磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系及其製備方法

2023-05-18 16:54:26

專利名稱：：磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種透波材料用磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系及其製備方法。屬髙分子材料
技術領域：
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背景技術：
：耐髙溫透波材料是高速精確制導太空飛行器的基礎，在飛彈無線電系統中得到廣泛應用，其主要特點是具有突出的耐熱性、優異的介電性能(低介電常數和介電損耗)和優良的力學性能。透波材料主要分為有機與無機兩類，其中有機透波材料主要是纖維增強聚合物材料，該類材料具有優良的綜合性能(包括工藝性、物理機械性能和價格)，能夠滿足毫米波段和寬帶特性要求的天線罩的使用要求，但是因為有機聚合物所能達到的最髙耐熱性有一個極限，因此，與乳劑透波材料相比，有機透波材料的耐熱性是其主要不足。眾所周知，髙性能樹脂基體是製備耐髙溫透波材料的關鍵和基礎，所以新型高性能樹脂基體的研發一直是學術界和工業界的工作熱點和重點。在現有的提髙熱固性樹脂的耐熱技術中，有機一無機複合是其中的一個重要類型，它可以將有機材料的易加工性、塑性與無機材料的耐高溫特性有機結合起來。但是，研發透波複合材料的樹脂基體，在提髙耐熱性能的同時應保證樹脂優良的介電性能。因此，研發一種可以同時兼具突出耐熱性和介電性能的新型高性能樹脂體系具有重要的科學意義和應用價值。
發明內容為了克服現有技術存在的問題，本發明的目的在於提供兼具良好工藝性、優異耐熱性和介電性能的一種透波材料用磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系及其製備方法。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案為一種磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，按重量計，該複合體系的組成是100份熱固性樹脂和140份磷酸鋁；所述的熱固性樹脂為雙馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂或其組合；所述的磷酸鋁為未經表面處理的磷酸鋁、經過偶聯劑表面處理的磷酸鋁或它們的組合。本發明同時提供一種磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系的製備方法，按重量計，將100份熱固性樹脂熔融後，加入140份磷酸鋁，所述的熱固性樹脂為雙馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂或其組合；所述的磷酸鋁為未經表面處理的磷酸鋁、經過偶聯劑表面處理的磷酸鋁或它們的組合；升溫至120150'C混合0.5~3.5小時，得到透波材料用高性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系。本發明所述的偶聯劑為矽烷類偶聯劑。與現有技術相比，本發明具有的有益效果是所製備的磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系集成了現有磷酸鋁基透波材料和髙性能雙馬來醯亞胺樹脂與氰酸酯樹脂基透波材料的優點，具有優異的耐熱性、突出的介電性能，所採取的製備方法具有工藝簡單的特點。所製得的磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系可作為髙性能透波材料、電子工業材料用複合材料樹脂基體，以及膠粘劑等。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步描述-實施例1:將磷酸鋁在120'C/4小時下烘乾，將10wt。/。的磷酸鋁倒入Y-氨基丙基三乙氧基矽烷的丙酮溶液中，用高速均質攪拌機攪拌均勻，室溫晾置8小時後，在8090X:下烘乾2小時，將表面處理過的磷酸鋁乾燥密閉貯存備用。100g雙酚A型氰酸酯加熱至120'C，待其熔融後，在攪拌下加入lg矽烷表面改性的磷酸鋁，並在此溫度下混合3小時，即可得到透波材料用髙性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/氰酸酯(1/100)。將複合體系倒入預熱(IOO'C)的模具中，進行模壓成型。壓力為15MPa升溫程序為170'C/l小時+200'C/2小時。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，即得到固化樹脂體系。表1是按本實施例技術方案製備的磷酸鋁/氰酸酯(1/100)複合體系的典型性能表。表l:磷酸鋁/氰酸酯(1/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage4tableseeoriginaldocumentpage5製備固化雙酚A型氰酸酯樹脂作為比較例，其方法為將100g雙酚A型氰酸酯加熱至120C待其熔融後，倒入預熱(IOO'C)的模具中，進行固化成型，升溫程序為170tVlh+200'C/2h。固化完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，即得到固化雙酚A型氰酸酯樹脂，其典型性能列於表2。表2:雙酚A型氰酸酯固化樹脂的性能tableseeoriginaldocumentpage5由表l、表2中的數據相比可以看出，氰酸酯固化樹脂的玻璃化轉變溫度、最大分解速率峰溫度和殘碳率明顯低於磷酸鋁/氰酸酯複合體系，表明磷酸鋁/氰酸酯複合體系具有更髙的耐熱性和熱穩定性。與此同時，二者的介電性能幾乎沒有差別，表明磷酸鋁與氰酸酯的複合在顯著提高氰酸酯的耐熱性的同時保證了複合體系仍具有優異的介電性能。實施例2將磷酸鋁在120'C/4h下烘乾，將10wt96磷酸鋁倒入5wt劣四丁基鈦酸酯的丙酮溶液中，用髙速均質攪拌機攪拌均勻後，在80'C下烘乾24小時，將表面處理過的磷酸鋁乾燥密閉貯存備用。100g雙酚A型氰酸酯加熱至90'C,待其熔融後，在攪拌下加入3gY-氨基丙基三乙氧基矽烷表面處理的磷酸鋁和2g未經表面處理的磷酸鋁，升溫至150'C下混合0.5h，即可得到透波材料用髙性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系。實施例3100g雙酚A型氰酸酯加熱至80'C，待其熔融後，在攪拌下加入10g矽烷表面改性的磷酸鋁，升溫至120'C下混合3.5h，即可得到透波材料用髙性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/氰酸酯(10/100)。將複合體系倒入預熱(IOO'C)的模具中，進行模壓成型。壓力為15MPa，升溫程序為170'C/lh+200'C/2h。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，即得到固化樹脂體系。固化體系的典型性能列於表3。表3:磷酸鋁/氰酸酯(10/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage6實施例4100g雙酚A型氰酸酯加熱至120'C,待其熔融後，在攪拌下加入20g矽烷表面改性的磷酸鋁，並在此溫度下混合2.5h,即可得到透波材料用高性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/氰酸酯(20/100)。將複合體系倒入預熱U00'C)的模具中，進行模壓成型。壓力為10MPa,升溫程序為170'C/lh+200C/2h。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，即得到固化樹脂體系。固化體系的典型性能列於表4。表4:磷酸鋁/氰酸酯(20/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7實施例5lOOg雙酚A型氰酸酯加熱至150"，待其熔融後，在攪拌下加入30g矽烷表面改性的磷酸鋁，並在此溫度下混合2h，即可得到透波材料用高性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/氰酸酯(30/100)。將複合體系倒入預熱(IOO'C)的模具中，進行模壓成型。壓力為10MPa,升溫程序為1701C/lh+200r/2h。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，即得到固化樹脂體系。固化體系的典型性能列於表5。表5:磷酸鋁/氰酸酯(30/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage7實施例6100g雙酚A型氰酸酯加熱至140'C，待其熔融後，在攪拌下加入40g矽垸表面改性的磷酸鋁，並在此溫度下混合lh，即可得到透波材料用髙性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/氰酸酯(40/100)。將複合體系倒入預熱(1001C)的模具中，進行模壓成型。壓力為10MPa，升溫程序為170'C/lh+200'C/2h。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，即得到固化樹脂體系。固化體系的典型性能列於表6。表6:磷酸鋁/氰酸酯(40/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8實施例7將磷酸鋁在120'C/4h下烘乾，將15wt96的磷酸鋁倒入含5w"乙烯基三乙氧基矽烷的丙酮溶液中，用髙速均質攪拌機攪拌均勻，室溫晾置8小時後，在8090'C下烘乾2小時，將表面處理過的磷酸鋁乾燥密閉貯存備用。100g雙馬來醯亞胺改性樹脂(商品牌號4501)加熱至120'C，待其熔融後，在攪拌下加入4g矽烷表面改性的磷酸鋁和lg未表面改性的磷酸鋁，並在此溫度下混合0.5h,即可得到透波材料用髙性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/雙馬來醯亞胺(5/100)。將複合體系倒入預熱(100r)的模具中，進行模壓成型。壓力為10MPa，升溫程序為130'C/lh+150'C/lh+180'C/lh+200'C/2h。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，在烘箱中進行後處理(220'C/10h)，即得到固化樹脂體系。固化體系的典型性能列於表7。表7:磷酸鋁/雙馬來醯亞胺(5/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage8實施例8100g雙馬來醯亞胺改性樹脂(商品牌號4501)加熱至120'C,待其熔融後，在攪拌下加入lg經表面改性的磷酸鋁，並在此溫度下混合2.5h，即可得到透波材料用高性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，記為磷酸鋁/雙馬來醯亞胺(1/100)。將複合體系倒入預熱(100'C)的模具中，進行模壓成型。壓力為10MPa，升溫程序為130'C/lh+150t:/lh+180'C/lh+200'C/2h。模壓完成後自然冷卻至室溫，從模具中取出試樣，在烘箱中進行後處理(22(TC/10h),即得到固化樹脂體系。固化體系的典型性能列於表8。表8:磷酸鋁/雙馬來醯亞胺(1/100)複合體系的固化物性能tableseeoriginaldocumentpage9製備固化雙馬來醯亞胺改性樹脂比較例將100g雙馬來醯亞胺改性樹脂(商品牌號4501A)加熱至120'C,待其熔融後，倒入預熱(IOO'C)的模具中，進行固化(130'C/lh+150'C/lh+180r/lh+200'C/2h)和後處理(220'C/10h),即得到固化樹脂體系。該固化體系的典型性能列於表9。表9:雙馬來醯亞胺改性樹脂4501A固化樹脂的性能tableseeoriginaldocumentpage9權利要求1.一種磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，其特徵在於按重量計，該複合體系的組成是100份熱固性樹脂和1～40份磷酸鋁；所述的熱固性樹脂為雙馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂或其組合；所述的磷酸鋁選自未經表面處理的磷酸鋁、經過偶聯劑表面處理的磷酸鋁或它們的組合。2.根據權利要求l所述的磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系，其特徵在於所述的偶聯劑為矽烷類偶聯劑。3.—種磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系的製備方法，其特徵在按重量計，將100份熱固性樹脂熔融後，加入140份磷酸鋁，所述的熱固性樹脂為雙馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂或其組合；所述的磷酸鋁為未經表面處理的磷酸鋁、經過偶聯劑表面處理的磷酸鋁或它們的組合；升溫至120150C混合0.53.5小時，得到透波材料用髙性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系。4.根據權利要求3所述的一種磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系的製備方法，其特徵在所述的偶聯劑為矽烷類偶聯劑。全文摘要本發明公開了磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系及其製備方法，屬高分子材料
技術領域：
。該複合體系的組成是按重量計，100份熱固性樹脂和1～40份磷酸鋁。製備該複合體系的方法為按重量計，100份熱固性樹脂熔融後，加入1～40份磷酸鋁，升溫至120～150℃混合0.5～3.5小時，即可得到透波材料用高性能磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系。製得的磷酸鋁/熱固性樹脂複合體系具有優異耐熱性和介電性能及良好工藝性，可作為航天透波材料、電子工業材料用複合材料樹脂基體。所採取的製備方法具有適用性廣、操作工藝簡單的特點。文檔編號C08K3/32GK101402797SQ20081023461公開日2009年4月8日申請日期2008年10月27日優先權日2008年10月27日發明者孫周強,戴善凱,梁國正,莉袁,顧嬡娟申請人:蘇州大學