[发明专利]改性氰酸酯树脂复合材料、超材料基板、它们的制备方法及超材料

说明书

本发明公开了一种改性氰酸酯树脂复合材料、超材料基板、它们的制备方法及超材料。本发明所提供的改性氰酸酯树脂复合材料中，按重量份计包括50～94份的氰酸酯树脂和6～50份的POSS‑低聚物，其中，POSS‑低聚物由一组或多组相同或不同的具有式Ⅰ结构的链段相连而成，式Ⅰ如下：式Ⅰ中R为苯基、硝基苯基、氯丙基或羟基，R’为苯基、及中的一种或多种，n为0至1000中的整数，h为1至1000中的整数。该复合材料利用POSS‑低聚物中的柔性碳链提高了氰酸酯树脂的韧性，利用POSS基团保证了氰酸酯树脂的介电性能，使该改性氰酸酯树脂复合材料兼具优异的介电性能与韧性。

技术领域

本发明涉及介电功能材料领域，具体而言，涉及一种改性氰酸酯树脂复合材料、超材料基板、它们的制备方法及超材料。

背景技术

氰酸酯树脂是含有两个或两个以上氰酸酯官能团(-OCN)的树脂，具有较低的介电常数（2.6～3.4）、介电损耗角正切值(0.003～0.009)、耐热／湿热性能、良好的综合力学性能以及成型工艺性，是一种新型介电功能性材料，在航空、航天和电子工业领域具有良好的应用前景。然而，由于氰酸酯单体聚合后的交联密度大，且分子中三嗪环结构高度对称，导致氰酸酯树脂出现较脆、强度和韧性差等问题，使其应用受到限制。

为解决上述问题，人们采取各种方法对其改性，用以提高氰酸酯树脂的强度和韧性。目前常见的方法是利用热固性树脂（环氧树脂、双马来酰亚胺等）或热塑性树脂（聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺等）对其进行改性。这些改性方法虽然有效提高了氰酸酯树脂的韧性，但同时损失了其优异的介电性能和耐湿热性能。因此，如何在保持氰酸酯树脂介电性能和耐湿热性能的同时提高其强度和韧性依然是一个难题。

发明内容

本发明旨在提供一种改性氰酸酯树脂复合材料、超材料基板、它们的制备方法及其超材料，以解决现有技术中氰酸酯树脂介电性能差、韧性低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种改性氰酸酯树脂复合材料，其按重量份计包括50～94份的氰酸酯树脂和6～50份的POSS-低聚物；其中，POSS-低聚物由一组或多组相同或不同的具有式Ⅰ结构的链段相连而成，式Ⅰ如下：

其中，式Ⅰ中R为苯基、硝基苯基、氯丙基或羟基，R’为苯基、及中的一种或多种，n为0至1000中的整数，h为1至1000中的整数。

进一步地，复合材料中氰酸酯树脂和POSS-低聚物以独立的相结构存在，形成海岛结构、双连续结构或海岛结构的相反转结构。

进一步地，复合材料中以独立的相结构存在的氰酸酯树脂和POSS-低聚物形成双连续结构，复合材料按重量份计包括：60～85份的氰酸酯树脂和15～40份的POSS-低聚物。

进一步地，上述R’为苯基。

进一步地，氰酸酯树脂由氰酸酯单体聚合而成，氰酸酯单体为双酚A型氰酸酯、双酚E型氰酸酯、双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、双环戊二烯双酚氰酸酯树脂和四甲基双酚F型氰酸酯中的一种或多种。

根据本发明的另一方面，提供了一种改性氰酸酯树脂复合材料的制备方法其包括以下步骤：步骤a：按重量份计，将50～94份的氰酸酯单体加热至熔融，向其中加入5～30份相同或不同的具有式Ⅱ中结构的单体A、1-20份相同或不同的具有式Ⅲ中结构的苯乙烯基POSS，搅拌，得到混合物；步骤b：向混合物中加入用以引发单体A与苯乙烯基POSS聚合的引发剂，进行预聚反应，反应后得到含有POSS-低聚物的氰酸酯组合物；步骤c：向氰酸酯组合物中加入促进氰酸酯单体聚合的催化剂，搅拌混合，聚合反应后得到改性氰酸酯树脂复合材料；其中式Ⅱ和式Ⅲ如下：

其中，式Ⅱ中R’为苯基、及中的一种或多种，式Ⅲ中R为苯基、硝基苯基、氯丙基或羟基。