CN101456953A - 有机硅烷改性双酚a型氰酸酯树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂及其制备方法，技术特征在于：将双酚A型氰酸酯单体加热熔融后，加入有机硅烷加热搅拌，进行预聚；将上述预聚体浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中按照一定的固化工艺进行固化，即得有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。与传统的氰酸酯改性方法相比，由于有机硅烷具有分子量小，与氰酸酯树脂相容性好的特点，使得氰酸酯树脂改性体系具有优异的力学性能、热性能和介电性能。该改性体系具有良好的冲击强度、弯曲强度，优异的耐热性及介电性能，可作为电子封装材料和透波复合材料的树脂基体。

Description

有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂及其制备方法，是一种采用有机硅烷对双酚A型氰酸酯树脂进行改性的方法。
背景技术
双酚A型氰酸酯树脂具有力学性能优、耐热性高、吸水率低的优点，更重要的是其介电性能优异，是新一代电子封装材料和透波复合材料优选的树脂基体。但与其它的热固性树脂一样，该树脂也存在性脆的弱点。目前关于氰酸酯的增韧改性方法很多，主要有与热固性树脂共聚、与热塑性塑料共混、与弹性体共混等，但这些方法在增韧的同时各有其缺点。其中，热固性树脂改性的增韧效果不显著，而热塑性塑料和弹性体改性会牺牲体系的耐热性。有机硅烷在改性环氧树脂方面已显示出许多优异的特性，但目前还未见到有关有机硅烷改性氰酸酯树脂的报道。
有机硅烷由于具有分子量小，与热固性树脂的相容性好等特点，特别是含有活性基团(如环氧基、氨基等)的有机硅烷，可与树脂基体进行反应，降低改性树脂的交联密度，使得改性体系的力学性能、热性能得到显著提高，目前已在环氧树脂的改性方面得到广泛应用。但还未见到有关有机硅烷改性氰酸酯树脂的报道。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂及其制备方法，可以提供一种具有高韧性、高强度及优异的耐热性和介电性能的有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂及其制备方法。
技术方案
本发明的技术特征在于原料配方组成按质量计为：双酚A型氰酸酯树脂100份，有机硅烷1～20份。
所述的有机硅烷为含有活性官能团的γ-(2、3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
所述的有机硅烷为液体，可与氰酸酯单体发生反应。
一种制备有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)将双酚A型氰酸酯单体加热熔融后，加入有机硅烷，加热搅拌，在80～120℃进行预聚，预聚时间为10～50min；
(2)将上述预聚体浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中进行固化，固化温度控制在100～220℃，固化时间控制在6～12小时，即得有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。
有益效果
本发明相对于现有技术的优点为：
(1)本发明采用含有活性官能团的有机硅烷对双酚A型氰酸酯树脂进行改性，属于一种新的改性体系。
(2)本发明中所采用的有机硅烷具有分子量小、与氰酸酯树脂相容性好的特点，且预聚体的粘度低，易于浇铸成型。
(3)本发明中有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂具有较好的力学性能。在所研究范围内改性体系的冲击强度大于13.0KJ/m-2，弯曲强度大于120.0Mpa，相对于纯氰酸酯树脂固化物有显著的提高。
(4)本发明中有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂具有良好的介电性能，介电常数小于2.98，介电损耗角正切值小于0.013。与纯氰酸酯树脂相比，改性体系的介电常数和介电损耗略有增大，但改性体系的介电性能仍可与介电性能优异的改性双马来酰亚胺树脂相媲美。
(5)本发明中有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂具有优异的热性能，其玻璃化转变温度大于250℃、初始热分解温度大于410℃、最大失重率对应的温度大于430℃。比纯氰酸酯树脂固化物有所提高，相对于热塑性树脂、弹性体等改性的氰酸酯树脂体系显示出更好的热性能。。
(6)本发明所提供的制备方法具有操作工艺简单、无污染等特点，是一种适用性广的制备热固性树脂改性体系的的方法。
附图说明
图1：本发明的制备工艺流程
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
本发明利用熔融共聚法来制备有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。其制备过程参见图1。首先将100份的双酚A型氰酸酯加热熔融，然后加入1～20份有机硅烷，加热搅拌，在80～120℃下进行预聚，预聚时间为10～50min。然后浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中按照一定的固化工艺进行固化，固化温度为100～220℃，固化时间为6～12h，即得有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。上述的有机硅烷为分子量小、与氰酸酯树脂具有良好相容性的γ-(2、3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等。
实施实例1：
将100份的双酚A型氰酸酯加热熔融，然后加入5份γ-(2、3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，加热搅拌，在80～120℃下进行预聚，预聚时间为10～50min。然后浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中按照一定的固化工艺进行固化，固化温度为100～220℃，固化时间为6～12h，，即得到有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。
实施实例2
将100份的双酚A型氰酸酯加热熔融，然后加入5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加热搅拌，在80～120℃下进行预聚，预聚时间为10～50min。然后浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中按照一定的固化工艺进行固化，固化温度为100～220℃，固化时间为6～12h，即得到有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。
实施实例3
将100份的双酚A型氰酸酯加热熔融，然后加入5份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，加热搅拌，在80～120℃下进行预聚，预聚时间为10～50min。然后浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中按照一定的固化工艺进行固化，固化温度为100～220℃，固化时间为6～12h，即得到有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。
本专利采用有机硅烷对双酚A型氰酸酯树脂进行改性，通过有机硅烷链端所带的活性端基如环氧基、氨基等与氰酸酯单体中的氰基反应的方式来引进有机硅链段。不仅可提高有机硅烷与氰酸酯树脂的相容性，而且可降低氰酸酯树脂的交联密度，使得改性体系在保持氰酸酯树脂原有的优异介电性能基础上，其冲击强度、弯曲强度、耐热性等都有显著提高，在电子封装材料、透波复合材料等领域有着极其广阔的应用前景。
本发明的有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂的性能指标如下：
冲击强度：>13KJ/m2；弯曲强度：>120Mpa；
介电常数：<2.98；介电损耗角正切Tanδ：<0.013；
玻璃化转变温度：>250℃；初始热分解温度℃：>410℃；
最大失重率对应的温度：>430℃。

Claims (4)

1.一种有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂，其特征在于原料配方组成按质量计为：双酚A型氰酸酯树脂100份，有机硅烷1～20份。
2.根据权利要求1所述的有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂，其特征在于：所述的有机硅烷为含有活性官能团的γ-(2、3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂，其特征在于：所述的有机硅烷为液体，可与氰酸酯单体发生反应。
4.一种制备权利要求1～3所述的有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)将双酚A型氰酸酯单体加热熔融后，加入有机硅烷，加热搅拌，在80～120℃进行预聚，预聚时间为10～50min；
(2)将上述预聚体浇入到预热好的模具中，抽真空除去气泡后，放入烘箱中进行固化，固化温度控制在100～220℃，固化时间控制在6～12小时，即得有机硅烷改性双酚A型氰酸酯树脂。
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