CN109054016A - 一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法 - Google Patents

一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法 Download PDF

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马晓燕
田丹
索齐
唐金
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Abstract

本发明涉及一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法，将双官能度POSS通过化学共聚的方法引入到氰酸酯树脂基体中，以形成“串珠”链结构，使得氰酸酯杂化材料的主链运动由于受到POSS笼型结构阻力的影响而显示出新的优异的性能。其结果不仅可以保留氰酸酯树脂原有的优良性能，而且可以同时将POSS的优异性能体现出来，得到一个性能极佳的POSS氰酸酯杂化材料。在不牺牲氰酸酯树脂强度的条件下，大幅度的提高了其韧性，同时，残碳率也有提升。

Description

一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法
技术领域
本发明属于高性能、功能热固性树脂领域，涉及一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法。
背景技术
氰酸酯树脂(CE)固化体系因为三嗪环结构，所以不仅具有优良的热性能、力学性能，而且具有低的介电常数和介电损耗，所以在高性能印刷电路板、雷达罩、天线及航空航天等领域具有广泛的应用前景。但纯CE树脂加工固化温度高，韧性较差，成型难度大等缺点又限制了其应用和推广。因此，开发高韧性、高强度、低介电常数、低介电损耗、耐吸湿性的氰酸酯树脂，成为氰酸酯树脂的发展趋势。
多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是纳米级分子内有机-无机杂化材料，每个分子由无机Si-O骨架和与顶角硅原子通过共价键结合的有机基团组成，分子式为(RSiO1.5)n，低密度、耐温性高、分子可设计性强。通常，POSS可以通过物理或化学方法掺入到有机聚合物中，通过在POSS笼和聚合物基体之间形成化学连接，可有效地抑制复合材料体系中相分离的发生。
在过去的几年中，已经有大量使用八官能环氧POSS杂化材料制备树脂杂化材料的研究，但八官能环氧POSS不仅合成周期长，而且产物是T8、T10、和T12的混合物，其结构不甚明确。而关于双官能POSS的报道的还很少，其合成步骤简单，周期短，结构明确。
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，本发明提出一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法，添加不同含量的双环氧基倍半硅氧烷对氰酸酯树脂力学性能和残碳率的影响，不仅具有优异的力学性能，同时残碳率也有提升
技术方案
一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂，其特征在于重量组分包括80～120份的氰酸酯树脂h和4～20份的双环氧基八苯基倍半硅氧烷EP-DDSQ。
所述的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯，双酚M型氰酸酯，双酚F型氰酸酯，双酚E型氰酸酯中的任意一种或它们的任意组合。
一种制备所述含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将重量份80～120份的氰酸酯树脂在100℃～110℃的油浴锅反应20～40min，加入4～20份的含双环氧基倍半硅氧烷，搅拌条件下反应30～50min；
步骤2：在110℃的真空干燥箱中脱气泡20～30min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中；
步骤3：在110℃的真空干燥箱中脱气泡20～30min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理；
步骤4：降至室温后脱模，得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
有益效果
本发明提出的一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂及制备方法，将双官能度POSS通过化学共聚的方法引入到氰酸酯树脂基体中，以形成“串珠”链结构，使得氰酸酯杂化材料的主链运动由于受到POSS笼型结构阻力的影响而显示出新的优异的性能。其结果不仅可以保留氰酸酯树脂原有的优良性能，而且可以同时将POSS的优异性能体现出来，得到一个性能极佳的POSS氰酸酯杂化材料。在不牺牲氰酸酯树脂强度的条件下，大幅度的提高了其韧性，同时，残碳率也有提升。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
称取100g的双酚A型氰酸酯，在110℃的油浴锅反应30min，加入2份的含双环氧基倍半硅氧烷(EP2-DDSQ)，搅拌条件下反应30min，在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中，再次在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理。降至室温后脱模，即得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
实施例二：
称取100g的双酚A型氰酸酯，在110℃的油浴锅反应30min，加入4份的含双环氧基倍半硅氧烷(EP4-DDSQ)，搅拌条件下反应30min，在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中，再次在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理。降至室温后脱模，即得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
实施例三：
称取100g的双酚A型氰酸酯，在110℃的油浴锅反应30min，加入6份的含双环氧基倍半硅氧烷(EP6-DDSQ)，搅拌条件下反应30min，在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中，再次在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理。降至室温后脱模，即得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
实施例四：
称取100g的双酚A型氰酸酯，在110℃的油浴锅反应30min，加入8份的含双环氧基倍半硅氧烷(EP8-DDSQ)，搅拌条件下反应30min，在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中，再次在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理。降至室温后脱模，即得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
实施例五：
称取100g的双酚A型氰酸酯，在110℃的油浴锅反应30min，加入10份的含双环氧基倍半硅氧烷(EP10-DDSQ)，搅拌条件下反应30min，在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中，再次在110℃的真空干燥箱中脱气泡20min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理。降至室温后脱模，即得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
表1双环氧基倍半硅氧烷/氰酸酯树脂杂化材料性能比较
冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) 弯曲强度(Mpa) 800℃残碳率(％)
实施例一 9.42 102.0 34.16
实施例二 10.08 115.0 37.00
实施例三 13.39 115.0 36.05
实施例四 17.05 124.0 35.11
实施例五 10.83 108.0 35.90

Claims (3)

1.一种含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂，其特征在于重量组分包括80～120份的氰酸酯树脂h和4～20份的双环氧基八苯基倍半硅氧烷EP-DDSQ。
2.根据权利要求1所述含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂，其特征在于：所述的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯，双酚M型氰酸酯，双酚F型氰酸酯，双酚E型氰酸酯中的任意一种或它们的任意组合。
3.一种制备权利要求1或2所述含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将重量份80～120份的氰酸酯树脂在100℃～110℃的油浴锅反应20～40min，加入4～20份的含双环氧基倍半硅氧烷，搅拌条件下反应30～50min；
步骤2：在110℃的真空干燥箱中脱气泡20～30min，浇注到110℃预热好的玻璃模具中；
步骤3：在110℃的真空干燥箱中脱气泡20～30min，按150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h工艺进行固化，240℃/4h后处理；
步骤4：降至室温后脱模，得含双环氧基倍半硅氧烷氰酸酯杂化树脂。
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