一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法
2023-09-09 21:13:05
專利名稱：一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法
技術領域：
本發明涉及複合材料領域，具體涉及一種具有較高韌性、高耐熱性用於填充納米材料的改性雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法。
背景技術：
雙馬來醯亞胺樹脂(BMI)因其具有良好的耐高溫、耐輻射、耐溼熱、吸溼率低和熱膨脹係數小等優點，已成為一種重要的複合材料基體樹脂，在航天、航空和微電子等領域得到成功應用。但BMI脆性較大，抗衝擊性能較差以及用來製備複合材料的工藝性差，這些缺點嚴重阻礙了 BMI在材料領域的應用。近幾十年來，BMI增韌和製備工藝改善一直都是高性能樹脂研發的重要內容，不管是共聚增韌、外擴鏈增韌、高性能熱塑性樹脂增韌，還是剛性納米粒子增韌，這些方法都普遍存在著不足，只是單一的解決增韌或者改善工藝，有的甚至犧牲了 BMI的耐高溫性能。為滿足現今高速發展的科技和工業，一種兼具優異的工藝性，突出的韌性和耐熱性的新型樹脂體系的研製已迫在眉睫。北京航空材料研究院申請的中國專利「納米複合雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法」(CN12000015)公開了一種適用於納米複合的雙馬來醯亞胺樹脂，以及在這種雙馬來醯亞胺樹脂中填充納米材料的納米複合技術及其複合材料的製備方法。這項專利只涉及到雙馬來醯亞胺和粘土的結合，沒有深入BMI的性能和工藝。蘇州大學顧嬡娟等人申請的中國專利「超支化聚矽氧烷改性雙馬來醯亞胺樹脂」(CN101775139)，公開了一種用超支化改性雙馬來醯亞胺樹脂的製備方法。這項專利雖然證實了超支化聚矽氧烷在熱固性樹脂增韌方面有效果，但是其矽氧烷水解程度的不可控性而致使反應程度不可控，對熱固性樹脂的增韌存在效果不突出、不穩定性等缺陷。
發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法，提供一種具有突出的韌性，優異的耐高溫性和良好的工藝性的適用於納米填充的改性雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法。技術方案—種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂，其特徵在於原料組份按重量份數計比例如下:100份雙馬來醯亞胺，25 70份二烯丙基雙酚A、0.5 10份γ-(乙二胺基)丙基甲基二甲氧基矽烷和0.4 5份二氧化矽。所述雙馬來醯亞胺為N，N』 -4，4』 - 二苯甲烷雙馬來醯亞胺。所述的二氧化矽為氣相二氧化矽，粒徑在30 50nm。一種製備納米填充雙馬來醯亞胺樹脂的方法，其特徵在於步驟如下:
步驟1:將雙馬來醯亞胺、二烯丙基雙酚A和Y-(乙二胺基)丙基甲基二甲氧基矽烷按比例在常溫常壓條件下混合均勻，在室溫的環境下反應40 100分鐘；
步驟2:密封升溫至40°C 60°C，再加入20 50份的二氧化矽的乙醇溶液，攪拌均勻，反應20 40分鐘；所述二氧化矽的乙醇溶液，按重量份計為:二氧化矽的乙醇溶液100份和二氧化矽I 10份；步驟3:然後升溫至130°C 150°C，保持在攪拌的條件下反應30 100分鐘，真空去氣泡後，得到納米填充雙馬來醯亞胺樹脂。一種使用所述納米填充雙馬來醯亞胺樹脂的方法，其特徵在於:將納米填充雙馬來醯亞胺樹脂進行澆模，經過160°C固化2小時，180°C固化2小時，200°C固化2小時，240V下後處理4小時。有益效果本發明提出的 一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法，採用的製備方法不但簡化了工藝條件，而且易於控制，混合過程無需特殊的混合裝置。採用本發明的方法製備的納米填充雙馬來醯亞胺樹脂預聚物，在丙酮等有機溶劑中具有很好的溶解性，這對於製作高性能複合材料非常有利。此外，相比於其他雙馬來醯亞胺樹脂，本發明所製得的納米填充雙馬來醯亞胺樹脂的熔融黏度小、溶劑溶解性，得到的固化樹脂的韌性、熱穩定性等綜合性能都有明顯提升。
具體實施例方式現結合實施例對本發明作進一步描述:實施例1:1、把IOOg的N，N』 -4，4』 - 二苯甲烷雙馬來醯亞胺，43g的二烯丙基雙酚A和5.75g的Y -(乙二胺基)丙基甲基二甲氧基矽烷在室溫條件下攪拌混合均勻，在室溫環境下反應90分鐘；升溫至60°C，加入20g 二氧化矽的乙醇溶液(其中0.42g 二氧化矽)，封閉環境下攪拌均勻，反應30分鐘；升溫至140°C，保持攪拌的條件下反應40分鐘，確保乙醇完全揮發，經真空除氣泡處理後得到一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂。2、上述納米填充雙馬來醯亞胺樹脂經160°C /2h、180°C /2h和200°C /2h的固化工藝以及240°C /4h的後固化處理後，得到納米填充雙馬來醯亞胺固化樹脂。比較例:按如上工藝製備雙馬來醯亞胺樹脂作為對照例I。把IOOg的N, N』 -4，4』 - 二苯甲烷雙馬來醯亞胺和43g的二烯丙基雙酚A在室溫條件下攪拌混合均勻，在室溫環境下反應90分鐘；升溫至60°C，封閉環境下攪拌均勻，反應30分鐘；升溫至140°C，保持攪拌的條件下反應40分鐘，經真空除氣泡處理後得到一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂。經160°C /2h、180°C /2h和200°C /2h的固化工藝以及240°C /4h的後固化處理後，得到雙馬來醯亞胺固化樹脂。按照GB/T2570-1995和GB/T2571-1995的測試方法對上述實施例1和比較例中的兩種樹脂的衝擊強度和彎曲強度進行測試比較韌性和強度；以熱失重分析(TGA)和動態機械力學性能(DMA)分析對上述實施例1和比較例中的兩種樹脂的耐熱性能進行評價。將本發明中實施例1所得到的納米填充雙馬來醯亞胺固化樹脂和比較例中的雙馬來醯亞胺固化樹脂的各項性能進行測試比較，結果如表I所示。表I
權利要求
1.一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂，其特徵在於原料組份按重量份數計比例如下:100份雙馬來醯亞胺，25 70份二烯丙基雙酚A、0.5 10份γ-(乙二胺基)丙基甲基二甲氧基矽烷和0.4 5份二氧化矽。
2.根據權利要求1所述納米填充雙馬來醯亞胺樹脂，其特徵在於:所述雙馬來醯亞胺為N，N』 -4，4』 - 二苯甲烷雙馬來醯亞胺。
3.根據權利要求1所述納米填充雙馬來醯亞胺樹脂，其特徵在於:所述的二氧化矽為氣相二氧化娃,粒徑在30 50nm。
4.一種製備權利要求1 3任一項所述納米填充雙馬來醯亞胺樹脂的方法，其特徵在於步驟如下: 步驟1:將雙馬來醯亞胺、二烯丙基雙酚A和Y -(乙二胺基)丙基甲基二甲氧基矽烷按比例在常溫常壓條件下混合均勻，在室溫的環境下反應40 100分鐘； 步驟2:密封升溫至40°C 60°C，再加入20 50份的二氧化矽的乙醇溶液，攪拌均勻，反應20 40分鐘；所述二氧化矽的乙醇溶液，按重量份計為:二氧化矽的乙醇溶液100份和二氧化矽1 10份； 步驟3:然後升溫至130°C 150°C，保持在攪拌的條件下反應30 100分鐘，真空去氣泡後，得到納米填充雙馬來醯亞胺樹脂。
5.一種使用權利要求1所述納米填充雙馬來醯亞胺樹脂的方法，其特徵在於:將納米填充雙馬來醯亞胺樹脂進行澆模，經過160°C固化2小時，180°C固化2小時，200°C固化2小時，240°C下後處理4小時。
全文摘要
本發明提出的一種納米填充雙馬來醯亞胺樹脂及其製備方法，採用的製備方法不但簡化了工藝條件，而且易於控制，混合過程無需特殊的混合裝置。採用本發明的方法製備的納米填充雙馬來醯亞胺樹脂預聚物，在丙酮等有機溶劑中具有很好的溶解性，這對於製作高性能複合材料非常有利。此外，相比於其他雙馬來醯亞胺樹脂，本發明所製得的納米填充雙馬來醯亞胺樹脂的熔融黏度小、溶劑溶解性，得到的固化樹脂的韌性、熱穩定性等綜合性能都有明顯提升。
文檔編號C08G73/12GK103172862SQ20131010520
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者張秋禹, 吳寅, 顧軍渭, 周輪偉, 尹常傑 申請人:西北工業大學