CN104177828A - 一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性双马来酰亚胺树脂胶膜及其制备方法，双马来酰亚胺树脂胶膜按照85-100g的双马来酰亚胺树脂，85-100g环氧树脂，55-65g聚苯并咪唑树脂，35-40g固化剂，1-3g偶联剂以及载体制备而成。本发明解决的是在不降低耐热性能的同时，改善双马来酰亚胺树脂韧性差的问题。本发明是通过双马来酰亚胺树脂，聚苯并咪唑树脂，环氧树脂，偶联剂，载体来制备的。其制备方法为聚苯并咪唑与环氧树脂共混，双马来酰亚胺树脂与固化剂进行预固化，而后共混在载体上压延成型，制备胶膜。本发明胶黏剂具有耐高温、高强度、高韧性的特点。本发明主要用于机械制造和高速运载工具的耐高温结构件的黏结。

Description

一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法。
背景技术
结构胶黏剂是一类用于受力部件上的胶黏剂。一般要求胶结接头所能承受的应力要和被粘物本身的强度相当，胶粘剂本身具有优良的耐热性、耐介质、耐大气老化、耐震动疲劳、低的蠕变和高的持久强度。大多以具有三向交联结构的热固性树脂为主体，配以热塑性树脂或橡胶型增韧剂组成。主要用于机械制造和高速运载工具（如飞机、火箭、导弹）制造等现代工业技术部门中。
由于双马来酰亚胺树脂固化后固化的产物交联密度很大，虽然耐温性能高，但工艺性能和韧性比较差，自身既不具备成膜的条件也无法满足结构胶膜的韧性要求。应对其进行增韧改性，并且尽量在改性后保持它的耐热性能。现在的双马来酰亚胺树脂胶黏剂一般都是利用烯丙基双酚A对双马来酰亚胺树脂进行共聚合改性改善其工艺性能，然后再采用热固性树脂和第二相对其进行外增韧改性，通过固化过程发生的相分离产生两相而达到增韧效果。目前，cytec公司的FM450双马胶膜的蜂窝夹层结构滚筒剥离强度为29.63N.m/m，Hexcel公司的ReduxHP655双马胶膜的蜂窝夹层结构滚筒剥离强度为37.80N.m/m；HysolEA9673双马蜂窝夹层滚筒剥离强度为20.2 N.m/m，国内目前仅有黑龙江石油化学研究院J-188双马胶膜一个品种，蜂窝夹层结构的滚筒剥离强度为35.0 N.m/m。
发明内容
本发明解决了双马来酰亚胺胶黏剂韧性差，不利于成膜的问题，而提供了一种高韧性,高耐热性能的改性双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法。
本发明提出的改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)、分别称取85-100g的双马来酰亚胺树脂，85-100g环氧树脂，55-65g聚苯并咪唑树脂，35-40g固化剂，1-3g偶联剂；
(2)、将步骤(1)称取的聚苯并咪唑溶于溶剂二甲基甲酰胺中，与环氧树脂混合后，除去溶剂，得到共混物；
(3)、将步骤(1)称取的双马来酰亚胺树脂与固化剂在搅拌的状态下加热至145-155℃并保持20-30min，得到预聚体；
(4)、将步骤(2)得到的共混物与步骤(3)得到的预聚体采用机械混合法混合均匀，得到胶料；(5)、将步骤(4)得到的胶料在载体辅助成膜条件下采用双辊热压延制膜机制备胶膜，制膜的温度为70-80℃。
本发明中，所述双马来酰亚胺树脂为含醚酮键的双马来酰亚胺树酯，其主链结构里的醚酮键为韧性结构单元，作为胶黏剂主体树脂，不仅使胶黏剂的韧性得到了大幅提高，而且还赋予胶黏剂更好的工艺性能和成膜性。
本发明中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
本发明中，所述固化剂为4，4’-二氨基二苯砜或2,4-二氨基二苯甲烷。
本发明中，所述偶联剂为γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、甲基三叔丁基过氧硅烷或乙烯基三甲基硅烷中的一种或者几种按任意比组成的混合物。
本发明中，所述载体为玻璃纤维布，尼龙网布或聚酯网布中任一种。
本发明包含以下有益效果：
1.本发明的胶黏剂主体树脂为含醚酮键的双马来酰亚胺树酯，主链结构里的醚酮键为韧性结构单元，不仅使胶黏剂的韧性得到了大幅提高，而且还赋予胶黏剂更好的工艺性能和成膜性；
2.采用聚苯并咪唑作为改性剂，聚苯并咪唑本身具有较强的反应性，易于进行改性反应。且能对双马来酰亚胺树脂起增韧效果；
3.采用含砜基的固化剂，赋予了胶膜更好的韧性。
附图说明
图1为实施例1制备的改性双马来酰亚胺胶膜固化后的DSC曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施例，还包括各具体实施例间的任意组合。
实施例1：一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜组分中，85g的双马来酰亚胺树脂，85g环氧树脂，55g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。
 本实施例中所采用的含醚酮键的双马来酰亚胺树脂的结构式为：
                                                            
所述胶黏剂主体树脂采用的是含有醚酮键的双马来酰亚胺树脂，它的主链结构中含有的醚酮键为韧性单元，比较于普通的双马来酰亚胺树脂，它的韧性有很大的提高，并且这种树脂的低软化点特性能赋予胶黏剂更好的成膜性和工艺性能。
采用聚苯并咪唑树脂作为改性剂，本身具有反应性，易于改性，也起到增韧效果。
采用4-4’二氨基二苯砜和2,4-二氨基二苯甲烷作固化剂，同时也能起增韧作用。
本实施例改性的双马来酰亚胺树脂胶膜具有耐高温，高韧性，高强度的特点。在-55℃下剪切强度可达20MPa，常温剪切强度可达27MPa，200℃剪切强度可以达到18MPa，明显热失重温度达到了291℃；蜂窝夹层结构滚筒剥离强度可以达到28N.m/m,蜂窝夹层结构平板强度达到了6.6MPa。
实施例2：本实施例与实施例1不同的是，主体树脂所采用的树脂为含有醚酮键双马来酰亚胺树脂与二苯甲烷型双马来酰亚胺树脂的混合物，其质量比例为1:1，其他与实施例1相同。
实施例3：本实施例与实施例1至2不同的是：所述的硅烷偶联剂由乙烯基三甲基硅烷和甲基三叔丁基过氧硅烷，以及γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或者几种按任意比组成的混合物，其他的步骤和参数与实施例1、2相同。
实施例4：本实施例与实施例1至3之一不同的是：所述的固化剂是4，4’-二氨基二苯砜或2,4-二氨基二苯甲烷按照质量比1:1的比例组成，其他的步骤和参数与具体的实施方式与实施例1至3之一相同。
实施例5，本实施例与实施例1至4不同的是：所述的载体为尼龙网纱，玻璃纤维织布，聚酯网纱，或碳纤维编织布。其他步骤和参数与实施例1至4之一相同。
实施例6：改性双马来酰亚胺树脂胶膜按照质量分数计，100g的双马来酰亚胺树脂，85g环氧树脂，55g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例2至5之一相同。
实施例7：改性双马来酰亚胺树脂胶膜按照质量分数计，85g的双马来酰亚胺树脂，100g环氧树脂，55g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例2至5之一相同。
实施例8：改性双马来酰亚胺树脂胶膜组分中，85g的双马来酰亚胺树脂，85g环氧树脂，65g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例2至5之一相同。
实施例9：改性双马来酰亚胺树脂胶膜组分中，100g的双马来酰亚胺树脂，100g环氧树脂，55g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例二至五之一相同。
实施例10：改性双马来酰亚胺树脂胶膜组分中，85g的双马来酰亚胺树脂，100g环氧树脂，65g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例2至5之一相同。
实施例11：改性双马来酰亚胺树脂胶膜组分中， 100g的双马来酰亚胺树脂，85g环氧树脂，65g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例2至5之一相同。
实施例12：改性双马来酰亚胺树脂胶膜组分中，100g的双马来酰亚胺树脂，100g环氧树脂，65g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。其他步骤和参数与实施例2至5之一相同。
实施例13：改性双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法按照一下步骤进行：一、称取85-100g的双马来酰亚胺树脂，85-100g环氧树脂，55-65g聚苯并咪唑树脂，35-40g固化剂，1-3g偶联剂；二、将步骤一称取的聚苯并咪唑溶于二甲基甲酰胺，与环氧树脂混合后，除去溶剂，得到共混物。三、将步骤一称取的双马来酰亚胺树脂与固化剂在搅拌的状态下加热至145-155℃并保持20-30min；四、将步骤二得到的共混物与步骤三得到的预聚体采用机械混合法混合均匀，得到胶料。五，将步骤四得到的胶料采用双辊热压延制膜机在70-80℃下制备胶膜。
实施例14：本实施方式与实施例7不同的是步骤四所说的机械共混法采用的机械共混设备为双辊混练机。其他步骤与参数与实施例13相同。
通过以下实验证明本发明的有益效果：
实验：
改性双马来酰亚胺树脂胶膜组分由85g含醚酮键的双马来酰亚胺树脂，85g环氧树脂，55g聚苯并咪唑树脂，35g固化剂，3g偶联剂以及载体制备而成。
本发明一种改性双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，高韧性的双马来酰亚胺树脂载体胶膜是按照一下步骤进行的：一、按照质量g数称取85-100g的双马来酰亚胺树脂，85-100g环氧树脂，55-65g聚苯并咪唑树脂，35-40g固化剂，1-3g偶联剂；二、将步骤一称取的聚苯并咪唑溶于二甲基甲酰胺，与环氧树脂混合后，除去溶剂，得到共混物。，三、将步骤一称取的双马来酰亚胺树脂与固化剂在搅拌的状态下加热至145-155℃并保持20-30min；四、将步骤二得到的共混物与步骤三得到的预聚体采用机械混合法混合均匀，得到胶料。(5)、将步骤(4)得到的胶料在载体辅助成膜条件下采用双辊热压延制膜机制备胶膜，制膜的温度为70-80℃。
所述的双马来酰亚胺树脂为含醚酮键的双马来酰亚胺树酯；
所述的固化剂为4-4’二氨基二苯砜和2,4-二氨基二苯甲烷按1:1的比例组成。
所述的载体为玻璃纤维布。
本实验制备的改性双马来酰亚胺树脂胶膜固化后的DSC曲线如图1所示，玻璃化转变温度达到了198℃，展示良好的耐高温性能，本实验采用的固化工艺为140℃1h+200℃4h。
对本实验制备的改性双马来酰亚胺树脂载体胶膜进行力学性能的测试，测试采用铝合金试片。
测试方法：GJB1709-1993胶黏剂低温拉伸剪切强度测试方法；GB/T7124-2008胶黏剂拉伸剪切强度的测定；GJB444-1988胶黏剂高温拉伸剪切强度实验方法；GJB130.7-1986胶接铝蜂窝夹层结构滚筒剥离试验方法；GJB130.4-1986胶接铝蜂窝夹层结构平面拉伸实验方法。
测试结果，本实验制备的改性双马来酰亚胺树脂胶膜在-55℃下剪切强度可达20MPa，常温剪切强度可达27MPa，200℃剪切强度可以达到18MPa，明显热失重温度达到了291℃；蜂窝夹层结构滚筒剥离强度可以达到28N.m/m,蜂窝夹层结构平板强度达到了6.6MPa；疲劳性能优异，能够满足与双马来酰亚胺树脂基复合材料大面积共固化胶接，主要用于金属或复合材料耐高温结构件的胶接。     

Claims (6)

1.一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)、分别称取85-100g的双马来酰亚胺树脂，85-100g环氧树脂，55-65g聚苯并咪唑树脂，35-40g固化剂，1-3g偶联剂；
(2)、将步骤(1)称取的聚苯并咪唑溶于溶剂二甲基甲酰胺中，与环氧树脂混合后，除去溶剂，得到共混物；
(3)、将步骤(1)称取的双马来酰亚胺树脂与固化剂在搅拌的状态下加热至145-155℃并保持20-30min，得到预聚体；
(4)、将步骤(2)得到的共混物与步骤(3)得到的预聚体采用机械混合法混合均匀，得到胶料；(5)、将步骤(4)得到的胶料在载体辅助成膜条件下采用双辊热压延制膜机制备胶膜，制膜的温度为70-80℃。
2.根据权利要求1所述的一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，其特征在于所述双马来酰亚胺树脂为含醚酮键的双马来酰亚胺树酯，其主链结构里的醚酮键为韧性结构单元，作为胶黏剂主体树脂，不仅使胶黏剂的韧性得到了大幅提高，而且还赋予胶黏剂更好的工艺性能和成膜性。
3.根据权利要求1所述的一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，其特征在于所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，其特征在于所述固化剂为4，4’-二氨基二苯砜或2,4-二氨基二苯甲烷。
5.根据权利要求1所述的一种改性的双马来酰亚胺树脂胶膜，其特征在于所述偶联剂为γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、甲基三叔丁基过氧硅烷或乙烯基三甲基硅烷中的一种或者几种按任意比组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种改性双马来酰亚胺树脂胶膜的制备方法，其特征在于所述载体为玻璃纤维布，尼龙网布或聚酯网布中任一种。
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