[发明专利]一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明属于高分子科学技术领域，提供了一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂及其制备方法。采用一锅两步法合成含二氮杂萘酮结构的四官能度环氧树脂，通过筛选反应溶剂，并考察温度、时间、物料比确定优化反应条件。该合成反应以含二氮杂萘酮结构的二胺单体、环氧氯丙烷为料，经第一步开环反应；再滴加氢氧化钠溶液进行闭环反应，最后经甲苯萃取、水洗得到目标单体。本发明涉及的含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂改性四缩水甘油基‑4,4'‑二氨基二苯甲烷环氧树脂共混树脂具有很好的成型加工性，可作为树脂基体，通过层压、模压、RTM工艺制备耐高温、高性能纤维增强树脂基复合材料。

技术领域

本发明属于高分子科学技术领域，涉及一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结 构四官能度环氧树脂及其制备方法。

背景技术

近年来，能源危机促使各类航空飞行器、车辆、船舶等均以节能减排为首 位目标，同时还要实现高速、轻量化、远航程的使用指标，因此具有比强度高、 耐腐蚀、便于大面积整体成型等优势的高性能环氧基树脂复合材料成为了不可 或缺的战略性新材料。该类材料可有效减轻高速飞行器的结构重量，降低燃料 消耗，增加飞行器的机动性和有效载荷，增加航程，其应用于高速飞行器中的 比重越来越大，应用部位也逐渐由次承力结构向主承力结构发展。

自上世纪七十年代初，耐高温环氧树脂，例如四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯 甲烷环氧树脂(TGDDM)树脂在高性能树脂基复合材料的应用研究中具有十分 重要的地位。目前针对TGDDM环氧树脂的研究主要从耐温性、阻燃性、固化 剂筛选和透明性等方面入手。另外，还有部分研究是以TGDDM的分子结构为 基础进行设计合成四官能度环氧树脂如图1所示。Duraibabu等合成了TGBAPB 树脂，并将其作为纳米杂化涂层的基体树脂。K.S.Jagadees等合成了邻位被氯 原子和甲基取代的TG-o-DCDDM和TG-o-DMDDM树脂，并将它们的固化活性 与TGDDM经行了对比，同时研究了两者固化机理之间的差异。MUSTAT等将 TGDDM分子结构中心的亚甲基替换为醚键和双亚甲基，探究了TGDDM与合 成树脂的流变性能和热稳定性的变化。FuqinZheng等合成了基于TGDDM树脂 结构侧基乙基取代的TGDEDDM树脂，并将两者固化后的弯曲强度和热稳定性 进行了对比研究。综上所述中所提到的化合物结构均呈现于图1中。

综上所述，上述发明和文献均未涉及含二氮杂萘酮联苯结构环氧树脂改性 TGDDM共混树脂及其制备法。关于含二氮杂萘酮联苯结构环氧树脂改性 TGDDM共混树脂及其制备法未见于有关专利技术报道，也未在国内外公开出版 物中出现。

表1相关文献中TGDDM/DDS体系固化后热机械性能数据总结

通过文献查阅发现，改性后的四官能度环氧树脂固化产物力学性能与耐热 性能的改善不能兼顾，例如表1所示，具有高储能模量的四官能度环氧树脂固 化产物，其玻璃化转变温度却降低，即耐热性能下降。反之亦然。本发明的含 二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂的特点是，在改善TGDDM环氧树脂的耐热 性同时，提高其力学强度和韧性。同时，含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂 本征阻燃，阻燃等级达到V1-V0级。大大拓展了四官能的环氧树脂使用领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是以含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂改性四 缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂(TGDDM)树脂，提高TGDDM共 混树脂的固化物的耐热性、力学强度和冲击韧性，以及阻燃性能。同时，提供 了一种简便、易于操作的含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂改性四缩水甘油 基-4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂环氧共混树脂的制备方法。

本发明的技术方案：

一种耐高温、阻燃含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂，包括以下组分， 按重量分数计为：

含二氮杂萘酮结构四官能度环氧树脂(缩写为TEPZ)：10～100份；