CN109867895B - 含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents
含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109867895B CN109867895B CN201910123443.2A CN201910123443A CN109867895B CN 109867895 B CN109867895 B CN 109867895B CN 201910123443 A CN201910123443 A CN 201910123443A CN 109867895 B CN109867895 B CN 109867895B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sio
- benzoxazine
- composite material
- bismaleimide resin
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- CMLFRMDBDNHMRA-UHFFFAOYSA-N 2h-1,2-benzoxazine Chemical compound C1=CC=C2C=CNOC2=C1 CMLFRMDBDNHMRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 44
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 17
- ATVJXMYDOSMEPO-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoxyprop-1-ene Chemical compound C=CCOCC=C ATVJXMYDOSMEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 16
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims description 16
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 15
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical group ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 8
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 8
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 claims description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- -1 amino Chemical group 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 abstract description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 2h-oxazine Chemical group N1OC=CC=C1 BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N diphenylmethane Chemical compound C=1C=CC=CC=1CC1=CC=CC=C1 CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
本发明属于复合材料科学技术领域,公开了一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法。本发明选用溶胶凝胶法制备末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2,并以其作为氨源合成分子结构内部含有SiO2的苯并噁嗪单体,之后,以含有SiO2的苯并噁嗪单体对双马来酰亚胺预聚体进行改性,可制备出力学强度良好,耐热性能优异、耐磨减损性能出色的双马来酰亚胺树脂高耐热超耐磨复合材料。本发明的制备方法过程简单,且有效的解决了双马来酰亚胺树脂的成型工艺性较差、固化物脆性较大和固化温度高的问题;且制备得到的复合材料具有良好的力学性能,耐热性能,耐磨减损性能。
Description
技术领域
本发明属于复合材料科学技术领域,特别涉及一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
纳米二氧化硅(SiO2)作为一种良好的无机纳米材料,具有无毒、无味、无污染、抗老化、抗紫外线、耐化学性能等特点,在树脂改性方面有着广泛的应用。此外,SiO2具有超细的纳米级,其尺寸范围在1nm~100nm,从而表现出了许多独特的性质,如小尺寸效应、表面效应和宏观量子随药效应。在传统的工业生产中,SiO2多采用气相法和沉淀法制备。气相法所制备的SiO2粒径较小,有效量较高,结构较紧密,然而与有机树脂的相容性较差;沉淀法所制得的SiO2羟基值高,碱性强,因此存在一定的毛细现象,容易导致结构内部变化而形成硬团聚。
苯并噁嗪树脂具有非常优异的综合性能,且固化时无小分子化合物放出,体积收缩率几乎为零,被广泛地应用于对热固型树脂的改性。
众所周知,双马来酰亚胺树脂是由聚酰亚胺树脂派生出的一类热固性树脂,具有优异的耐热性、电绝缘性、透波性、耐辐射、阻燃性,良好的力学性能和尺寸稳定性,被广泛应用于航空、航天、机械、电子等工业领域中,先进复合材料的树脂基体、耐高温绝缘材料和胶粘剂等。然而,双马来酰亚胺树脂在具有优良性能的同时,也存在着固化物脆性较大、固化温度高和成型工艺性较差等缺点,在实际应用过程中受到了一定限制。
发明内容
本发明的目的在于,针对现有双马来酰亚胺树脂性能存在的上述问题,提供一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法。
为了实现上述目的,本申请采用的技术方案为:
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2与多聚甲醛按摩尔比1:2混合, 35℃~45℃下搅拌反应1h~2h;再加入苯酚,其中苯酚与多聚甲醛的摩尔比为 1:2,然后升温至120℃~130℃后,反应8h~10h,冷却后,得到黄色粉状产物;再经过纯化,得到含SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取1重量份~10重量份的含SiO2的苯并噁嗪单体、100重量份二苯甲烷双马来酰亚胺和10重量份~100重量份烯丙基醚;
将二苯甲烷双马来酰亚胺与烯丙基醚在135℃~145℃下预聚9min~ 11min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,超声分散至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于135℃~145℃下预聚10min~15min后,倒入模具中,置于100℃~ 140℃下真空干燥除去气泡;
最后,进行阶段升温固化后,再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。
进一步的,所述含SiO2的苯并噁嗪单体的纯化过程为:用有机溶剂溶解步骤(1)中得到的黄色粉状产物,待完全溶解后,再减压蒸馏除去有机溶剂。
进一步的,所述有机溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷。
进一步的,所述末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2通过如下方法制备得到:
将正硅酸乙酯与KH-792按4:3的摩尔比溶于乙醇中,55℃~65℃下回流 5.5h~6.5h后,真空干燥,得到末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2。
进一步的,所述多聚甲醛的聚合度为8~50。
进一步的,所述阶段升温固化的条件为:首先在180℃下,保温2h;然后在200℃下,保温2h;最后在220℃下,保温2h,自然冷却脱模。
进一步的,所述超声分散的条件为:在50W~70W功率下超声分散 20min~30min。
通过上述含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法制备得到的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明选用性能良好的硅烷偶联剂KH-792,采用溶胶凝胶法制备末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2,制备得到的末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2不但具有传统SiO2良好的无毒、无味、无污染、抗老化、抗紫外线、耐化学性能等优点,而且还改善了传统纳米SiO2的高触变性、在有机体系中粘度过高、与有机树脂相容性较差的缺点;且其末端含有活性氨基能够与其他化合物发生反应,有望制备出界面结合强度良好的有机无机纳米杂化材料,从而有望全面提高有机材料的综合性能。此外,本发明的末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2的制备过程简单方便,因为多用原料为硅烷偶联剂KH-792和正硅酸乙酯,所以具有良好的环境友好性。
本发明所采用的含SiO2的苯并噁嗪能够将SiO2结构通过化学键的形式引入到苯并噁嗪单体中,实现两者之间的良好结合,进一步提高了苯并噁嗪树脂的耐热性能和力学性能,且其结构内的噁嗪环在固化过程中能够与双马来酰亚胺树脂进行反应,形成良好的交联网络结构,使两种树脂的优异性能均得到最大程度的发挥,且SiO2的网络结构能够防止树脂材料交联过度导致脆性过大的缺陷。因此本发明选用末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2作为原料制备苯并噁嗪,并以其对双马来酰亚胺树脂进行改性,能够实现有机组分和无机组分的良好结合,促进两个体系良好的协同效应,从而极大提高树脂材料的耐热性能、力学性能和摩擦性能。
此外,由于双马来酰亚胺树脂的成型工艺性较差,对纳米粒子的包覆性较差,因此需要选择良好的活性稀释剂使树脂预聚体具有低粘度和良好的流动性。本发明选用烯丙基醚对双马来酰亚胺进行改性,得到粘度较低的预聚体,在树脂材料成型的过程中表现出良好的成型工艺性,使形成的含SiO2的苯并噁嗪/ 双马来酰亚胺树脂复合材料致密均匀。
综上所述,本发明选用溶胶凝胶法制备末端含有氨基的有机无机杂化纳米 SiO2,并以其作为氨源合成分子结构内部含有SiO2的苯并噁嗪单体,之后,以含有SiO2的苯并噁嗪单体对双马来酰亚胺预聚体进行改性,可制备出力学强度良好,耐热性能优异、耐磨减损性能出色的双马来酰亚胺树脂高耐热超耐磨复合材料。本发明的制备方法过程简单,且有效的解决了双马来酰亚胺树脂的成型工艺性较差、固化物脆性较大和固化温度高的问题;且制备得到的复合材料具有良好的力学性能,耐热性能,耐磨减损性能。
附图说明
图1是本发明的末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2红外光谱图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解,下面将结合本发明的具体实施例和附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
以下实施例中采用的末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2通过如下方法制备得到:
将正硅酸乙酯与KH-792按4:3的摩尔比加入含有乙醇的三口烧瓶中,不断搅拌的情况下,逐滴加入蒸馏水和乙醇的混合溶液(体积比为1:2),在60℃油浴锅中下回流6h后,过滤得到产物,置于真空干燥箱中至完全干燥,即得到末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2。在使用制备得到的末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2时需要将其研磨成粉末后再使用。以下实施例使用的均为粉末状末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2。如图1为末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2(SiO2-BOZ)的红外光谱图,从图1中能够看出,对于SiO2-BOZ在峰值为753cm-1处存在有较强的噁嗪环的特征吸收峰,而在940 cm-1处则出现了C-N-C的对称振动吸收峰,这些现象都说明了噁嗪环已成功合成。此外,在1495cm-1出现一个较强的吸收峰,即为苯环上的骨架振动造成的。另外,在2939cm-1处观察到了一个较强的亚甲基振动吸收峰,说明在反应过程中有少量的SiO2-BOZ发生了开环反应。以上结果都充分表明,SiO2-BOZ 已经被成功合成出了。
实施例1
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:1份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷双马来酰亚胺和10份烯丙基醚。
上述含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化SiO2与聚合度为8的多聚甲醛按摩尔比 1:2混合,将混合液倒入250mL的带有磁子、冷凝回流管的三口烧瓶中,将装置架设在磁力搅拌电热套上,安装好以后,开始搅拌,并升温至35℃下,搅拌反应2h;然后再加入苯酚,其中苯酚与聚合度为8的多聚甲醛的摩尔比为1:2,然后升温至120℃后,反应10h,冷却后,得到黄色粉状产物;再将黄色粉状产物溶解在二氯甲烷中,待完全溶解后,再减压蒸馏除去二氯甲烷,则得到含 SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取1份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷双马来酰亚胺和10份烯丙基醚;
将二苯甲烷双马来酰亚胺与烯丙基醚在135℃下预聚11min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,超声分散至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于135℃下预聚15min后,倒入模具中,置于100℃下真空干燥除去气泡;
最后,进行阶段升温固化后,再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。其中阶段升温固化的条件为:首先在180℃下,保温2h;然后在200℃下,保温2h;最后在220℃下,保温2h,自然冷却脱模。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.53g/cm3;弯曲强度152MPa;冲击强度18kJ/m2;摩擦系数0.39;体积磨损率6.1×10-6mm3/(N·m),体积收缩率10.7%。
实施例2
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:5份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷双马来酰亚胺和50份烯丙基醚。
上述含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化SiO2与聚合度为20的多聚甲醛按摩尔比 1:2混合,将混合液倒入250mL的带有磁子、冷凝回流管的三口烧瓶中,将装置架设在磁力搅拌电热套上,安装好以后,开始搅拌,并升温至40℃下,搅拌反应1.5h;然后再加入苯酚,其中苯酚与聚合度为20的多聚甲醛的摩尔比为 1:2,然后升温至125℃后,反应9h,冷却后,得到黄色粉状产物;再经过纯化,得到含SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取5份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷双马来酰亚胺和50份烯丙基醚;
将二苯甲烷双马来酰亚胺与烯丙基醚在140℃下预聚10min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,超声分散至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于140℃下预聚12min后,倒入模具中,置于120℃下真空干燥除去气泡;
最后,进行阶段升温固化后,再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。其中阶段升温固化的条件为:首先在180℃下,保温2h;然后在200℃下,保温2h;最后在220℃下,保温2h,自然冷却脱模。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.50g/cm3;弯曲强度155MPa;冲击强度19kJ/m2;摩擦系数0.38;体积磨损率4.8×10-6mm3/(N·m),体积收缩率10.5%。
实施例3
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:10份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷双马来酰亚胺和100 份烯丙基醚。
上述含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化SiO2与聚合度为50的多聚甲醛按摩尔比 1:2混合,将混合液倒入250mL的带有磁子、冷凝回流管的三口烧瓶中,将装置架设在磁力搅拌电热套上,安装好以后,开始搅拌,并升温至45℃下,搅拌反应1h;然后再加入苯酚,其中苯酚与聚合度为50的多聚甲醛的摩尔比为1:2,然后升温至130℃后,反应8h,冷却后,得到黄色粉状产物;再经过纯化,得到含SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取10份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷双马来酰亚胺和100 份烯丙基醚;
将二苯甲烷双马来酰亚胺与烯丙基醚在145℃下预聚11min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,超声分散至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于145℃下预聚15min后,倒入模具中,置于140℃下真空干燥除去气泡;
最后,进行阶段升温固化后,再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。其中阶段升温固化的条件为:首先在180℃下,保温2h;然后在200℃下,保温2h;最后在220℃下,保温2h,自然冷却脱模。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.55g/cm3;弯曲强度142MPa;冲击强度18kJ/m2;摩擦系数0.39;体积磨损率5.8×10-6mm3/(N·m),体积收缩率11.7%。
实施例4
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:3份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和75 份烯丙基醚。
上述含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化SiO2与聚合度为40的多聚甲醛按摩尔比 1:2混合,将混合液倒入250mL的带有磁子、冷凝回流管的三口烧瓶中,将装置架设在磁力搅拌电热套上,安装好以后,开始搅拌,并升温至40℃下,搅拌反应2h;然后再加入苯酚,其中苯酚与聚合度为40的多聚甲醛的摩尔比为1:2,然后升温至130℃后,反应10h,冷却后,得到黄色粉状产物;再将黄色粉状产物溶解在有机溶剂中,待完全溶解后,再减压蒸馏出去有机溶剂,即得到含 SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取3份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和75 份烯丙基醚;
将二苯甲烷型双马来酰亚胺与烯丙基醚在140℃下预聚10min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,在50W的功率下超声分散30min,至至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于140℃下预聚15min后,倒入预热好的模具中,在140℃真空干燥箱中抽真空除去气泡;
最后,放入鼓风干燥箱中进行阶段升温固化后,阶段升温固化的条件为:首先在180℃下,保温2h;然后在200℃下,保温2h;最后在220℃下,保温 2h,自然冷却脱模;再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.48g/cm3;弯曲强度149MPa;冲击强度16kJ/m2;摩擦系数0.35;体积磨损率5.3×10-6mm3/(N·m),体积收缩率11.2%。
实施例5
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:4份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和75 份烯丙基醚。
上述含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化SiO2与聚合度为20的多聚甲醛按摩尔比 1:2混合,将混合液倒入250mL的带有磁子、冷凝回流管的三口烧瓶中,将装置架设在磁力搅拌电热套上,安装好以后,开始搅拌,并升温至40℃下,搅拌反应2h;然后再加入苯酚,其中苯酚与聚合度为20的多聚甲醛的摩尔比为1:2,然后升温至130℃后,反应10h,冷却后,得到黄色粉状产物;再将黄色粉状产物溶解在三氯甲烷中,待完全溶解后,再减压蒸馏出去三氯甲烷,即得到含 SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取4份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和75 份烯丙基醚;
将二苯甲烷型双马来酰亚胺与烯丙基醚在140℃下预聚10min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,在50W的功率下超声分散30min,至至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于140℃下预聚15min后,倒入预热好的模具中,在140℃真空干燥箱中抽真空除去气泡;
最后,放入鼓风干燥箱中进行阶段升温固化后,阶段升温固化的条件为:首先在180℃下,保温2h;然后在200℃下,保温2h;最后在220℃下,保温 2h,自然冷却脱模;再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.43g/cm3;弯曲强度142MPa;冲击强度15kJ/m2;摩擦系数0.37;体积磨损率5.9×10-6mm3/(N·m),体积收缩率11.7%。
实施例6
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:3份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和70 份烯丙基醚。
上述复合材料的制备方法与实施例5的相同。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.49g/cm3;弯曲强度148MPa;冲击强度13kJ/m2;摩擦系数0.25;体积磨损率4.3×10-6mm3/(N·m),体积收缩率9.3%。
实施例7
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:5份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和70 份烯丙基醚。
上述复合材料的制备方法与实施例5的相同。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.50g/cm3;弯曲强度147MPa;冲击强度17kJ/m2;摩擦系数0.33;体积磨损率6.9×10-6mm3/(N·m),体积收缩率10.0%。
实施例8
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:5份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和85 份烯丙基醚。
上述复合材料的制备方法与实施例5的相同。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.51g/cm3;弯曲强度139MPa;冲击强度12kJ/m2;摩擦系数0.39;体积磨损率6.9×10-6mm3/(N·m),体积收缩率12.0%。
实施例9
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:8份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和85 份烯丙基醚。
上述复合材料的制备方法与实施例5的相同。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.49g/cm3;弯曲强度151MPa;冲击强度15kJ/m2;摩擦系数0.36;体积磨损率4.6×10-6mm3/(N·m),体积收缩率11.7%。
实施例10
一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料,由如下重量份的原料构成:10份含SiO2的苯并噁嗪单体、100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和80 份烯丙基醚。
上述复合材料的制备方法与实施例5的相同。
对上述制备得到的双马来酰亚胺树脂复合材料进行力学性能测试,结果如下:
密度1.50g/cm3;弯曲强度149MPa;冲击强度14kJ/m2;摩擦系数0.35;体积磨损率6.1×10-6mm3/(N·m),体积收缩率12.7%。
综上所述,本发明的制备方法操作简单,能够成功制备出具有良好的力学性能,耐热性能和耐磨减损性能的复合材料。
以上公开的仅为本发明的较佳实施例,但是,本发明实施例并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)含SiO2的苯并噁嗪单体的制备:
将末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2与多聚甲醛按摩尔比1:2混合,35℃~45℃下搅拌反应1h~2h;再加入苯酚,其中苯酚与多聚甲醛的摩尔比为1:2,然后升温至120℃~130℃后,反应8h~10h,冷却后,得到黄色粉状产物;再经过纯化,得到含SiO2的苯并噁嗪单体;
(2)含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备:
称取1重量份~10重量份的含SiO2的苯并噁嗪单体、100重量份二苯甲烷双马来酰亚胺和10重量份~100重量份烯丙基醚;
将二苯甲烷双马来酰亚胺与烯丙基醚在135℃~145℃下预聚9min~11min;
然后加入含SiO2的苯并噁嗪单体,超声分散至含SiO2的苯并噁嗪单体分散均匀;
继续于135℃~145℃下预聚10min~15min后,倒入模具中,置于100℃~140℃下真空干燥除去气泡;
最后,进行阶段升温固化后,再在250℃下处理2h,得到含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。
2.如权利要求1所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所述含SiO2的苯并噁嗪单体的纯化过程为:用有机溶剂溶解步骤(1)中得到的黄色粉状产物,待完全溶解后,再减压蒸馏除去有机溶剂。
3.如权利要求2所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷。
4.如权利要求1所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所述末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2通过如下方法制备得到:
将正硅酸乙酯与KH-792按4:3的摩尔比溶于乙醇中,55℃~65℃下回流5.5h~6.5h后,真空干燥,得到末端含有氨基的有机无机杂化纳米SiO2。
5.如权利要求1所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所述多聚甲醛的聚合度为8~50。
6.如权利要求1所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所述阶段升温固化的条件为:首先在180℃下保温2h;然后在200℃下保温2h;最后在220℃下保温2h,自然冷却脱模。
7.如权利要求1所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法,其特征在于,所述超声分散的条件为:在50W~70W功率下超声分散20min~30min。
8.如权利要求1-7任一项所述的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料的制备方法制备得到的含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910123443.2A CN109867895B (zh) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910123443.2A CN109867895B (zh) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109867895A CN109867895A (zh) | 2019-06-11 |
CN109867895B true CN109867895B (zh) | 2021-03-12 |
Family
ID=66918897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910123443.2A Expired - Fee Related CN109867895B (zh) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109867895B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376080B1 (en) * | 1999-06-07 | 2002-04-23 | Loctite Corporation | Method for preparing polybenzoxazine |
JP2009046590A (ja) * | 2007-08-20 | 2009-03-05 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及びその製造方法 |
CN102134254A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-07-27 | 山东大学 | 含硅苯并噁嗪树脂及其制备方法与应用 |
CN102584884A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-07-18 | 中科院广州化学有限公司 | 苯并噁嗪单体、苯并噁嗪前驱体和低介电的苯并噁嗪树脂 |
CN102796374A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-11-28 | 西北工业大学 | 一种碳纳米管/苯并噁嗪/双马来酰亚胺复合材料及其制备方法 |
CN108795041A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-13 | 西安文理学院 | 一种纳米MoS2/碳纳米管/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-02-18 CN CN201910123443.2A patent/CN109867895B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376080B1 (en) * | 1999-06-07 | 2002-04-23 | Loctite Corporation | Method for preparing polybenzoxazine |
JP2009046590A (ja) * | 2007-08-20 | 2009-03-05 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及びその製造方法 |
CN102134254A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-07-27 | 山东大学 | 含硅苯并噁嗪树脂及其制备方法与应用 |
CN102584884A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-07-18 | 中科院广州化学有限公司 | 苯并噁嗪单体、苯并噁嗪前驱体和低介电的苯并噁嗪树脂 |
CN102796374A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-11-28 | 西北工业大学 | 一种碳纳米管/苯并噁嗪/双马来酰亚胺复合材料及其制备方法 |
CN108795041A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-13 | 西安文理学院 | 一种纳米MoS2/碳纳米管/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Silica surface modified with benzoxazine-functional silane;Chirachanchai等;《COMPOSITE INTERFACES》;20011231;第8卷(第5期);355-366 * |
Synthesis and characterization of benzoxazine resin-SiO2 hybrids by sol-gel process: The role of benzoxazine-functional silane coupling agent;Tarek Agag等;《Polymer》;20110429;第52卷;2757-2763 * |
含硅苯并噁嗪树脂的研究进展;贾园等;《山东化工》;20190208;第48卷(第3期);33-37 * |
纳米SiO2 改性BOZ/BMI/BADCy 共聚物的制备及性能研究;吴广荣等;《工程塑料应用》;20120630;第40卷(第6期);25-28 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109867895A (zh) | 2019-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Synthesis and characterization of poly (dimethylsilylene ethynylenephenyleneethynylene) terminated with phenylacetylene | |
CA1337881C (en) | Curable resin composition containing a microparticulate silicone rubber | |
CN109880283B (zh) | 一种表面修饰的纳米二氧化硅改性酚醛树脂的制备方法 | |
JPS63183958A (ja) | 熱硬化性樹脂組成物 | |
CN104086947B (zh) | 用于整流子的酚醛模塑料 | |
CN109265912B (zh) | 一种钛改性硼酚醛树脂及其制备方法与应用 | |
CN105176081A (zh) | 一种阻燃耐热天线罩基材的制备方法 | |
CN111334001A (zh) | 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法 | |
CN105461963B (zh) | 一种表面有机改性的氮化硼粉体及其制备方法和应用 | |
CN101250317A (zh) | 一种表面改性球形SiO2颗粒的环氧树脂复合材料的制备方法 | |
Karataş et al. | Polyimide–silica hybrid coatings: morphological, mechanical, and thermal investigations | |
CN101885901A (zh) | 含联苯结构环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料 | |
CN109867895B (zh) | 含SiO2的苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂复合材料及其制备方法 | |
WO2023097771A1 (zh) | 改性二氧化硅枝接环氧树脂的环氧塑封料及其制备方法 | |
CN113201104B (zh) | 一种低介电常数的笼型聚倍半硅氧烷/环氧树脂纳米复合材料及其制备方法 | |
CN110627073A (zh) | 一种用于改性氰酸酯树脂的功能化中空二氧化硅的合成方法 | |
CN106753217A (zh) | 一种新型热硫化液体硅橡胶的制备方法 | |
CN110628170B (zh) | 一种基于硅烷改性的氧化石墨烯-酚醛气凝胶材料及其制备方法 | |
Peng et al. | Preparation of benzocyclobutene-functionalized organic–inorganic hybrid microspheres and their reduction of permittivity to DVSBCB resin | |
CN103408893B (zh) | 马来酰亚胺酚醛树脂/纳米TiO2复合材料及制备方法 | |
CN106590499A (zh) | 一种覆铜板用具有高剥离强度的环氧树脂胶液及其制备方法 | |
Kιzιlcan et al. | In situ preparation of resol/clay nanocomposites | |
KR101222502B1 (ko) | 충전제 분산과 결합에 유리한 실리콘-에폭시-비닐 수지 및 그의 제조 방법 | |
CN101457020B (zh) | 纳米氮化硅/环氧基硅烷/氰酸酯树脂复合材料及其制备方法 | |
Gunasekaran et al. | Triaryl pendant pyridine core hydroxyl terminal benzoxazine based polybenzoxazine-silica (PBZ-SiO2) hybrid nanocomposites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210312 |