[发明专利]改性硅树脂基体的制备方法及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种改性硅树脂基体的制备方法及其应用。

背景技术：

透波材料广泛因应用于航空、航天、军事装备等领域，随着飞机、火箭等飞行速度的提高，尤其是新一代战机的研制，除要求雷达罩具有透波、承载、防热、抗冲击等功能外，进一步要求雷达罩具有良好的电绝缘性。高频电磁波透过性、优异的耐热性能、力学性能和耐环境性能。研究表明雷达罩的性能主要取决于雷达罩的结构、材料及使用环境等因素，其中材料是关键因素。高性能雷达罩要求树脂基体具有介电损耗低、频带宽、耐湿热性能好及工艺性能优良等优点，传统的树脂如：环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚丁二烯树脂等介电损耗常数大于4，使用温度不超过200℃，不能满足高性能雷达罩对树脂基体的要求。目前常用的低损耗、耐高温的树脂聚酰亚胺（PI）、聚苯并咪唑（PBI）、氰酸脂、改性马来酰亚胺树脂等具有价格昂贵、加工困难等缺陷。如聚酰亚胺成型工艺复杂，成型温度高于300℃；氰酸脂树脂力学性能差，必须经改性后才有使用价值。硅树脂具有耐高温、耐湿热、工艺优良及优异的介电性能等优点，国外对硅树脂基透波复合材料进行了充分的研究，俄罗斯已将聚二甲基硅树脂复合材料成功应用于战略导弹、火箭及航天飞机中。我国对于用于透波材料的硅树脂基体的改性、生产方法及应用的研究较少。

CN1696179报道了一种含乙烯基的环状纳米级笼型多面体倍半硅氧烷（POSS）接枝改性甲基苯基硅树脂的方法，制备的甲基苯基硅树脂具有稳定性及高耐热的优点，苯基的引入导致树脂基体的介电常数和介电损耗较高，而且乙烯基环状纳的笼型多面体倍半硅氧烷（POSS）价格昂贵、制备困难，限制了硅树脂基体作为高性能雷达罩的大批量生产和推广应用。

CN101381460公开了缩合型甲基苯基硅树脂的改性方法，主要涉及以笼型多面体倍半硅氧烷（POSS）和纳米SiO2粒子改性缩合型甲基苯基硅树脂，可以解决甲基苯基硅树脂玻璃化转变温度低、耐热性差及改性方法复杂等缺陷，制备的改性甲基苯基硅树脂有望应用于耐高温透波雷达罩。但由于笼型多面体倍半硅氧烷（POSS）的价格昂贵，与其它高性能树脂相比较，改性硅树脂的价格优势不明显，难以大批量推广使用。

陕西非工艺材料研究所的宋麦丽等人研究了甲基硅树脂基透波材料的介电性能和力学性能，结果表明，甲基硅树脂基透波材料克服了传统树脂基透波材料耐热性差、强度低的缺点，是集放热、承载、透波和抗烧蚀等功能一体化的较理想的耐高温多功能透波复合材料。但作者没有提供甲基硅树脂的生产工艺，及降低硅树脂基复合材料热压成型温度高和时间长的改进方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服背景技术之不足而提供一种以氯硅烷单体为原料制备改性硅树脂基体的制备方法，以及将该改性硅树脂基体制备复合材料的方法。

改性树脂基体的制备方法，采用如下技术方案：

一种改性硅树脂基体的制备方法，包括如下步骤：

首先合成硅树脂：烷基氯硅烷和乙烯基氯硅烷两者的混合物或采用烷基氯硅烷、乙烯基氯硅烷或苯基氯硅烷三者的混合物溶于甲苯或二甲苯，在-5~70℃水解，经分液、水解及浓缩后，加入0.1~5%催化剂熟化重整，缩聚、调整凝胶时间至5~15分钟，经稀释、过滤后即得到硅树脂；

再对硅树脂进行改性：向硅树脂中加入0.5~5%经疏水处理的气相白炭黑，得到改性硅树脂基体的A组分；将浓度为30~40%低聚硅氮烷的甲苯溶液作为B组分；以过氧化物作为C组分；将100质量份的A组分、0.5~5质量份的B组分和0.1~1质量份的C组分混合均匀，即得到改性硅树脂基体。

采用上述制备方法得到的改性硅树脂基体，具有固化速度快，耐热性能优异与增强材料相容性好、成膜后硬度高的优点；并且能够作为耐高温低介电损耗复合材料的树脂基体，生产工艺简便、易行，生产成本大大低于氰酸脂树脂、双马树脂、聚酰亚胺树脂等高性能树脂基体。

作为改性树脂基体制备方法的一种优选方案，所述缩聚、调整凝胶时间至5~15分钟是在200℃的环境条件下。