[发明专利]一种低密度耐高温腈基树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及低密度耐高温腈基树脂复合材料及其制备方法。 

背景技术

腈基树脂是一类含有腈基结构的耐高温树脂。该树脂及其复合材料具有高强度、高模量、耐高温、抗腐蚀、自阻燃等特点，固化过程中无小分子释放，制品孔隙率低，接近零收缩。同时还具有热膨胀系数低、尺寸稳定、低吸水率等特点。完全固化后玻璃化温度可以达到450℃以上。同时腈基树脂具有很强的分子可设计性，可根据不同的用途选用不同的单体引入具有不同功能结构的基团，满足不同使用场合的要求。并且腈基树脂能够适合模压成型，层压成型，浇注成型，RTM，RIM等多种加工成型方式，能应用于航空航天、航海舰船、电子封装等领域，被认为是下一代新型特种耐高温高分子材料。腈基树脂的国外研究主要是美国军方材料研究室。其制备的腈基树脂及其复合材料具有优异的力学性能和物理化学性能，较PMR-15具有很大的提高，尤其表现在高温热循环试验中具有不可替代性。更重要的是玻璃纤维、碳纤维增强的腈基树脂复合材料完全满足MIL STD-2031该军用标准的要求，是唯一满足航空航天，船舶舰艇用标准的先进树脂。 

航空航天，船舶舰艇行业追求速度和稳定性两项重要指标，因此对材 料的要求原来越高。传统材料如水泥，钢铁，铝合金等具有自重大，易耗能的缺点，严重影响着速度。此外水泥属于脆性材料，抗拉强度低，抗裂性差；钢铁耐腐蚀性差，需定期坞修，加工性差；而铝合金弹性模量低，结构刚性不足，工艺复杂；这些均影响着稳定性。腈基树脂各项性能优异，能够满足速度和稳定性两项重要指标。但是，相对来讲腈基树脂制品致密，密度较大。另一方面，腈基树脂价格昂贵，限制了应用。因此，急需提供一种低密度，低成本而又耐高温的腈基树脂复合材料。 

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种低密度耐高温腈基树脂复合材料及其制备方法。 

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种低密度耐高温腈基树脂/中空玻璃微珠复合材料。本发明解决的第一个技术问题通过以下技术方案实现： 

低密度耐高温腈基树脂复合材料，其特征在于由下列重量份数的成分制成：腈基树脂：40—95份；固化剂：0—10份；中空玻璃微珠：5—50份；溶剂：0—500份； 

所述腈基树脂是下列通式表示的化合物中的一种或几种混合物的单体、预聚物；通式： 

其中R=NH₂,OH,COOH，脂肪链或芳杂环链。 

所述腈基树脂包括经典腈基树脂、氨基型腈基树脂、羟基型腈基树脂、 苯并恶嗪型腈基树脂、其它腈基树脂中的一种或几种混合物的单体、预聚物、固化物； 

所述经典腈基树脂包括下列结构的化合物： 

所述氨基型腈基树脂包括下列结构的化合物： 

所述羟基型腈基树脂包括下列结构的化合物： 

所述其它腈基树脂包括下列结构的化合物： 

所述苯并恶嗪型腈基树脂包括下列结构的化合物： 

上述成分中，所述固化剂是过渡金属、过渡金属盐、有机胺、有机酸、 酚类、氢醌、四氢吡啶铵中的一种或几种的混合物。 

上述成分中，所述溶剂为1-4二氧六环、甲苯、丁酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或者几种的混合物。 

本发明所述中空玻璃微珠的粒径是0.1—5um。 

本发明所述腈基树脂复合材料密度为0.5—1g/cm³，初始分解温度为大于470℃，800℃残炭率达大于70%，玻璃化温度大于300℃。 

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种低密度耐高温腈基树脂/中空玻璃微珠复合材料的第一种制备方法。所述低密度耐高温腈基树脂/中空玻璃微珠复合材料的第一种制备方法为溶液法。其制备过程为： 

（1）预聚混合：按上述腈基树脂复合材料组成比例称取各原料，将腈基树脂，固化剂，中空玻璃微珠置于反应器中，加入一定量的溶剂，加热回流搅拌预聚一定时间； 

（2）固化成型：将上述反应液倒入模具中，于烘箱中进行固化，固化后脱模，即得到腈基树脂/中空玻璃微珠复合材料。 

其中，步骤（1）中所述溶剂为1-4二氧六环，甲苯，丁酮，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮等其中的一种或者几种；所述溶剂的用量为100—500份；