[发明专利]聚芳醚腈/环氧树脂共聚改性组合物、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料科学技术领域，涉及聚芳醚腈/环氧树脂共聚改性组合物、制备方法及其应用。

背景技术

环氧树脂由于具有优异的粘附性、耐候性、机械力学性能、绝缘性、耐化学腐蚀性、耐高低温性、低收缩率、易于加工成型和价格低廉等诸多优点而广泛应用于社会经济生活的各个领域，如粘接、电器材料、轻工业、航空航天、涂覆和涂料、机械、电子、电气绝缘材料和先进复合材料的制造等。然而，环氧树脂在高温下固化后也存在一些缺点。例如，内应力过大导致材料变脆，同时材料的耐疲劳性、热稳定性、耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性都会变差等。

在过去的几十年间，许多科学家关注环氧树脂的改性并提出了很多重要的研究成果。他们使用的增韧改性材料主要包括以下几种：橡胶及弹性体、热塑性树脂、纳米粒子、热致型液晶聚合物、反应型液晶聚合物等。橡胶增韧特别体现在冲击性能和弯曲伸长率的改善，但是会首先牺牲材料的断裂强度、耐候性、热氧稳定性。高分子量的热塑性树脂改性剂或齐聚物总能使基体材料保持机械力学性能，热稳定性和延展性，所以它们可以有效避免橡胶粒子增韧体系中无法避免的模量和玻璃化转变温度的下降。热塑性树脂存在很多缺点，如使用量大，较低的溶解性和流动性等。这些特征导致固化后的树脂加工性能差及粘结性不好。纳米粒子材料具有特定的尺寸效应，所以它们易于对增韧产生巨大的影响。然而纳米粒子在分散过程中趋于产生团聚现象，这一点严重限制了它们的应用。热致型液晶聚合物既能增加环氧树脂的强度，又能增加其韧性。然而，合成热致液晶聚合物是非常困难的，这是因为聚合反应原料昂贵，总量不够富裕。反应型液晶聚合物的增韧效果不如橡胶改性剂明显，固化后体系的耐热性、模量、拉伸强度等性能变化很小。

发明内容

为了解决上述问题，考虑应用具有大分子固化剂增韧改性环氧树脂。通过共价键来增强改性树脂和环氧树脂间的界面强度。特别是当大分子固化剂中含有更多的醚键时，固化改性树脂会具有更好的增韧效果。由于醚键交联网络的存在，大分子的流动性得到了提高，因此固化产物表现出优异的耐开裂性能和高温下良好的绝缘性能。

本发明的目的是提供一种采用含羧基侧基聚芳醚腈树脂来固化改性环氧树脂的方法，在环氧固化物韧性得到显著改善的同时，其耐热性和绝缘性都有明显的提高。

本发明所提供了一种聚芳醚腈/环氧树脂共聚改性组合物，该聚芳醚腈/环氧树脂共聚改性组合物包括含反应性羧基侧基聚芳醚腈、环氧树脂、固化剂、固化促进剂；环氧树脂中环氧基团数与含反应性羧基侧基聚芳醚腈中羧基基团数之比为100:1-1:100，环氧树脂与固化剂的质量比为1:10-50:1,固化促进剂的质量为环氧树脂质量的0.1％-10％。

所述的含反应性羧基侧基聚芳醚腈是指聚芳醚腈分子中含有羧基侧基且其为任意分子量；含反应性羧基侧基聚芳醚腈的通式如下所示：

式中，R₁-R₆为氢原子、卤素原子、硝基、C₁至C₂₀的脂肪烷烃及其衍生物、C₆至C₁₂的芳香烃及其衍生物，R₁-R₆相同或不同，n为大于1的整数。

该聚芳醚腈/环氧树脂共聚改性组合物还包括有机溶剂，含反应性羧基侧基聚芳醚腈、环氧树脂、固化剂和固化促进剂的总质量与有机溶剂质量比不小于5:95。

所述的环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂或脂环族环氧树脂。

所述的固化剂为邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐苯酐、甲基纳迭克酸酐、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜的一种或两种以上混合。

所述的固化促进剂选自四丁基溴化铵、DMP-30的三-2-乙基己酸盐、咪唑、2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1,3,5-三乙基-六氢-S-三嗪、1,3,5-三甲基-六氢-S-三嗪、三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、三苯基膦、三乙基膦、乙酰丙酮过渡金属化合物、乙酰丙酮稀土化合物的一种或两种以上混合。

所述的有机溶剂为卤代烷烃、乙酸乙酯、苯、甲苯、乙苯、氯苯、四氢呋喃、烷基醇、烷基酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮的一种或两种以上混合。