[发明专利]氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料及其制备方法，该氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料是将氟化双酚A型邻苯二甲腈与氟化环氧树脂在芳香胺类固化剂的作用下进行共聚得到，所述氟化双酚A型邻苯二甲腈由2,2‑双‑(4‑羟苯基)六氟丙烷和4‑硝基邻苯二甲腈反应得到。本发明能够将合成的含氟苯腈单体与氟化环氧树脂进行共聚反应，制备出氟化苯腈/氟化环氧树脂超疏水复合材料，显著提高氟化环氧树脂的热稳定性、疏水性能、机械性能和阻燃性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯腈树脂，全称聚邻苯二甲腈树脂，是一种由邻苯二甲腈单体通过氰基三键的打开发生本体加成聚合形成的热固性耐高温树脂。该树脂自上世纪70年代被美国海军实验室开发出至今，凭借其优异的耐热性能、阻燃性能、机械性能和化学稳定性一直受到众多国内外学者的重视。聚苯腈树脂可以作为结构件、胶黏剂、涂料和复合材料基体应用于航空航天、舰船、电子封装等要求苛刻的高科技领域。

氟化环氧树脂(FEP)，又称含氟环氧树脂，是指将氟元素引入环氧树脂后得到的一种特种热固性树脂材料。FEP树脂结构中氟元素具有低表面能和高表面活性，且CF₃基团易在树脂表面富集，因此含氟环氧树脂具有优异的疏水性能及耐介质性能；较大的C-F键能(540KJ/mol)，提高了含氟环氧树脂的耐热性能；另外C-F键的可极化性较低，因此含氟环氧树脂具备低介电性能，目前多应用于医学、化工、军事、电子电气工业等领域。但FEP树脂的玻璃化转变温度和热分解温度较低，表明FEP树脂的热稳定性和阻燃性较差，这在一定程度上限制了FEP树脂的应用范围。目前FEP树脂的改性多针对于增强增韧改性，很少对其热稳定性和超疏水性能进行改性提高。聚苯腈树脂具有出色的热稳定性、机械性能、阻燃性能等，但是加工过程复杂、成本昂贵、韧性较差等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料及其制备方法，能够将合成的含氟苯腈单体与氟化环氧树脂进行共聚反应，制备出氟化苯腈/氟化环氧树脂超疏水复合材料，显著提高氟化环氧树脂的热稳定性、疏水性能、机械性能和阻燃性能。

根据本发明的一个方面，提出了一种氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料，所述氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料是将氟化双酚A型邻苯二甲腈与氟化环氧树脂在芳香胺类固化剂的作用下进行共聚得到，所述氟化双酚A型邻苯二甲腈由2,2-双-(4-羟苯基)六氟丙烷和4-硝基邻苯二甲腈反应得到，所述氟化双酚A型邻苯二甲腈的结构式如下：

在本发明的一些实施方式中，所述氟化环氧树脂为2,2-双酚基六氟丙烷二缩水甘油醚、八氟联苯二缩水甘油醚、1,3-(双六氟轻丙基)苯二缩水甘油醚或1,4-双(六氟羚内基)苯二缩水甘油醚中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述芳香胺类固化剂为4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-双(3-氨基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-双(3-氨基苯氧基)二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷或4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯砜中的至少一种。

本发明还提供所述氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将2,2-双-(4-羟苯基)六氟丙烷、碱性催化剂和有机溶剂混合，加热搅拌，然后加入4-硝基邻苯二甲腈继续搅拌反应；

S2：将步骤S1的反应液冷却后倒入酸液中以析出产物，过滤，洗涤滤渣，然后提纯，干燥，得到氟化双酚A型邻苯二甲腈；

S3：将所述氟化双酚A型邻苯二甲腈与氟化环氧树脂、芳香胺类固化剂混合均匀，再将混合物置于模具中并加热熔融，然后脱气，最后进行程序升温反应，即得所述氟化苯腈与氟化环氧树脂复合材料。