[发明专利]含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂及其复合材料、制备方法

说明书

本发明公开了一种含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂及其复合材料、制备方法。树脂结构式如下，m＝0～4，n＝1～6，m、n均为整数。本发明的含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂，为黄色固体，常温下稳定易保存，可在180～260℃下聚合交联固化，有较宽的加工窗口，其固化物具有优异的加工性能、力学性能和耐热性能；其浇铸体固化物聚有优异的力学性能。由其制得的复合材料弯曲强度高、弯曲模量高、剪切强度高，例如碳纤维增强复合材料弯曲强度可达到766.1MPa，在航空航天等高科技领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂及其复合材料、制备方法。

背景技术

含硅芳炔(PSA)树脂是指主链含有硅元素的芳基多炔树脂，是一种有机无机杂化树脂，可作为热固性树脂，具有优异的耐热性、耐烧蚀性和介电性能，但是含硅芳炔树脂固化后分子链刚性过大，力学强度不高，限制了其在航空航天领域的应用。

自2002年以来，华东理工大学开展了含硅芳炔树脂的合成、表征与应用研究，发明了一系列性能优异的含硅芳炔树脂。例如，Huigao Chen等(High Performance Polymers2017,29(5)595-601)以二甲基二氯硅烷为反应单体，合成了PSPE()，虽然该产品加工窗口增加，力学性能也有一定的提高，但是其加工窗口还是相对较窄，力学性能还需进一步提升。Li F F等(PolymerJournal,2011,43:574-599)以二甲基二氯硅烷为反应单体，合成了一种含炔丙基醚的含硅芳炔树脂，但其结构中含有亚甲基，树脂的热性能较差。

发明内容

本发明克服了现有技术中二甲基硅芳醚芳炔树脂加工窗口相对较窄，力学性能还需进一步提升的缺陷，提供了一种含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂及其复合材料、制备方法。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂(PSEA-P)，其结构式如下：

其中：m＝0～4，n＝1～6，m、n均为整数。

本发明中，所述m较佳地为0～2，例如0、1或者2。当m＝0时，上述结构式中，重复单元中含有一个氧醚键，m＝1或2时，重复单元分别含有两个和三个氧醚键。所以m范围是0～1，对应的芳醚键数目是1～3。

本发明中，所述n较佳地为1～4，例如1、2、3或者4。

本发明中，较佳地，所述m＝1，且所述n＝2。

本发明中，较佳地，所述m＝2，且所述n＝2。

本发明中，较佳地，所述m＝1，且所述n＝1。

本发明中，较佳地，所述m＝1，且所述n＝4。

本发明还提供了一种所述含甲基苯基硅芳醚芳炔树脂的制备方法，其包括下述步骤：

1)在惰性气氛下将卤代烃加入镁粉和有机溶剂的混合物中，反应生成烷基格氏试剂；

2)在所述烷基格氏试剂中加入芳醚芳炔单体进行反应生成炔格氏试剂；其中，所述芳醚芳炔单体的结构式为m＝0～4，且为整数；

3)在所述炔格氏试剂中加入甲基苯基二氯硅烷进行聚合反应生成含所述甲基苯基硅芳醚芳炔树脂。

步骤1)中，所述惰性气氛可通过本领域常规方法获得的不参与化学反应的惰性气氛，例如氮气气氛。

步骤1)中，所述卤代烃可为本领域常规，例如溴乙烷。

步骤1)中，所述卤代烃较佳地以溶液的形式添加。在卤代烃溶液中，卤代烃的浓度可为本领域常规，一般为1.5～2.5g/mL，例如1.96g/mL。在芳卤代烃溶液中，采用的溶剂可为本领域常规，一般为四氢呋喃。