[发明专利]一种高模量含硅芳炔树脂、复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高模量含硅芳炔树脂、复合材料及其制备方法。本发明中含硅芳炔树脂的结构特征是以三乙炔基苯为支化中心的树状支化结构。该含硅芳炔树脂的制备方法包括下述步骤：(1)在惰性气氛和催化剂存在的条件下，烷基格氏试剂和芳炔类化合物混合，反应，制得芳炔基格氏试剂；(2)步骤(1)制得的芳炔基格氏试剂与二氯代硅烷化合物进行聚合反应，制得含硅芳炔树脂。本发明制得的含硅芳炔树脂的粘度低，在有机溶剂中具有很大的溶解度，反应活性高；制得的含硅芳炔树脂固化物模量高、耐热性优异，可应用于高性能纤维复合材料的制备。

技术领域

本发明涉及一种高模量含硅芳炔树脂、复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天和轨道交通领域的高速发展，对高速运动下使用的材料提 出轻量化和高性能化的要求，其中树脂基复合材料由于轻质高强而受到关注， 而高温、高强和高模量树脂基复合材料也成为关注点之一。高模量树脂基复 合材料不仅需要高模量纤维，而且需要高模量树脂基体。

一般来说，树脂基体的模量大多在2.5～4.0GPa，而纤维模量要高得多， 如碳纤维高达300GPa以上，因此纤维与树脂复合时存在严重的不匹配问题。 研究和发展高模量树脂基体是复合材料领域的重要方向。

含硅芳炔树脂是指主链中含有-Si-C≡C-Ar-的热固性芳炔树脂，由于其具 有优异的耐热性、良好的力学性能、介电性能和高温陶瓷化特性，可作为耐 高温材料、透波材料、半导体材料和陶瓷前驱体等而可应用于电子电气工业、 航空航天工业等领域。目前，大多数报道的，例如中国专利申请 201910164734.6中含硅芳炔树脂浇铸体的弯曲模量仅为3.0GPa左右。

因此，本领域亟需开发一种树脂粘度低，其固化物模量高，耐热性能优 异的含硅芳炔树脂。

发明内容

本发明为了克服现有含硅芳炔树脂弯曲模量低的缺陷，而提供了一种高 模量含硅芳炔树脂、复合材料及其制备方法。本发明的含硅芳炔树脂在制备 过程中可通过炔基的部分格氏化来控制反应程度，更直接和更高效低地提高 炔基官能团的密度，进而提高树脂固化物的交联密度；制得的含硅芳炔树脂 的粘度低，其固化物模量高，在有机溶剂中具有很大的溶解度，反应活性高； 制得的含硅芳炔树脂固化物弯曲模量高，储能模量(DMA测试)高；耐热 性优异，可应用于高性能纤维复合材料的制备。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种含硅芳炔树脂，其结构式如下：

其中，R和R’独立地为氢、烷基、乙烯基或芳基；

x、y和z独立地为0～3，且为整数；x、y和z中至少一个不为0；

R₁、R₂和R₃独立地为氢或-C≡C-SiRR’-C≡C-TG；

TG为

情况说明：

本发明中，所述烷基较佳地为甲基或乙基。

本发明中，所述芳基较佳地为苯基。

本发明中，较佳地，所述x、y和z独立地为0～2，例如，0、1或2。x、y和z中至少一个不为0的具体含义为x、y和z中可以有一个为0，也可以 有两个为0，但是不可以同时为0。

本发明中，所述含硅芳炔树脂的数均分子量Mn可为本领域常规，较佳 地为1000～2000，更佳地为1400～1800，例如1402、1396或1769。

本发明中，所述含硅芳炔树脂的多分散指数可为本领域常规，较佳地为 1.4～2.5，更佳地为1.6～2.2，例如1.65、1.72或2.11。