[发明专利]改性氰酸酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种改性氰酸酯树脂及其制备方法。

背景技术

氰酸酯树脂是20世纪60年代开发的一种分子结构中含有两个或两个以上氰酸酯官能团的新型热固性树脂，又名三嗪A树脂，它是一类高性能树脂，不仅具有介电常数低，玻璃化转变温度高，稀释率低，力学性能、粘接性和溶解性优良的优点，还具有与环氧树脂相似的加工工艺性，可在177℃下固化，并且在固化过程中无挥发性低分子物质产生，因此在电子、航空航天、电器绝缘、涂料和胶粘剂等领域中得到广泛的应用，是继环氧树脂、双马来酰亚胺和聚酰亚胺之后的新一代高性能复合材料树脂。

氰酸酯树脂中含有两个或两个以上氰酸酯官能团，在加热和催化剂的作用下可环化三聚形成具有三嗪环的交联网络结构，正是由于固化过程中三聚成环反应生成大量的刚性三嗪环结构使得固化物脆性较大，而断裂韧性以及复合材料的层间剪切强度较低，限制了其应用。为了使氰酸酯树脂能够满足更多场合的使用要求，就需要对其进行增韧改性。

现有技术中，主要是采用橡胶弹性体如天然橡胶、氯丁橡胶、聚异戊二烯和端羧基丁腈等，或者热塑性树脂如聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯酸酯及聚酯等，或者热固性树脂如环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、带不饱和双键的化合物如苯乙烯、丙烯酸酯、不饱和聚酯树脂等与不同结构的氰酸酯树脂单体共混或共聚来实现对氰酸酯树脂的增韧改性。虽然氰酸酯树脂的韧性得到了一定程度的增强，但随着使用要求的进一步提高，其力学性能已不能满足实际应用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性氰酸酯树脂及其制备方法，制备的氰酸酯树脂具有较强的韧性。

本发明提供了一种改性氰酸酯树脂，为聚芳醚酮与双酚A二氰酸酯树脂预聚体共聚形成的共聚物；所述聚芳醚酮具有式（Ⅰ）、式（Ⅱ）、式（Ⅲ）或式（Ⅳ）所示的结构：

式（Ⅰ）；

式（Ⅱ）；

式（Ⅲ）；

式（Ⅳ）；

其中，1≤n≤5。

优选的，所述聚芳醚酮与所述双酚A二氰酸酯树脂预聚体的质量比为（1～30）：（99～70）。

优选的，所述双酚A二氰酸酯树脂预聚体的数均分子量为2000D～2500D。

本发明还提供了一种改性氰酸酯树脂的制备方法，其特征在于，包括：

将聚芳醚酮与双酚A二氰酸酯树脂预聚体混合、反应，得到改性氰酸酯树脂；

所述聚芳醚酮具有式（Ⅰ）、式（Ⅱ）、式（Ⅲ）或式（Ⅳ）所示的结构：

式（Ⅰ）；

式（Ⅱ）；

式（Ⅲ）；

式（Ⅳ）；

其中，1≤n≤5。

优选的，所述反应的温度为60℃～80℃。

优选的，所述聚芳醚酮与所述双酚A二氰酸酯树脂预聚体的质量比为（1～30）：（99～70）。

优选的，所述双酚A二氰酸酯树脂预聚体按照以下方法制备：

将双酚A二氰酸酯树脂加热，进行聚合反应得到双酚A二氰酸酯树脂预聚体。

优选的，所述加热的温度为100℃～120℃，所述加热的时间为1h～3h。

优选的，所述聚芳醚酮按照以下方法制备：

将式（V）或式（VI）所示的对苯二酚衍生物和4,4′-二氟二苯酮、碱金属的碳酸盐混合在有机溶剂中，进行聚合反应，得到聚芳醚酮：

（V）；（VI）；

其中，R₁、R₂分别为甲基或氢。

与现有技术相比，本发明将聚芳醚酮与双酚A二氰酸酯树脂预聚体混合、反应，得到改性的氰酸酯树脂。本发明在氰酸酯树脂预聚体中引入聚芳醚酮，聚芳醚酮中含有柔性醚键，与双酚A二氰酸酯预聚体混合对其进行改性，可以使氰酸酯树脂的韧性得到较大的提高。实验表明，本发明提供的改性氰酸酯树脂的断裂伸长率可提高至3%左右。

具体实施方式

本发明提供了一种改性氰酸酯树脂，为聚芳醚酮与双酚A二氰酸酯树脂预聚体共聚形成的共聚物；所述聚芳醚酮具有式（Ⅰ）、式（Ⅱ）、式（Ⅲ）或式（Ⅳ）所示的结构：

式（Ⅰ）；

式（Ⅱ）；

式（Ⅲ）；

式（Ⅳ）；

其中，1≤n≤5。

本发明在氰酸酯树脂预聚体中引入聚芳醚酮，聚芳醚酮中含有柔性醚键，与双酚A二氰酸酯预聚体混合对其进行改性，可以使氰酸酯树脂的韧性得到较大的提高。