一种耐烧蚀的碳硼烷改性环氧树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐烧蚀的碳硼烷改性环氧树脂及其制备方法和应用。本发明专利技术的碳硼烷改性环氧树脂的制备原料包括羟基封端官能化的碳硼烷与环氧树脂。本发明专利技术所提供的树脂基体具有很好的耐烧蚀性能，在空气氛围下，800℃下，本发明专利技术的碳硼烷改性的环氧树脂基体热失重可以达到70％以上。同时，将本发明专利技术的碳硼烷改性环氧树脂用于制备涂料的也显示了很好的耐烧蚀性能。蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐烧蚀的碳硼烷改性环氧树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及耐高温材料及功能涂层领域，具体涉及碳硼烷改性环氧树脂基及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]飞行器是多系统集成体，所涉及的零部件达数十万计，元器件达数百万计，要用到上千种材料。飞行器要在各种状态和各种极端环境条件下飞行，如何确保其飞行安全至关重要。除设计、制造、使用和维护维修要有极其严格的质量控制要求外，材料的可靠性显得尤为关键。
[0003]飞行器外表面的气动加热问题可能导致飞行器外部出现损伤和内部仪器设备无法正常工作等问题，将具有防隔热涂料涂覆在表面，是解决上述问题的有效措施之一。树脂基热防护涂料线烧蚀率低，碳化层坚硬，可以赋予涂料优异的耐烧蚀性能，但是随着飞行器飞行速度的提高，对树脂耐热性能提出了更高的要求，传统的树脂已经不能满足，因此要对树脂进行改性来使其达到更高的使用要求。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种碳硼烷改性环氧树脂，所述碳硼烷改性环氧树脂的制备原料包括羟基封端官能化的碳硼烷与环氧树脂；
[0006]所述羟基封端官能化的碳硼烷选自具有如式(A)或式(B)所示化合物中的至少一种：
[0007]OH
‑
R
‑
CB
10
H
10
C
‑
R
‑
OH
[0008]式(A)
[0009][0010]其中，
“‑
CB
10
H
10
C
‑”
代表邻位碳硼烷基、间位碳硼烷基或对位碳硼烷基，优选代表间位碳硼烷基；
[0011]R可以选自
‑
芳基
‑
、
‑
芳基
‑
芳基
‑
、
‑
芳基
‑
芳基
‑
芳基
‑
、或任选被一个、两个或更多个C1‑
10
烷基或芳基取代的
‑
芳基
‑
、
‑
芳基
‑
芳基
‑
和
‑
芳基
‑
芳基
‑
芳基
‑
中的至少一种；R优选为苯基、甲苯基、乙基苯基、联苯基、萘基、蒽基和三联苯基中的至少一种；示例性地，R可以选自苯基；
[0012]R1、R2、R3、R4相同或不同，彼此独立地选自H、无取代或任选被一个、两个或更多个R
a
取代的C1‑
20
烷基、C2‑
20
烯基、C3‑
20
环烷基和芳基中的至少一种；优选地，所述R1、R2、R3、R4彼此独立地选自H、无取代或任选被一个、两个或更多个R
a
取代的C1‑
10
烷基、C2‑
10
烯基、C3‑
10
环烷基和C6‑
20
芳基中的至少一种；
[0013]每一个R
a
相同或不同，彼此独立地选自卤素、
‑
CN、C1‑
20
烷基、C2‑
20
烯基、C1‑
20
烷氧基和C3‑
20
环烷基中的至少一种；优选地，R
a
可以选自卤素、
‑
CN、C1‑
10
烷基、C2‑
10
烯基和C3‑
10
环烷基中的至少一种；示例性地，R
a
可以选自F、Cl、Br、
‑
CN、
‑
CH3、
‑
C2H5和
‑
CH＝CH2中的至少一种；
[0014]示例性地，R1、R2、R3、R4可以彼此独立地选自甲基、乙基、乙烯基、苯基、甲苯基或和萘基中的至少一种；
[0015]m选自0
‑
10的整数，优选0
‑
5，示例性地，m为0、1、2、3或4。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述羟基封端官能化的碳硼烷可以选自以下化合物中的至少一种：所述碳硼烷选自1，2
‑
双(羟基二甲基硅基亚甲基)碳硼烷，1,7
‑
双(羟基二甲基硅基亚甲基)碳硼烷，1,12
‑
双(羟基二甲基硅基亚甲基)碳硼烷，1,2
‑
双(羟基二甲基硅基)碳硼烷，1,7
‑
双(羟基二甲基硅基)碳硼烷，1,12
‑
双(羟基二甲基硅基)碳硼烷，1,2
‑
双羟甲基碳硼烷，1,7
‑
双羟甲基碳硼烷，1,12
‑
双羟甲基碳硼烷中的一种或多种。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化酚醛环氧树脂中的至少一种。例如，所述环氧树脂基体可以选自酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂和多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的至少一种。示例性地，所述环氧树脂可以选自酚醛环氧树脂F51、酚醛环氧树脂F44、双酚A型环氧树脂E51和多官能度环氧树脂AG80中的至少一种。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述环氧树脂与羟基封端官能化的碳硼烷的质量比为1～80：100。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述碳硼烷改性环氧树脂通过所述环氧树脂与羟基封端官能化的碳硼烷聚合后得到。本专利技术中，采用羟基封端官能化的碳硼烷对环氧树脂基体的主链进行改性，从而得到具有耐烧蚀性能且其耐热性能更好。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述原料中，还包括填料和/或固化剂。本专利技术中，在碳硼烷改性环氧树脂中可以添加本领域已知的填料，例如可以形成液相桥接的填料(如烧蚀填料玻璃粉)、成瓷填料或发生共晶反应的填料(如氧化铝)；例如当添加成瓷填料时，可以提高碳硼烷改性环氧树脂的陶瓷化产率以及陶瓷化后的力学性能。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述填料包括烧蚀填料和/或成瓷填料。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述烧蚀填料选自含硼填料、含铝填料中的至少一种。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述含硼填料例如为硼粉、氧化硼、玻璃粉。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述含铝填料例如为铝粉、氧化铝。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述成瓷填料为氧化锌、氮化硼、氮化铝、硅藻土、滑石粉、硅铝炭黑、云母、硅灰石、高岭土、石棉、氧化锆、氧化镁、硅酸钠、长石粉、白云石等中的一种或多种。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述填料中，烧蚀填料：成瓷填料的质量比为5～55：3～50。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳硼烷改性环氧树脂，其特征在于，所述碳硼烷改性环氧树脂的制备原料包括羟基封端官能化的碳硼烷与环氧树脂；所述羟基封端官能化的碳硼烷选自具有如式(A)或式(B)所示化合物中的至少一种：OH
‑
R
‑
CB
10
H
10
C
‑
R
‑
OH式(A)其中，
“‑
CB
10
H
10
C
‑”
代表邻位碳硼烷基、间位碳硼烷基或对位碳硼烷基；R选自
‑
芳基
‑
、
‑
芳基
‑
芳基
‑
、
‑
芳基
‑
芳基
‑
芳基
‑
、或任选被一个、两个或更多个C1‑
10
烷基或芳基取代的
‑
芳基
‑
、
‑
芳基
‑
芳基
‑
和
‑
芳基
‑
芳基
‑
芳基
‑
中的至少一种；R1、R2、R3、R4相同或不同，彼此独立地选自H、无取代或任选被一个、两个或更多个R
a
取代的C1‑
20
烷基、C2‑
20
烯基、C3‑
20
环烷基和芳基中的至少一种；每一个R
a
相同或不同，彼此独立地选自卤素、
‑
CN、C1‑
20
烷基、C2‑
20
烯基、C1‑
20
烷氧基和C3‑
20
环烷基中的至少一种；m选自0
‑
10的整数，优选0
‑
5。2.根据权利要求1所述的碳硼烷改性环氧树脂，其特征在于，所述R1、R2、R3、R4彼此独立地选自H、无取代或任选被一个、两个或更多个R
a
取代的C1‑
10
烷基、C2‑
10
烯基、C3‑
10
环烷基和C6‑
20
芳基中的至少一种；优选地，R为苯基、甲苯基、乙基苯基、联苯基、萘基、蒽基和三联苯基中的至少一种；优选地，R
a
选自卤素、
‑
CN、C1‑
10
烷基、C2‑
10
烯基和C3‑
10
环烷基中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的碳硼烷改性环氧树脂，其特征在于，所述羟基封端官能化的碳硼烷选自以下化合物中的至少一种：所述碳硼烷选自1,2
‑
双(羟基二甲基硅基亚甲基)碳硼烷，1,7
‑
双(羟基二甲基硅基亚甲基)碳硼烷，1,12
‑
双(羟基二甲基硅基亚甲基)碳硼烷，1,2
‑
双(羟基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志杰，娄平平，张学忠，谭永霞，田康，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：