[发明专利]一种介孔材料/不饱和聚酯树脂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔材料/不饱和聚酯树脂及其合成方法，属于高分子复合材料领域。

背景技术

干式不饱和聚酯模塑料是由多元醇、多元饱和酸及不饱和酸（酐）经过缩聚反应而制得的热固性不饱和聚酯（UP）树脂、再与交联剂、增强纤维及其他助剂配混制成。该类塑料具有优异的机械电气性能、绝缘耐热、尺寸稳定性优良，是近年来发展最快的电工塑料品种之一，适合于制造电器产品中结构复杂、技术性能要求高的绝缘结构部件。

但随着电器元件继续向着小型化、大容量、多功能、高可靠和环保安全的方向发展，干式不饱和聚酯电工塑料在实际应用过程中仍存在一些不足，特别是在大温差环境和交变机械力的作用下（如交流接触器的触头支架、开关、温控器的动作绝缘结构件等），材料会出现磨损、形变，影响部件动作的准确性及可靠性，造成元器件甚至整个系统的失效。其主要原因就是材料的耐热、耐磨和机械性能不足造成。

近年来，国内外不少的研究者将介孔材料应用于与聚合物复合改性上，可有效提高复合材料机械性能、耐热性能。主要的研究工作集中在环氧树脂/介孔复合材料、聚苯乙烯/介孔复合材料、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）/介孔复合材料等。

JJ Lin, XD Wang. European Polymer Journal, 2008，44: 1414-1427，Preparation, microstructure, and properties of novel low-κ brominated epoxy/mesoporous silica composites.文献报道，环氧树脂体系添加3wt.%的介孔材料，其拉伸强度、拉伸模量和断裂能都有大幅度提高，且复合材料在宽频下表现出的稳定的介电常数。张大余，闰明涛，吴丝竹，吴刚. 高分子材料科学与工程, 2006, 22: 233-236，介孔分子筛复合材料的研究文献报道，利用介孔材料孔道特性，使聚合物单体在孔道内外发生原位聚合反应，从而制备介孔材料改性的聚对苯二甲酸乙二酯和聚苯乙烯等复合材料，使复合材料的力学性能和热性能得到明显提高。中国专利（200410074005.5）报道了一种饱和聚酯（PET）/介孔分子筛复合材料及其制备方法，采用具有一定粒径、孔径的介孔分子筛微粒，通过超声分散和原位聚合，使介孔粒子内外都被聚合物包覆，实现了聚酯与介孔界面很好的结合，形成无机-有机互穿网络结构，该复合材料的结晶度、玻璃化转变温度、弯曲强度及弹性模量等性能明显提高。

由此可见利用介孔材料孔径、形貌及结构组成特性，通过其与聚合物基体树脂之间的界面作用及介孔纳米反应器的特点，制备有机-无机杂化的介孔材料/聚合物基复合材料，不仅可以提高复合材料的力学性能和热性能，还能提高材料的介电性能。但目前尚未见有关于介孔材料/不饱和聚酯原位聚合复合材料的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于利用介孔材料改进提高不饱和聚酯热机械性能，提供一种原位聚合制备介孔材料/不饱和聚酯树脂的方法。

1、本发明涉及的介孔材料/不饱和聚酯树脂组成为：

（1）不饱和聚酯树脂合成单体的摩尔比为：对苯二甲酸︰反丁烯二酸︰二元醇=1︰1～2︰2～6；

（2）树脂聚合催化剂用量为单体总重量的0.1～1.5％，阻聚剂对苯二酚用量为单体总重量的0.1～1％，介孔材料粉体用量为单体总重量的1～5％。

2. 本发明涉及的介孔材料/不饱和聚酯树脂的合成方法如下:

（1）原料组成配方为：不饱和聚酯树脂合成单体的摩尔比为对苯二甲酸︰反丁烯二酸︰二元醇为1︰1～2︰2～6；树脂聚合催化剂用量为单体总重量的0.1～1.5％，阻聚剂对苯二酚用量为单体总重量的0.1～1％，介孔材料粉体用量为单体总重量的1～5％。

（2）将配方量的二元醇、介孔粉体加入到球磨机中球磨2-4小时，得到粉体分散均匀的二元醇混合溶液，混合溶液中粉体粒径小于1.5微米。

（3）将配方量的二元醇混合溶液、对苯二甲酸、反丁烯二酸、催化剂加入到反应器中，开动搅拌并加热升温，使物料在170～220℃下聚合反应，通入惰性气体氮气，并控制分馏柱温度＜103℃。

（4）待反应物料酸值小于45 mgKOH/g后，关闭惰性气体阀门，开启真空系统，使物料在真空下继续进行反应，当物料酸值小于10 mgKOH/g后停止反应，出料冷却、粉碎包装即得介孔材料/不饱和聚酯树脂。

所述二元醇为工业级的乙二醇、丙二醇和丁二醇中的一种。

所述催化剂为丁基氧化锡和对甲苯磺酸中的一种。