[发明专利]含氟型环氧树脂及其复合材料与制备方法

说明书

本发明涉及一种含氟型环氧树脂及其复合材料与制备方法，属于高分子材料及复合材料技术领域。本发明的含氟型环氧树脂，结构式如式Ⅰ所示。该含氟型环氧树脂具有较高的氟含量，因此固化后能够展现出较高的疏水性、耐热性以及较低的介电常数。以该含氟型环氧树脂作为基体树脂，添加不同比例的二氧化硅后制备的复合材料，不但能够通过廉价的无机粒子降低材料的使用成本，还能使含氟型环氧树脂的各项性能得到提升，能够解决现有含氟型环氧树脂所面临的应用受限问题。

技术领域

本发明属于高分子材料及复合材料技术领域，具体涉及一种含氟型环氧树脂及其复合材料与制备方法。

背景技术

环氧树脂因其优异的综合性能被广泛应用于电子封装材料、涂料、电子器件、粘合剂以及复合材料等领域。未改性前的环氧树脂材料的介电常数约为4.2-4.5，接触角小于90°。而随着人们对环氧树脂材料性能要求的不断提升，传统的环氧树脂已无法满足高疏水、低介电常数材料的使用标准。因此，开发高性能的环氧树脂以满足电子、航天领域对环氧树脂的性能要求已成为了如今的研究热点。

众所周知，氟元素的体积小，2s、2d轨道电子靠近原子核，电负性强，使得C-F键的键能大，诱导极化率低于C-H键。因此，引入极化率较低的三氟甲基结构能增加聚合物的自由体积，降低聚合物链的堆砌密度，从而降低聚合物的介电常数。同时，向聚合物中引入三氟甲基基团，可以使聚合物具备低吸水率、良好的溶解性、耐热性、阻燃性和更好的透光性等。因此，在环氧树脂结构中引入性能优异的三氟甲基基团有望能够有效地提升环氧树脂的各项性能，但是含氟型环氧树脂分子设计难，现有技术中，还没有一种能够得到广泛应用的含氟型环氧树脂；另外，含氟型环氧树脂价格昂贵，因此限制了其在日常领域中的应用。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种含氟型环氧树脂及其复合材料与制备方法。

本发明解决上述技术方案采取的技术方案如下：

本发明首先提供一种含氟型环氧树脂，结构式如式Ⅰ所示：

本发明还提供上述含氟型环氧树脂的制备方法，步骤如下：

步骤一、将3,5-二三氟甲基苯胺和去离子水加入到反应装置中，在温度保持为0-5℃且持续搅拌条件下，先向反应装置中滴加盐酸水溶液，然后向反应装置中滴加亚硝酸钠水溶液，滴加完成后，搅拌反应1-1.5h，减压抽滤后，得到重氮盐水溶液；

将对苯醌、碳酸氢钠和去离子水加入到反应装置中，在温度保持为5-8℃且持续搅拌条件下，滴加得到的重氮盐水溶液，滴加完成后，搅拌反应3-5h，抽滤，得到3,5-二三氟甲基苯基对苯醌；

步骤二、将步骤一制备的3,5-二三氟甲基苯基对苯醌、锌粉和去离子水加入反应装置中，持续搅拌下，升温到85-90℃，滴加盐酸水溶液，滴加完毕后，在85-90℃回流5-6h，减压抽滤，得到3,5-二三氟甲基苯基氢醌；

步骤三、将步骤二制备的3,5-二三氟甲基苯基氢醌、环氧氯丙烷和四丁基溴化铵加入到反应装置中，85-90℃搅拌反应5-6h，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷，加入甲苯和浓度为50％的NaOH水溶液，继续在85-90℃搅拌反应2.5-3h，反应结束后，加入去离子水将产物洗涤至中性，减压蒸馏除去水和甲苯，得到含氟型环氧树脂。

优选的，所述步骤一中，3,5-二三氟甲基苯胺、第一次加入的去离子水、盐酸、亚硝酸钠、对苯醌、碳酸氢钠和第二次加入的去离子水的用量比为0.5mol:200mL:2.0mol:0.5mol:0.5mol:1.5mol:200mL。

优选的，所述步骤二中，步骤二中，3,5-二三氟甲基苯基对苯醌、锌粉、去离子水、盐酸的用量比为0.6mol:2.0mol:200mL:2.0mol。