[发明专利]一种可低温成型的耐高温树脂预聚体及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可低温成型的耐高温树脂预聚体，所述预聚体的结构如下所示：。解决了现有芳腈基树脂在加工成型过程中能耗高、污染大等问题，简化聚合物的成型工艺、提高生产效率，同时为热熔预浸成型纤维增强树脂基复合材料领域提供一种新型的高性能树脂基体。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可低温成型的耐高温树脂预聚体及其制备方法与应用。

背景技术

随着高技术领域的长足发展，航空航天、国防军事等领域对耐高温、自阻燃、高强度等高性能复合材料体系提出了新的要求。邻苯二甲腈树脂是80年代由美国海军实验室Keller教授团队首先研制，随后在国内引起广泛研究热潮。经过多年的研究积累，邻苯二甲腈树脂以其聚合物及复合材料的热机械性能突出、自阻燃特性及热氧稳定性优异，而备受青睐，目前在航空航天、机械舰船、电子通讯等领域得到广泛应用。

尽管邻苯二甲腈树脂及其聚合物在上述领域得到广泛关注和应用，但树脂体系固化温度高、加工时间长、对设备要求苛刻等不足仍然是限制芳腈基树脂在民用通用材料领域的应用，例如典型的邻苯二甲腈树脂：联苯型双邻苯二甲腈、双酚A型双邻苯二甲腈、芳醚腈型双邻苯二甲腈。前期研究中，研究学者们通过分子结构设计、催化剂设计与复配、以及共聚树脂体系开发等多种手段改善树脂体系的加工成型特性(专利：CN201710478137.1，CN201910251653.X，CN201510728081.1，CN201810707241.8)，但目前公开的成型条件显示，在获得邻苯二甲腈树脂预聚体或B阶树脂之后，仍需要对树脂体系在高达280-375℃的温度条件下进行8-12小时的热处理，才能获得高性能的聚合物或者复合材料体系。同时，预聚体或B阶树脂的获得同样需要将树脂单体在200℃温度条件下进行2-6小时的溶液预聚或熔融预聚加工。高温和长时间的成型加工条件要求导致邻苯二甲腈树脂难以高效、低成本的获得和推广应用。

芳腈基树脂是在邻苯二甲腈树脂单体基础上衍生出的一类高性能树脂体系，同样具有突出的自阻燃、耐高温、低吸湿性、结构强度优异等性能优势。相对于传统的邻苯二甲腈树脂，芳腈基树脂的结构更灵活可调控、活性官能团种类更丰富，同时加工成型工艺也更灵活。但是现有的芳腈基树脂由于自身的反应惰性，很难在较低温度下短时间形成性能可靠地聚合物，通常采用添加固化剂、交联剂、共聚反应树脂体系等方法引发芳腈基树脂的聚合反应，从而获得高性能的聚合物，具体实施过程中存在以下几点可改进的地方：1)现采用的树脂体系普遍熔点较高，采用熔融加工的方式进行预聚体及聚合物的制备过程中存在能耗高、危险性大、预聚程度难以控制等问题；2)现有的芳腈基树脂的溶解性较差，通常采用强极性高沸点溶剂进行溶解加工，而在后期聚合物制备过程中又需将溶剂去除，这一方面会造成溶剂的大量浪费，同时去除溶剂过程也会给环境带来较大压力并产生一定的安全隐患；3)现有的工艺中引入的固化剂、交联剂等因自身耐热性不佳，在芳腈基树脂聚合过程中会存在挥发、升华、分解等现象，造成聚合物结构中出现微缺陷，降低聚合物的结构性能；4)现有芳腈基树脂的后固化成型温度高，对设备要求苛刻，同时能耗极高。综上，现有的方腈基树脂体系在加工成型过程中存在能耗高、污染大、工艺繁琐、聚合物性能难以调控等问题，不符合现阶段倡导的节能减排绿色可持续发展的趋势。

为此，能够提供一种可低温加工成型的耐高温芳腈基树脂预聚体是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可低温成型的耐高温树脂预聚体及其制备方法与应用，解决了现有芳腈基树脂在加工成型过程中能耗高、污染大等问题，简化聚合物的成型工艺、提高生产效率，同时为热熔预浸成型纤维增强树脂基复合材料领域提供一种新型的高性能树脂基体。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可低温成型的耐高温树脂预聚体，所述预聚体的结构如下所示：