[发明专利]一种低分子量聚酰亚胺共混改性环氧树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环氧树脂领域，特别涉及一种低分子量聚酰亚胺共混改性环氧树脂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，它们的相对分子质量通常都不高。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。环氧树脂固化物具有良好的机械性能和粘接性，现已广泛应用于化工、工程、电子等各领域，但环氧树脂固化物的三维网状结构决定了它在拥有较大刚性的同时，也有着较大的脆性。因此，环氧树脂的增强增韧一直受到各领域研究者们的广泛关注。

聚酰亚胺是一种有机高分子材料，因其优越的机械性能和耐热性能而在航空、航天微电子等领域中广泛应用。

然而，聚酰亚胺材料固化温度高、固化收缩大的特点使其难于加工成型。因此，为了综合聚酰亚胺优越的理化性能和环氧树脂价格低廉、便于加工成型的优点，研究者们开始探索利用聚酰亚胺对环氧树脂进行改性的方法。

目前用于共混改性环氧树脂的聚酰亚胺主要是双马来酰亚胺和聚醚酰亚胺。国外学者Wu H，Gopala A，Harris F，Heiden P在《Journal of applied polymer science》70卷935-942页发表题为《Investigation of readily processable thermoplastic‐toughened thermosets.II.Epoxy toughened using a reactive solvent approach》的文章，文中描述了用分子量低于1000的双马来酰亚胺共混改性环氧树脂的方法。另外，国外学者CC Su，EM Woo在《Polymer》36卷2883-2894页发表题为《Cure kinetics and morphology of amine-cured tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane epoxy blends with poly(ether imide)》的文章，文中描述了用聚醚酰亚胺共混改性环氧树脂的方法。而用单体反应物聚合型聚酰亚胺共混改性环氧树脂的方法目前还未有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低分子量聚酰亚胺共混改性环氧树脂及其制备方法，该方法通过改变单体反应物聚合型聚酰亚胺的分子结构，可得到不同性能的改性环氧树脂固化物，提高了环氧树脂固化物的强度，具有操作简单、易于成型等特点。

本发明的一种低分子量聚酰亚胺共混改性环氧树脂，其原料质量配比如下：

所述原料质量配比如下：

所述低分子量聚酰亚胺具体分子量为1500。

所述促进剂为DMP-30。

本发明的一种低分子量聚酰亚胺共混改性环氧树脂的制备方法，包括：

(1)以二元酸、二元胺、封端剂为原料，用单体反应物聚合法制备低分子量聚酰亚胺，具体方法如下：

所用二元酐为4,4’-氧双邻苯二甲酸(4,4'-Oxydiphthalic anhydride，ODPA)，二元胺为对苯二胺(p-Phenylenediamine，PPD)、4,4’-二氨基二苯醚(4,4'-Oxydianiline，ODA)，封端剂为降冰片烯二酸酐(5-Norbornene-2,3-dicarboxylic Anhydride，NA)。按照设计分子量N＝1500推算出各原料的用量。将二元酐(ODPA)粉末和封端剂(NA)粉末分别加入无水乙醇中，加热溶液至沸腾同时通过冷凝使蒸汽不断回流，边加热边搅拌至固体完全溶解，溶液呈澄清透明后，将所得ODPA溶液及NA溶液加入二元胺(ODA、PPD)粉末中，在氮气保护下搅拌10小时使其混匀并充分反应，得到棕色的聚酰亚胺预聚物溶液。将聚酰亚胺预聚物溶液进行初步的加热蒸馏，去除其中的大部分乙醇溶剂，直至溶液呈粘稠的胶状。然后将溶液置入真空烘箱中，按80℃3小时、120℃2小时、150℃3小时的程序加热烘干，得到黄色的聚酰亚胺固体，将其研磨成粉末得到低分子量聚酰亚胺；

(2)按配比将原料加入铝箔模具中，边加热边搅拌均匀，按120℃1小时、150℃3小时的顺序固化，得到改性环氧树脂。

有益效果

本发明通过改变单体反应物聚合型聚酰亚胺的分子结构，可得到不同性能的改性环氧树脂固化物，提高了环氧树脂固化物的强度，具有操作简单、易于成型等特点。