[发明专利]氰酸酯/双噁唑啉共固化树脂及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种氰酸酯/双噁唑啉共固化树脂及其制备方法、应用。

背景技术

氰酸酯树脂是继高性能环氧树脂和双马来酰亚胺树脂之后出现的一种新型高性能树脂基体。它具有许多令人感兴趣的特性，在90年代以来获得了深入的研究与发展。氰酸酯的特性，如它的介电性能远远优于环氧和双马来酰亚胺；力学性能、耐热性介于环氧和双马来酰亚胺之间，且在高温下具有更好的稳定性，湿热稳定性优于环氧和双马来酰亚胺；吸水性优于环氧和双马来酰亚胺等等。同时，氰酸酯可以很灵活地适应多种成型工艺，如模压、热压罐、纤维缠绕、手糊成型、RTM等。可以说，氰酸酯综合了环氧与双马来酰亚胺的优点，并在介电性能、某些力学性能及工艺性等方面超过了它们。正是这些独特的优点，使氰酸酯成为高技术领域发展必不可少的材料之一。

氰酸酯树脂在实际应用时涉及到化学改性的问题，化学改性针对树脂本身的分子结构特点，通过分子设计，使氰酸酯单体与其它反应性化合物(或单体)发生共固化反应，改变分子链骨架和侧链的结构，生成或引入新的官能团，达到改变固化树脂的化学结构的目的，进而提高基体树脂的性能，或赋于基体树脂新的性能。

氰酸酯目前的化学改性方法，包括氰酸酯/环氧体系(参考文献：1、Bauer J，Bauer M，Remark on the approximate character of the kinetic/structural model for the cyanate-epoxynetwork build-up，Actr Polymerica，1989，40(10)：697-680；2、Fang T，Shimp D A，Polycyanurate esters：science and applications，Prog.Polym.Sci.，1995，20(1)：61-118)、氰酸酯/聚醚体系(参考文献：Fainleib A，Grene J，Garda M R，et al，Poly(bisphenol A)cyanuratenetwork modified with poly(butylene glycol adipate).Thermal and mechanical properties，PolymDegr Stab，2003，81：423-430)、氰酸酯/胺体系(参考文献：Bauer J，Bauer M，Curing ofCyanates with Primary Amines，Macro Chem Phy，2001，202(11)：2213-2220)等。这些化学改性体系均会降低氰酸酯树脂的耐热性、耐温热稳定性、介电性能等，这些缺点限制了氰酸酯树脂的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种氰酸酯/双噁唑啉共固化树脂及其制备方法、应用。

本发明提出的氰酸酯/双噁唑啉共固化树脂，由氰酸酯与双噁唑啉化合物组成，其中氰酸酯单体的质量百分比为99～60％，双噁唑啉化合物的质量百分比为1～40％。

氰酸酯为多官能团单体化合物，包括：双酚A型氰酸酯(4，4’-二氰酸酯基苯基-丙烷，BADCy)、双酚L型氰酸酯(4，4’-二氰酸酯基苯基-乙烷，BEDCy)、双酚M型氰酸酯(4，4′-[1，3-苯基双(1-甲基-亚乙基)]双苯基氰酸酯)或酚醛型氰酸酯(PT)等中任一种，也可以是其预聚物等中任一种。

本发明中，所述双噁唑啉化合物的化学结构通式为：

其中，R为芳基、取代芳基或烷基；

双噁唑啉化合物包括：2，2’-(1，4-亚苯基)-二噁唑啉、2，2’-(1，3-亚苯基)-二噁唑啉、2，2’-(1，4-亚苯基)-4-甲基-二噁唑啉、2，2’-(1，3-亚苯基)-4-甲基-二噁唑啉、2，2’-(1，4-亚苯基)-4，4’-二甲基-二噁唑啉、2，2’-(1，3-亚苯基)-4，4’-二甲基-二噁唑啉、2，2’-乙撑双(2-噁唑啉)、2，2’-亚辛基双(2-噁唑啉)、2，2’-乙撑双(4-甲基-2-噁唑啉)或端噁唑啉聚醚等中任一种。

本发明提出的氰酸酯/双噁唑啉共固化树脂的制备方法，采用熔融混合或溶液混合的方式。

熔融混合：在80-120℃的温度下，加热使氰酸酯、双噁唑啉化合物熔混均匀，冷却后得到未固化的改性树脂，所得未固化的改性树脂脱气，固化处理，即得所需产品。

本发明中，熔融混合和溶液混合中，未固化的改性树脂的固化处理采用热固化反应，依次经过150℃加热1h，180℃加热1h，200℃加热2h，最后在240℃下加热2h或220℃下加热4h。