CN102775605A - 一种改性双马来酰亚胺树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性双马来酰亚胺树脂体系及其制备方法，将N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺、二烯丙基双酚A和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷按比例在常温常压条件下混合均匀，在40℃~60℃的环境下反应40~100分钟；升温至130℃~150℃，保持搅拌的条件下反应40~100分钟，真空去气泡后，得到一种改性双马来酰亚胺树脂，经固化工艺以及后固化处理后得到固化树脂。本发明利用硅氧烷上胺基的活性和其特有的结构，与树脂进行共混/共聚改性，工艺简单，而且易于控制。所制的得改性双马来酰亚胺树脂熔融黏度小、溶剂溶解性好，而得到的固化树脂韧性、耐热性和介电性能等综合性能得到很大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种改性双马来酰亚胺树脂及其制备方法，为一种具有较高韧性、高耐热性以及低介电常数的改性双马来酰亚胺树脂。
背景技术
双马来酰亚胺树脂（BMI）是近几十年来国内外新开发的树脂材料，因其具有良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优点，进而在材料领域受到广泛重视。但BMI树脂与其他热固性树脂一样存在脆性大的缺点，用来制备复合材料的工艺性差，成型温度高。为改善其缺点，提高韧性及工艺性已成为BMI树脂基复合材料发展的一个重要方向。近20年来，BMI树脂增韧一直是高性能树脂研发的重要内容。而在保持BMI树脂原有优良性能的基础上对其进行增韧改性则是现阶段高分子材料研究的重要课题。现有的BMI树脂增韧方法大部分都是在牺牲其突出耐热性能的基础得到增韧效果。为满足现今高速发展的科技和工业，一种兼具优异的工艺性，突出的韧性和耐热性的新型树脂体系的研制已迫在眉睫。
现有文献公开的相关超支化硅氧烷改性热固性树脂的制备方法，都存在着树脂黏度增长速度过快，导致反应难以控制等问题。苏州大学顾嫒娟等人公开了关于超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺树脂的专利申请，虽然这些工作证实了超支化聚硅氧烷在热固性树脂增韧方面有效果，但是其硅氧烷水解程度的不可控性而致使反应程度不可控，对热固性树脂的增韧存在不稳定性等缺陷。
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，本发明提出一种改性双马来酰亚胺树脂体系及其制备方法，提供一种具有突出的韧性，优异的耐高温性，良好的介电性能和工艺性的改性双马来酰亚胺树脂以及一种反应可控性强的改性双马来酰亚胺树脂的制备方法。
技术方案
一种改性双马来酰亚胺树脂，其特征在于原料组份按摩尔计：100份N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺、40~80份二烯丙基双酚A和1~20份硅氧烷含双胺基。
所述硅氧烷含双胺基为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或2种。
一种制备所述改性双马来酰亚胺树脂的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将100份的双马来酰亚胺、35~70份二烯丙基双酚A和1~12份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合，在40℃~60℃的环境下反应40~100分钟；
步骤2：升温至130℃~150℃，在保持搅拌的条件下反应40~100分钟，真空去气泡后，得到改性双马来酰亚胺树脂。
将步骤2得到的改性双马来酰亚胺树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到双马来酰亚胺固化树脂。
有益效果
本发明提出的一种改性双马来酰亚胺树脂体系及其制备方法，相比于现有技术，本发明采用的制备方法不但简化了工艺条件，而且易于控制。采用本发明的方法制备的双马来酰亚胺树脂预聚物，在丙酮等有机溶剂中具有很好的溶解性，这对于制作高性能复合材料非常有利。此外，相比于其他双马来酰亚胺树脂，本发明所制得的改性双马来酰亚胺树脂的熔融黏度小、溶剂溶解性和反应性好，得到的固化树脂的韧性、热稳定性和介电性能等综合性能都有明显提升。
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1：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和6.3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。
上述改性双马来酰亚胺树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
对照例：组份为N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺和二烯丙基双酚A；
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺和25~70g的二烯丙基双酚A在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到双马来酰亚胺树脂。经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到双马来酰亚胺固化树脂。
按照GB/T2570-1995和GB/T2571-1995的测试方法对上述实施例1和对照例的两种树脂的冲击强度和弯曲强度进行测试比较韧性和强度；以热失重分析（TGA）和动态机械力学性能（DMA）分析对上述实施例1和对照例的两种树脂的耐热性能进行评价；对上述实施例1和对照例的两种树脂进行凝胶时间和介电损耗角正切值测试表征反应性和介电性能。
将本发明中实施例1所得到的改性双马来酰亚胺固化树脂和对照例中的双马来酰亚胺固化树脂的各项性能进行测试比较，结果如表1、表2所示。
表1
表2性能数据
根据上述表1和表2数据显示，相比双马来酰亚胺树脂，本发明提供的改性双马来酰亚胺树脂的韧性和强度得到了显著的提高；从凝胶时间数据显示，本发明提供改性双马来酰亚胺树脂的具有更好的反应性；根据热性能数据，本发明提供的改性双马来酰亚胺树脂的耐热性得到了明显的提升；介电损耗角正切值数据表明本发明提供的改性双马来酰亚胺树脂具有较好的介电性能。
实施例2：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和6.3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/2h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例3：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和6.3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例4：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和7.56g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例5：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和5.04g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例6：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和3.15g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例7：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，43g的二烯丙基双酚A和2.52g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例8：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，50g的二烯丙基双酚A和6.3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
实施例9：
把100g的N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺，65g的二烯丙基双酚A和6.3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合均匀，升温至50℃，在该环境下反应90分钟；升温至140℃，保持搅拌的条件下反应40分钟，经真空除气泡处理后得到一种改性双马来酰亚胺树脂。该树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到改性双马来酰亚胺固化树脂。
Claims (4)
1.一种改性双马来酰亚胺树脂，其特征在于原料组份按摩尔计：100份N,N'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺、40~80份二烯丙基双酚A和1~20份硅氧烷含双胺基。
2.根据权利要求1所述的改性双马来酰亚胺树脂，其特征在于：所述硅氧烷含双胺基为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或2种。
3.一种制备权利1或2所述的改性双马来酰亚胺树脂的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将100份的双马来酰亚胺、35~70份二烯丙基双酚A和1~12份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在室温条件下搅拌混合，在40℃~60℃的环境下反应40~100分钟；
步骤2：升温至130℃~150℃，在保持搅拌的条件下反应40~100分钟，真空去气泡后，得到改性双马来酰亚胺树脂。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：将步骤2得到的改性双马来酰亚胺树脂经140℃/2h、160℃/h、180℃/2h和200℃/2h的固化工艺以及240℃/4h的后固化处理后，得到双马来酰亚胺固化树脂。
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