本发明属于热固性树脂及其复合材料,具体为一种利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法。
背景技术:
1、邻苯二甲腈树脂因其突出的热性能、高残炭率、良好的力学性能以及高玻璃化转变温度等受到航空航天、pcb板邻域的关注,但是传统的邻苯二甲腈树脂依旧存在固化温度高,脆性大以及介电常数较高等缺点严重限制了其实际应用,为此,通过分子设计以及共聚改性来克服邻苯二甲腈树脂缺陷是人们常用的两种手段,但就工业上来说,成本的计算不容忽略,并且通过分子设计会产生中间产物,对于性能的调控会带来较大的误差,然而通过共聚改性能够做到较为精确的调控,并且成本低,操作简便。
2、马来酰亚胺树脂是一种性能优异的刚性结构聚合物,与传统的酚醛树脂和环氧树脂相比具有更高的力学性能。传统的马来酰亚胺树脂交联密度好,但在普通溶剂中的溶解度较弱,加工性能较差,更脆,同时对熔点和固化温度要求更严格。
3、马来酰亚胺树脂的主要改性方法是与其它化合物共聚。但是目前未发现较好的改性方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于:针对目前现有技术存在的问题,提供一种利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法。在该方法中,以含活性三聚氰胺结构的邻苯二甲腈树脂为促进剂,选用不同结构马来酰亚胺与邻苯二甲腈树脂共混共聚,在保证邻苯二甲腈树脂热性能的同时还可以在一定程度上降低固化温度,提高固化反应性,改善介电性能,提升韧性,提高层压板的机械性能,这将为拓宽高性能热固性树脂的使用范围提供基础和借鉴。
2、为了实现以上发明目的,本发明的具体技术方案如下:
3、一种利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,包括以下步骤:1)在室温下将含r2基团的马来酰亚胺溶解在有机溶剂中,经超声、加热或搅拌溶解得到均一的马来酰亚胺溶解液;
4、2)在室温下将含r1基团的促进剂和邻苯二甲腈树脂加入到步骤1)中制备的均一的马来酰亚胺溶解液中,再次混合均匀后得到混合物溶液,即共混物;
5、3)将步骤2)得到的共混物涂覆成膜并升温固化得到聚合物薄膜;或将共混物干燥得到树脂单体。
6、也可将共混物涂覆在纤维布上,经过、干燥、压板工序得到复合材料。
7、作为本申请中一种较好的实施方式,在所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法中,邻苯二甲腈树脂的结构式为
8、其中r1为芳香环、苯并噁嗪基团、氰基、咪唑基团或烯丙基中的至少一种,r1的结构式为
9、
10、作为本申请中一种较好的实施方式,在所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法中,促进剂的结构式为
11、以步骤1)中制备的均一的马来酰亚胺溶解液的质量计,促进剂的添加量为10wt%-30wt%。
12、作为本申请中一种较好的实施方式,在所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,马来酰亚胺的结构式为:
13、r2为芳基、羧基、羰基、烯丙基、羟基、炔基和马来酰亚胺基团中的至少一种,r2中部分基团的结构式为
14、
15、作为本申请中一种较好的实施方式,在所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,邻苯二甲腈树脂与马来酰亚胺基团的摩尔比为1:1至10:1之间。
16、作为本申请中一种较好的实施方式,在所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,所述有机溶剂为dmf、甲苯、二氧六环、nmp、甲醇、氯仿和乙腈中的任意一种或几种的混合物;步骤1)中的超声时间为30-60min;超声温度为40-80℃。
17、作为本申请中一种较好的实施方式,共混物的固含量为20wt%-60wt%之间。
18、作为本申请中一种较好的实施方式,预浸料用一维增强体,包括玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、芳酰胺纤维。
19、作为本申请中一种较好的实施方式,在所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法步骤3)中,所述升温固化温度不低于200℃。
20、本申请还保护采用以上任意方法步骤组合可得到的介电性能改善后的邻苯二甲腈树脂。
21、在本方法以含活性三聚氰胺结构的邻苯二甲腈树脂为促进剂,利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能,在保证能够传统邻苯二甲腈树脂的优良性能的同时,不同含量的含活性三聚氰胺结构的邻苯二甲腈树脂能够有效调节邻苯二甲腈树脂的固化反应活性,再通过与不同结构马来酰亚胺共聚,在邻苯二甲腈结构中引入马来酰亚胺基团,从而提升邻苯二甲腈树脂介电性能的方法。
22、通过上述方法得到的邻苯二甲腈树脂具有高热稳定性、低介电常数和高机械性能,不仅能大大提升树脂的介电性能和热稳定性,还能增强机械性能以及扩宽邻苯二甲腈树树脂的加工窗口。
23、与现有的技术相比,本发明的有益效果是:
24、(一)通过改变溶剂种类、含活性三聚氰胺结构的邻苯二甲腈树脂的含量、马来酰亚胺的官能团的种类以及不同结构马来酰亚胺的投料比调控最终合成得到的邻苯二甲腈的的化学结构、反应活性及粘度,以满足不同使用场景及树脂种类的需求。
25、(二)在本申请中,不同结构马来酰亚胺能改善邻苯二甲腈树脂的介电性能,降低介电常数和介电损耗;能够一定程度地提高邻苯二甲腈树脂的热稳定性,同时拓宽加工窗口;能够一定程度改善邻苯二甲腈树脂的脆性;能够提高邻苯二甲腈树脂复合材料的机械性能;还能有效提高邻苯二甲腈树脂复合材料的剥离强度、弯曲模量和弯曲强度等机械性能。
26、(三)促进剂由于含有活性官能团,能够调控体系的固化反应性,从而促进不同结构马来酰亚胺与邻苯二甲腈树脂能够以化学键结合的方式结合,不会产生相分离,有利于共混树脂的一致性,减少缺陷。
1.一种利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于:邻苯二甲腈树脂的结构式为
3.根据权利要求1或2所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于,促进剂的结构式为
4.根据权利要求3所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于,马来酰亚胺的结构式为:
5.根据权利要求1或4所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于:邻苯二甲腈树脂与马来酰亚胺基团的摩尔比为1:1-10:1。
6.根据权利要求1所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于:所述有机溶剂为dmf、甲苯、二氧六环、nmp、甲醇、氯仿和乙腈中的任意一种或几种的混合物;步骤1)中的超声时间为30-60min;超声温度为40-80℃。
7.根据权利要求1所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于:共混物中固含量为20wt%-60wt%。
8.根据权利要求1所述的利用马来酰亚胺改善邻苯二甲腈树脂介电性能的方法,其特征在于:步骤3)中升温固化温度不低于200℃。
9.根据权利要求1-8中任一方法得到的改善介电性能的邻苯二甲腈树脂。
10.根据权利要求9所述的邻苯二甲腈树脂,其特征在于:该邻苯二甲腈树脂具有高热稳定性、低介电常数和高机械性能。