[发明专利]一种低介电损耗的氰酸酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氰酸酯树脂及其制备方法。

背景技术

氰酸酯树脂是一类分子中具有氰酸酯基(-OCN)的高性能树脂，在热或催化剂的作用下氰酸酯基可发生反应形成对称的三嗪环结构。氰酸酯树脂具有良好的耐热性能、介电性能和尺寸稳定性，并在电子、航空和航天领域取得重要应用，尤其是应用于天线结构，在很宽的频率范围内具有稳定且较低的介电损耗，有利于提高天线的透波性能。

氰酸酯树脂反应程度和介电损耗是其作为透波复合材料树脂基体两项重要指标。用于树脂基体的氰酸酯树脂通常为双酚型、酚醛型和双酚E型氰酸酯等双官能或多官能氰酸酯。在氰酸酯固化反应过程中，随着三嗪环的形成，分子间交联密度增加，基团活动能力减弱，固化反应程度受到限制，通常需要200℃以上固化以提高固化程度，实现较低的介电损耗。为降低氰酸酯树脂的固化反应温度，提高反应程度，目前大多采用过渡金属络合物如乙酰丙酮盐、有机锡、有机钛等用于催化反应，专利USP6844379、USP6749927、CN1844244A等对催化剂种类和催化性能进行了描述。这些催化剂可以有效地提高反应程度，但过多的加入过渡金属类催化剂会增加树脂的介电损耗，而且降低室温下贮存期。为降低氰酸酯树脂的介电损耗，中国专利CN 101429337A中采用添加空心微球的方法增加空隙，以降低介电损耗。但对于氰酸酯树脂基体，由于空隙缺陷会导致力学性能降低，难以满足树脂基体的力学性能要求。

发明内容

本发明是为了解决目前的氰酸酯树脂在保持良好力学性能的条件下降低介电损耗的技术问题，从而提供一种低介电损耗的氰酸酯树脂及其制备方法。

本发明的一种低介电损耗的氰酸酯树脂按重量份数是由100份的双酚型氰酸酯树脂、2份～10份的增韧树脂、2份～15份的液体改性树脂、0.5份～3份的硅烷偶联剂、5份～20份的单官能氰酸酯、1份～10份的酚类化合物和0.0000221份～0.0158份的催化剂组成。

本发明的一种低介电损耗的氰酸酯树脂的制备方法是按以下步骤进行：

一、按重量份数称取100份的双酚型氰酸酯树脂、2份～10份的增韧树脂、2份～15份的液体改性树脂、0.5份～3份的硅烷偶联剂、5份～20份的单官能氰酸酯、1份～10份的酚类化合物和0.0000221份～0.0158份的催化剂；

二、将步骤一称取的100份的双酚型氰酸酯树脂、2份～10份的增韧树脂和2份～15份的液体改性树脂均匀混合后在温度为150℃～170℃的条件下搅拌至增韧树脂完全溶解，得到混合物a，然后继续在温度为150℃～170℃的条件下搅拌混合物a至混合物a在室温下无结晶出现为止，得到混合物b；

三、将步骤二得到的混合物b自然降温至70℃～90℃，然后在温度为70℃～90℃的条件下向混合物b中加入步骤一称取的0.5份～3份的硅烷偶联剂、5份～20份的单官能氰酸酯、1份～10份的酚类化合物和0.0000221份～0.0158份的催化剂，得到混合树脂，继续在温度为70℃～90℃的条件下搅拌混合树脂至混合树脂在温度为40℃的条件下的粘度为200Pa.s～2000Pa.s为止，停止加热和搅拌，自然冷却至室温，得到低介电损耗的氰酸酯树脂。

本发明的机理：从氰酸酯的结构分析，氰酸酯树脂的官能度越高，越需要较高的固化温度或较多的催化剂才能实现较高的固化度和较低的介电损耗，比如多官能酚醛型相比于双酚型氰酸酯需要更高的固化反应温度才能使反应转化率在98％以上。本发明根据氰酸酯交联反应的结构特征，引入适量的单官能氰酸酯树脂到氰酸酯树脂基体中，从结构上有利于调节交联密度，在同样的固化条件下提高官能团的转化率，有效减少固化后残余的极性基团，降低介电损耗。

本发明优点：

本发明的一种低介电损耗的氰酸酯树脂的介电损耗在0.006以下，并且具有良好的力学性能和工艺性，浇注体拉伸强度可达到60MPa以上，拉伸模量在3.2GPa以上，40℃下粘度为200Pa·s～2000Pa·s。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种低介电损耗的氰酸酯树脂按重量份数是由100份的双酚型氰酸酯树脂、2份～10份的增韧树脂、2份～15份的液体改性树脂、0.5份～3份的硅烷偶联剂、5份～20份的单官能氰酸酯、1份～10份的酚类化合物和0.0000221份～0.0158份的催化剂组成。