[发明专利]一种氰酸酯树脂凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种氰酸酯树脂凝胶及其制备方法和应用，涉及氰酸酯树脂技术领域。本发明的氰酸酯树脂凝胶通过以下方法制备得到：取双酚A型氰酸酯单体，加入有机溶剂，加热，配制成固含量为30％～60％的均相溶液；取所述均相溶液，加入有机锡催化剂，催化剂在反应体系中的浓度为300～1200ppm，加热至130～155℃，进行聚合反应，待形成凝胶，即得氰酸酯树脂凝胶。采用上述方法可以在较低温度下较短时间内得到凝胶状的氰酸酯树脂预聚物，预聚物的分子量可控，分子结构更明确，可应用于5G高频树脂，有助于提高介电性能、力学性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及氰酸酯树脂技术领域，特别是涉及一种氰酸酯树脂凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

氰酸酯树脂(CE树脂)是近年来发展起来的新型高性能热固性树脂，其单体(CE单体)含有两个或以上的氰酸酯官能团。固化后的氰酸酯具有优异的介电性能、耐热性能、力学性能，以及良好的加工性能，其综合性能优于普通的环氧树脂和双马来酰亚胺树脂，在高性能印刷电路板、透波材料基体和航天航空用结构复合材料领域有广泛的应用。氰酸酯树脂与双马来酰亚胺(BMI)反应得到双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)。BT树脂具有耐热性好、介电常数低、热膨胀系数小、吸水率低、耐射线和高能辐射的能力强、良好的成型加工性等优异的综合性能。20世纪80年代末国外已研制出以氰酸酯为树脂基体的高性能印刷电路板。

目前，无论是氰酸酯树脂还是BT树脂，实际应用中都是通过配制一定比例的溶液，分步热固化成型。而面向凝胶类氰酸酯树脂产品的技术和应用开发还基本上没有报道。事实上，与溶液状态相比，凝胶状态的树脂往往具有更大的固含量和更好的可涂覆性能，并且与目前的分步固化成型工艺更匹配。如果能开发出凝胶状的氰酸酯树脂，则更利于对氰酸酯树脂的开发和应用，进一步推动国内高性能高频树脂原材料的自主研发和发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种氰酸酯树脂凝胶的制备方法，可以在较低温度下和较短时间内得到凝胶状的氰酸酯树脂预聚物，该方法可调控产物的分子量和粘度，产物的分子结构更明确，更有利于产品的下游应用。

一种氰酸酯树脂凝胶的制备方法，包括以下步骤：

溶解：取双酚A型氰酸酯单体，加入有机溶剂，配制成固含量为30％～60％的均相溶液；

聚合：取所述均相溶液，加入有机锡催化剂，催化剂在反应体系中的浓度为300～1200ppm，加热至130～155℃，进行聚合反应，待形成凝胶，即得氰酸酯树脂凝胶。

发明人在实践中发现，双酚A型氰酸酯单体的反应活性低，往往需要较高的温度和较长的反应时间进行聚合反应，在不加催化剂的条件下，单体转化率极低，限制了双酚A型氰酸酯的应用。本发明的上述制备方法，通过对聚合反应条件进行摸索，发现固含量、催化剂种类和浓度，以及反应温度对聚合反应和凝胶产物的形成有关键影响，经筛选发现采用本发明的方法可以在相对较低的温度条件下反应得到凝胶状的氰酸酯树脂预聚物，并且可以对凝胶化时间和分子量分布进行调控，得到分子结构更明确的产物，可用于制备分子结构和性能更可控的5G用高频树脂。

而且，要形成氰酸酯树脂凝胶需要高分子链段之间通过物理或化学交联节点形成网络结构，同时这些网络结构能够存留大量的溶剂而保持形状。则要求氰酸酯树脂预聚物的分子量分布、物理缠绕和溶剂相容性能都处于一个相对较窄的可调控范围内。而发明通过均相溶液的固含量、催化剂种类和浓度以及反应温度进行筛选，满足上述形成凝胶的条件，因此可以成功得到氰酸酯树脂凝胶。

在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自：二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、丁酮中的一种或两种以上。

在其中一个实施例中，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。

在其中一个实施例中，所述溶解步骤中，温度为70～80℃。

在其中一个实施例中，所述聚合步骤中，所述聚合反应的时间为7～20min。