[发明专利]氰酸酯树脂/含金属铝或钛的倍半硅氧烷组合物

说明书

技术领域

本发明涉及氰酸酯树脂/含金属的倍半硅氧烷组合物及其制备方法和由该组合物与其他热固性树脂形成的组合物。

背景技术

氰酸酯树脂是指含有两个或两个以上-OCN官能团的酚衍生物，是一种新型高性能聚合物材料。

氰酸酯树脂单体的合成有多种方法，最常用且实现工业化的是在碱存在的条件下，卤化氰与酚类化合物反应制备氰酸酯单体。在热或催化剂作用下氰酸酯树脂发生三环化反应，生成含有三嗪环的高交联密度网络结构的大分子。这种结构的氰酸酯树脂具有低介电系数和极小的介电损耗正切值，高玻璃化转变温度、低吸湿率、低收缩率以及优良的力学性能和粘结性能等特点。氰酸酯树脂具有与环氧树脂相似的加工性能，在固化过程中没有挥发性小分子产生。而且它具有与双马来酰亚胺树脂相当的耐高温性能，具有比聚酰胺亚胺更优异的介电性能，具有与酚醛树脂相当的耐燃烧性能。

有关氰酸酯及其主要合成方法的背景技术可以参考陈祥宝在《高性能树脂基体》(化学工业出版社，1999年版)、闫福胜等在“双酚A型氰酸酯树脂的合成”([J].工程塑料应用，1999，27(8))、SNOW A W在“The synthesis manufacture and characterization of cyanate ester monomers”([J].SAMPE J，2000(36))、Hamerton等在“Recent developments in the chemistry of cyanate ester”([J].Polym Int，1998，47(4))、Chaplin A等在“Development of novel functionalized arylcyanate ester oligomers 1.Synthesis and thermal characterization of the monomers”([J].Macromolecules，1994，27(18))等著作及文章中所提到的方法及研究背景。

尽管氰酸酯树脂具有优异的性能，但是其固化温度仍然偏高，这限制了它的应用。为降低氰酸酯的固化温度，前人已经提出了很多种方法。例如，Mathew等在1999年报道了二月桂酸二丁基锡(DB TDL)对氰酸酯具有催化效应(Mathew D，et al.[J].J Polym Sci Part A：Polym Chem，1999，37(8))，但当时没有深入研究固化机理，随后Li等对这项研究进行了补充(Li Wenfeng，et al.[J].Polym Int，2004，53(7))。Owusu等报道了在25℃下辛酸盐催化剂对氰酸酯三嗪环形成的催化作用(Owusu A O，et al.[J].Polymer，1996，37(21))。李文峰等证实了多种过渡金属化合物都可以催化氰酸酯的聚合反应(李文峰，等.[J].航空学报，2004，25(5))。Shimp等研究了过渡金属有机化合物/酚混合催化剂对氰酸酯固化反应具有较高的催化活性，这一发现极大地促进了氰酸酯的实际应用。但是这种催化剂也存在着不易克服的缺点(Shimp D A.US，4608 434[P].1986-08-26)。Liu H P等人报道了在紫外光照射下三羰基环戍二烯锰与氰酸酯单体形成的加合物能够高效的促进氰酸酯固化(Liu H P，et al.[J].Polymer，1996，37(36))。

倍半硅氧烷起源于不断发展的硅树脂复合材料，是一类含有有机-无机杂化结构的化合物，其基本结构为(RSiO_1.5)_n，n为6、8、10、12等，其中R为氢、烷基、烯基、芳基、亚芳基以及由这些基团衍生出来反应性有机官能团。它的结构主要包括无规结构、梯形结构、笼形结构及不完整的笼形结构。倍半硅氧烷既具有高分子材料优良的质轻、韧性好、良好的加工性能、耐腐蚀等优点，又具有无机材料的耐高温、高模量等优点，具体表现为耐热性提高，阻燃性提高，改善抗氧化性、机械性能。它最早应用于航空航天，现有开发出耐高温材料、阻燃材料、防腐涂料、耐高温涂料、透波材料、电绝缘涂料、粘接材料、电致发光材料以及医用材料等应用领域。