CN101775139B - 一种改性双马来酰亚胺树脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性双马来酰亚胺树脂的制备方法。其步骤包括：按重量计，将100份双马来酰亚胺、40～50份二烯丙基苯基化合物、6～12份γ-氨丙基三乙氧基硅烷及0.50～1.50份水在室温下混合，在温度为20～40℃的条件下反应30～60分钟；再升温至110～150℃，预聚反应30～120分钟后，得到一种改性双马来酰亚胺树脂。本发明采用超支化聚合物的合成与树脂共混/共聚改性一步完成的方法，不仅简化了生产工艺，并且有效解决了现有技术存在的反应难以控制的问题，所制得的改性双马来酰亚胺树脂的反应性、热稳定性、介电性能和耐湿热性能等综合性能显著提高。

Description

一种改性双马来酰亚胺树脂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性热固性树脂的制备方法，具体涉及一种改性双马来酰亚胺树脂的制备方法。

背景技术

如何在保持热固性树脂原有优良性能的基础上对其进行增韧处理，一直是高分子材料研究的重要课题。双马来酰亚胺树脂(BMI)是耐热热固性树脂的典型代表，作为先进复合材料树脂基体、耐热绝缘漆、胶黏剂等已在航空航天、电器绝缘、交通运输等尖端领域中得到了成功应用。但是，与其他高性能热固性树脂一样，脆性和固化温度高是BMI的两大缺点。近20年来，BMI增韧和催化一直是高性能树脂研发的重要内容，一些行之有效的方法相继研发出来，但是这些方法普遍存在的不足是：仅单一地解决增韧或催化问题，而极少将二者统一起来考虑，还出现顾此失彼的结果。例如，加催化剂可以有效提高BMI的反应性，但带来的是材料脆性变大的问题。此外，现有的增韧方法常常以不同程度地降低BMI原有的突出耐热性和(或)介电性能为代价。为满足现代和未来工业对新型高性能树脂日益增长的需求，迫切需要研究出一种兼具优良工艺性、更高韧性和耐热性以及更优介电性能的新型树脂体系。

聚硅氧烷是一类具有突出耐热性、韧性和介电性能的聚合物，有望成为热固性树脂优良的增韧剂，但是聚硅氧烷的粘度大、与BMI的相容性差，使得增韧效果一直难以发挥。

超支化聚合物是一类结构规整性低、质量分布宽，末端聚集大量活性官能团的化合物，其具有结构与性能独特、聚合条件简单的特点，已成为近年来高分子材料领域研究的一个热点。超支化聚合物已用于环氧树脂的增韧改性，如Rokicki G等人研究了以含环状碳酸酯基团的超支化聚醚作为环氧树脂的增韧剂(Polymer 2007，48：1857-1865)；顾媛娟等人也公开了分别采用双键为端基的超支化聚硅氧烷或环氧基团为端基的超支化聚硅氧烷改性氰酸酯树脂及其制备方法的专利申请(CN101418074、CN101434700)，展开了环氧基封端的超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺树脂的工作(武汉理工大学学报2009，21：1-4)。这些工作都证实了超支化聚合物在热固性树脂增韧方面的优势。但是，现有的超支化聚硅氧烷改性BMI树脂的反应性有待进一步的改善。

应用以氨基封端的超支化聚硅氧烷，以其在增韧的同时获得良好的反应性，但研究表明，在制备改性BMI时无法实现。现有文献所公开的超支化聚合物改性热固性树脂的制备方法为二步法，即先获得超支化聚合物，而后将该超支化聚合物加入到热固性树脂中。然而，该二步法无法适用于制备氨基封端的超支化聚硅氧烷改性BMI树脂，因为存在着树脂的反应性快、粘度增长速度快，导致反应难以控制等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单、反应可控，且能显著提高双马来酰亚胺树脂综合性能的改性双马来酰亚胺树脂的制备方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是：一种改性双马来酰亚胺树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量计，将100份双马来酰亚胺、40～50份二烯丙基苯基化合物、6～12份γ-氨丙基三乙氧基硅烷及0.50～1.50份水在室温下混合后，再在温度为20～40℃的条件下反应30～60分钟；

(2)升温至110～150℃，预聚反应30～120分钟后，得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

所述的双马来酰亚胺为4，4’-双马来酰亚胺基二苯甲烷、4，4’-双马来酰亚胺基二苯醚、4，4’-双马来酰亚胺基二苯砜中的一种或它们的任意组合。

所述的二烯丙基苯基化合物为二烯丙基双酚A、二烯丙基双酚A醚、二烯丙基双酚S中的一种或它们的任意组合。

与现有技术相比，本发明采用了合适的工艺条件，将超支化聚合物的合成与树脂共混/共聚改性过程一步进行，该一步法的技术方案不仅简化了生产工艺，并且有效解决了现有二步法存在的反应难以控制的问题。此外，与双马来酰亚胺树脂相比，本发明所制得的改性双马来酰亚胺树脂的反应性、热稳定性、介电性能和耐湿热性能等综合性能显著提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

将100g 4，4’-双马来酰亚胺基二苯醚、10gγ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、40g O，O’-二烯丙基双酚A醚和1g水加入反应瓶中，在25℃反应60min，升温至130℃反应45min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

该树脂经过150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h工艺固化和230℃后处理4h，得到固化树脂。

按如下工艺制备双马来酰亚胺树脂作为比较例：将100g 4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、43g O，O’-二烯丙基双酚A加入反应瓶中，在130℃反应45min，即得到双马来酰亚胺树脂。该树脂经过150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h工艺固化和230℃后处理4h，得到固化树脂。

将本实施例提供的改性双马来酰亚胺树脂与比较例提供的未改性双马来酰亚胺树脂的主要性能进行比较，结果见表1所示。

表1

从表1可以看出，与双马来酰亚胺树脂相比，本实施例提供的改性双马来酰亚胺树脂的凝胶时间短于为改性树脂，表明改性树脂的反应性提高；典型热分解数据显示改性双马来酰亚胺树脂具有更高的热稳定性能；介电损耗角正切值和吸水率分别显示出改性双马来酰亚胺树脂的介电性能和耐湿性有了显著改善。

实施例2

将100g 4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、10gγ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.06g水、43g O，O’-二烯丙基双酚A加入反应瓶中，在25℃反应30min，再升温至135℃反应45min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

实施例3

将100g 4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、6gγ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.50g水、40g O，O’-二烯丙基双酚S加入反应瓶中，在20℃反应50min，升温至110℃反应30min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

实施例4

将100g 4，4’-双马来酰亚胺基二苯砜、6gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、0.50g水、48g O，O’-二烯丙基双酚A加入反应瓶中，在40℃反应30min，升温至135℃反应120min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

实施例5

将100g 4，4’-双马来酰亚胺基二苯醚、12gγ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.12g水、50g O，O’-二烯丙基双酚A醚加入反应瓶中，在25℃反应60min，升温至130℃反应120min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

实施例6

将90g 4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷和10g 4，4’-双马来酰亚胺基二苯醚、12gγ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.01g水、48g O，O’-二烯丙基双酚A加入反应瓶中，在20℃反应40min，升温至110℃反应120min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

实施例7

将100g 4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、10gγ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.40g水、10g O，O’-二烯丙基双酚S和25gO，O’-二烯丙基双酚A加入反应瓶中，在40℃反应60min，升温至150℃反应30min，即得到一种改性双马来酰亚胺树脂。

Claims (1)

1.一种改性双马来酰亚胺树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)按重量计，将100份双马来酰亚胺、40～50份二烯丙基苯基化合物、6～12份γ-氨丙基三乙氧基硅烷及0.50～1.50份水在室温下混合后，再在温度为20～40℃的条件下反应30～60分钟；所述的双马来酰亚胺为4，4’-双马来酰亚胺基二苯甲烷、4，4’-双马来酰亚胺基二苯醚、4，4’-双马来酰亚胺基二苯砜中的一种或它们的任意组合；所述的二烯丙基苯基化合物为二烯丙基双酚A、二烯丙基双酚A醚、二烯丙基双酚S中的一种或它们的任意组合；

(2)升温至110～150℃，预聚反应30～120分钟后，得到一种改性双马来酰亚胺树脂。