[发明专利]一种双马树脂组合物及其固化物和复合材料

说明书

本发明提供一种双马树脂组合物，含有以下成分：含磷双马树脂100重量份，环氧树脂1～60重量份；所述的含磷双马树脂具有式1所示结构，其中，X为含磷的基团，R1和R2是氢或烷基，R1和R2可以相同也可以不同。本发明的双马树脂组合物，与碳纤维的界面粘结性好，其固化物及其与碳纤维的复合材料的拉伸强度高、韧性好，且具有力学性能稳定性优异、耐热性、阻燃性、耐水性好等优点，尤其适合于飞机、火车、汽车、风力发电叶片等大型、耐久性要求的用途。

技术领域

本发明涉及热固性树脂领域，具体涉及一种双马树脂及其固化物和复合材料。

背景技术

双马来酰亚胺树脂(简称双马树脂)，是一种由聚酰亚胺树脂体系中派生出来的树脂体系，以马来酰亚胺为活性端基的双官能团化合物。其固化物是一种高性能的热固性树脂，具有耐高温、耐辐射、耐潮湿、耐腐蚀等特点，已经在航空航天、电子等领域被广泛应用。然而，双马树脂仍存在不易加工、抗冲击性能差等缺点，使其应用受限。

另外，碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料具有质轻、强度大，但与其它碳纤维增强材料一样，由于碳纤维表面的活性基团少、反应活性低，与基体的粘结性差，碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料界面中存在较多的缺陷，界面粘结强度低，影响了复合材料的整体性能。

中国专利(CN201110005064.7)对碳纤维具有类似表面的碳纳米管进行了改性，将碳纳米管羧基化，在碳纳米管上引入二元胺或多元胺，得到胺基化的碳纳米管，然后将胺基化的碳纳米管与羧基化的碳纤维混合反应，在碳纤维表面引入二元胺或多元胺，将碳纤维与双马来酰亚胺预聚合反应，得到功能化的碳纤维表面接枝有双马来酰亚胺树脂的增强体；将胺基化的碳纳米管与双马来酰亚胺树脂反应，获得碳纳米管强韧的双马来酰亚胺树脂的基体；然后将二者混合，得到碳纳米管及功能化碳纤维增强马来酰亚胺树脂复合材料，该复合材料力学性能好，层间强度高，抗冲击性能优异，但是制备工艺复杂，条件不易控制，制备成本低。

中国专利(CN201610237729.X)首先将碳纤维进行羧基化，使其表面具有较多的活性基团，使其通过交联剂与双马来酰亚胺树脂交联在一起形成三维网络结构，从而得到的复合材料层间强度大，抗冲击性能优异；另一方面，加入骨胶，其粘结能力强，柔韧性大，使得碳纤维和双马来酰亚胺树脂的界面强度大，韧性好，且氮化硼纳米片的加入，其独特的二维结构，使得复合材料的抗冲击性能大大提高。但是，该发明中，碳纤维仅占双马来酰亚胺树脂的10％左右(重量比)。碳纤维的量较少，不利于复合材料总体性能的提升，而当碳纤维含量增多时，骨胶的粘结能力不足以有效地提高碳纤维和双马来酰亚胺树脂的界面强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种双马树脂组合物，固化后与碳纤维具有良好界面强度，同时，其固化物与碳纤维结合形成的复合材料，具有力学性能及其稳定性优异、耐热性、阻燃性、耐水性好等优点。

本发明的另一个目的是提供上述双马树脂的固化物与碳纤维的复合材料。

本发明提供一种双马树脂，含有以下成分：

含磷双马树脂100重量份，

环氧树脂1～40重量份；

所述的含磷双马树脂具有式1所示结构，其中，X为含磷的基团，R1和R2是氢或烷基，R1和R2可以相同也可以不同。

具有式1所示结构的含磷双马树脂与其它双马树脂相比，有以下的性能优势：改善与碳纤维的界面张力，从而提高界面黏附力。

从提高反应活性的角度出发，优选R1和R2均是氢。

为了进一步改善与碳纤维的界面黏附力，并改善耐热性，所述的含磷双马树脂中，如式1所示的X基团含有磷酰键(—P＝O)。进一步的，所述的如式1所示的X基团具有如式3所示的结构，其中，R5、R6、R7仅由碳、氢元素组成，R5和R6可以相同也可以不同。