[发明专利]含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂、复合材料及其制法

说明书

一种含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂、复合材料及其制法，属于高分子材料技术领域。该含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂的分子结构式为：其制法：主要采用二元酚类化合物、二卤代苯甲腈类化合物、碱性化合物催化剂在极性非质子溶剂中首先合成酚羟基封端的聚芳醚腈齐聚物；继而再与醛类化合物、氨基苯乙炔反应合成含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂；其与纤维复合制备复合材料。该苯并噁嗪树脂分子结构中同时引入了炔基、芳醚、芳腈基团，改善了树脂的溶解性、反应活性以及与其他热固性树脂的相容性，提高树脂的综合力学性能和附着力；是一种兼具优异加工性能、耐热性和力学性能的高性能树脂体系。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂、复合材料及其制法。

背景技术

苯并噁嗪树脂是一类重要的新型酚醛树脂，其继承了传统酚醛树脂热性能、阻燃性能和电绝缘性能；同时又具有独特的开环固化交联机制，固化过程中无小分子释放且收缩率小，能够制备比传统酚醛树脂更致密、力学性能更优异的固化产品。然而，苯并噁嗪树脂同样存在固化物性脆，复合材料抗冲击韧性不足等问题。通过分子链结构设计、降低交联密度是解决该问题的根本途径。

由于具有高含量的芳杂环结构和强的分子间作用力，聚芳醚腈是一类综合性能比较优异的高性能树脂，将其分子骨架引入苯并噁嗪树脂中，预期能在不降低耐热性的同时改善苯并噁嗪树脂的溶解性能并提高固化物的韧性。乙炔基是一种高反应活性的基团，热引发条件下能够快速反应生产线性加成物或三聚形成芳环结构。乙炔基固化放出的反应热能够加速苯并噁嗪树脂开环固化的进程，形成的两种固化网络有助于提升固化物的耐热性和力学性能。

结合上述问题，从分子结构设计原理出发，综合考虑树脂耐热性、力学性能、工艺性能之间的协调统一，设计合成一种含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂；其由芳醚\芳腈构筑分子骨架、苯并噁嗪环和乙炔基为反应端基，各种基团发挥协同效应，进而赋予树脂优异的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂、复合材料及其制法，本发明解决技术问题的主要途径是，通过分子结构合理设计构筑一类同时包含炔基、芳醚、芳腈、苯并噁嗪环结构的高性能树脂。芳醚骨架的引入提高了分子链的柔韧性，进而改善树脂的溶解性以及与环氧树脂、双马树脂、氰酸酯等热固性树脂的相容性；另外，芳醚结构良好的柔韧性、氰基的强极性、乙炔基的可反应性等因素有利于提高树脂的综合力学性能和附着力，从而提供一种具有优异加工性能、耐热性和力学性能的高性能树脂体系。同时，制备含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂的方法具有简便、易于控制的优点。

本发明的一种含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂，其分子结构式为(I)：

分子结构式(I)为：

分子结构式(I)中，乙炔基取代位置为邻位、间位、对位中的一种；

分子结构式(I)中，为以下结构中的一种：

分子结构式(I)中，-Ar-为以下结构中的一种：

分子结构式(I)中，重复单元中，-O-的连接位置为苯腈邻位、间位、对位中的一种；分子结构式(I)中，n为重复单元的聚合度，n为大于等于0的整数。

本发明的含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂，其T_g为280～375℃，数均分子量为600～6000。

本发明的含炔基和芳醚腈结构苯并噁嗪树脂的制备方法，包括以下步骤：