSA树脂基复合材料的成型工艺。在复合材料固化过程中，苯乙烯与PSA树脂发生共聚，形成一体化的均匀改性交联网络。此交联网络相较于改性前，交联密度有所降低，交联结构更加均匀，可以达到理想的增韧效果，复合材料层间剪切性能也相应得到显著提高。另外，由于交联网络中新引入的苯乙烯极性低，也不会使树脂及其复合材料的介电性能变差。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0007]一种改善含硅芳炔树脂力学性能的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、将热聚合单体与含硅芳炔树脂胶液混合均匀，得到混合胶液。其中，热聚合单体与含硅芳炔树脂的质量比为1：(2.3～9)；
[0009]步骤二、将混合胶液烘干至恒重，得到混合物1；
[0010]步骤三、将混合物1置于70℃真空烘箱处理至恒重，得到混合物2；
[0011]步骤四、将混合物2固化，得到改性树脂浇注体。
[0012]步骤四所述固化工艺与未改性含硅芳炔树脂固化工艺相同，固化温度范围为100～300℃。
[0013]一种改善含硅芳炔树脂复合材料力学性能的方法，包括如下步骤：
[0014]步骤一、将热聚合单体与含硅芳炔树脂胶液搅拌均匀，得到混合胶液；其中，热聚合单体与含硅芳炔树脂的质量比为1：(2.3～9)；
[0015]步骤二、将混合胶液与石英纤维通过刷胶或其它方法浸渍得到复合材料预浸料。复合材料预浸料经烘干、裁剪、铺层、压实、热压成型后，得到石英纤维增强改性含硅芳炔树脂复合材料。
[0016]步骤二所述热压成型的工艺条件与未改性含硅芳炔树脂或其复合材料相同，固化温度为100～300℃；
[0017]所述热聚合单体包括：苯乙烯、甲基丙烯酸甲(丁)酯；
[0018]所述含硅芳炔树脂胶液所用溶剂为丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物；
[0019]有益效果
[0020]1、本专利技术采用的改性剂均为市售、工业化、批量化生产的化工试剂，成本较低；
[0021]2、初期配料时只需要将改性剂与含硅芳炔树脂进行简单搅拌混合，操作简便，便于工业推广；
[0022]3、热聚合单体的加入不会增大含硅芳炔树脂胶液的粘度，可保留原树脂良好的工艺性；
[0023]4、在PSA树脂及其复合材料的固化过程中，作为改性剂的热聚合单体以共聚方式参与树脂的固化反应，从而达到改善改性PSA树脂及其复合材料力学性能的目的；
[0024]5、本专利技术可以在保持PSA树脂良好耐热性和介电性能的前提下，很好地改善PSA树脂及其复合材料的力学性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1中苯乙烯与含硅芳炔树脂混合物共加热过程的DSC曲线。
[0026]图2为本专利技术实施例2中苯乙烯与含硅芳炔树脂混合物共加热过程的DSC曲线。
[0027]图3为制备石英纤维增强改性含硅芳炔树脂复合材料的流程图。
具体实施方式
[0028]为了更好地说明本专利技术的目的和优点，下面结合附图和实例对
技术实现思路
做进一步说明。
[0029]实施例1
[0030]一种苯乙烯改性含硅芳炔树脂浇注体的制备方法，具体步骤如下：
[0031](1)将苯乙烯与含硅芳炔的丙酮胶液混合均匀，得到混合胶液，其中，苯乙烯与含硅芳炔的质量比为1：9；
[0032](2)将混合胶液烘干至恒重，得到混合物1；
[0033](3)将混合物1置于70℃真空烘箱中处理至恒重，得到混合物2；
[0034](4)将混合物2置于高温烘箱中在100～300℃之间完成固化，得到改性树脂浇注体。
[0035]表1含硅芳炔树脂浇注体改性前后的热失重(TG)数据
[0036][0037]图1是苯乙烯与含硅芳炔树脂的质量比为1:9时混合物的DSC曲线图。由图1可知，加入苯乙烯后的DSC曲线与未添加苯乙烯的的DSC曲线类似，只存在一个放热峰，说明苯乙烯与含硅芳炔树脂在固化过程中发生了共聚反应，形成了均一的固化交联体系。
[0038]实施例2
[0039]一种苯乙烯改性含硅芳炔树脂浇注体的制备方法，具体步骤如下：
[0040](1)将苯乙烯与含硅芳炔的丙酮胶液混合均匀，得到混合胶液，其中，苯乙烯与含硅芳炔的质量比为1：4；
[0041](2)将混合胶液烘干至恒重，得到混合物1；
[0042](3)将混合物1置于70℃真空烘箱中处理至恒重，得到混合物2；
[0043](4)将混合物2置于高温烘箱中在100～300℃之间完成固化得到改性树脂浇注体。
[0044]表2含硅芳炔树脂浇注体改性前后的热失重(TG)数据
[0045][0046]图2是苯乙烯与含硅芳炔树脂的质量比为1:4时混合物的DSC曲线图。由图2可知，苯乙烯与含硅芳炔共混树脂在DSC曲线中只出现了一个固化放热峰。由表2可知，改性含硅芳炔树脂浇注体在350本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善含硅芳炔树脂力学性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：一种改善含硅芳炔树脂力学性能的方法，包括如下步骤：步骤一、将热聚合单体与含硅芳炔树脂胶液混合均匀，得到混合胶液。其中，热聚合单体与含硅芳炔树脂的质量比为1：(2.3～9)；步骤二、将混合胶液烘干至恒重，得到混合物1；步骤三、将混合物1置于70℃真空烘箱至恒重，得到混合物2；步骤四、将混合物2固化，得到改性树脂浇注体。所述固化工艺与未改性含硅芳炔树脂固化工艺相同，固化温度范围为100～300℃。2.一种改善含硅芳炔树脂复合材料力学性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、将热聚合单体与含硅芳炔树脂胶液搅拌均匀，得到混合胶液；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文俊，杨娜，吴霄，苏韬，田俊霞，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司济南特种结构研究所，
类型：发明
国别省市：