[发明专利]一种三炔丙基异氰尿酸酯聚合物及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种热固性树脂及其制备方法，具体地说是一种三炔丙基异氰尿酸酯（TPIC）聚合物及其制备方法。

二、背景技术

20世纪五十年代以来，航空航天等高技术的发展促进了对耐热高分子材料的研究，许多耐热高分子相继走向应用。氰酸酯树脂是一类具有优异性能的新型树脂，集耐热性、韧性和优良的加工性与一身，现已应用于多层印刷线路版、光电装置的高速基材、雷达天线罩、高增益天线、隐形航空器、结构复合料及胶粘剂等诸多领域。

炔基树脂(ATR)是一类新型的耐高温热固性树脂。炔基树脂是指端炔基低聚物或端炔基化合物，在一定的条件（如热、辐射等）下，利用炔基的高反应活性，加聚形成交联网状结构的一种新型的热固性树脂材料。作为一种新型的热固性树脂，炔基树脂在发展过程中之所以受到亲睐，是因为它有其他热固性树脂所不具有的优点，比如：

1、固化过程不会产生挥发性副产物，得到的是致密的固化产物；

2、其固化产物高度交联，具有良好的耐热性能、力学性能等；

3、能在比较恶劣的环境条件下保持材料的基本性能等。从而为获得高热性能复合材料提供了可能性。

4、分子结构中含有的元素比较单一，热解的残炭率很高，且收缩率较低。

由于炔基树脂具有优良的耐热性能以及工艺性能，所以引起了国内外高技术领域专家的重视，有望成为下一代耐高温复合材料的优选树脂基体。而碳/碳复合材料是固体火箭发动机最重要的高技术材料之一，近年来其应用已经拓展到航天及其他领域，如液体发动机喷管、航天器电池基材及高温结构等。

三、发明内容

本发明旨在提供一种三炔丙基异氰尿酸酯聚合物及其制备方法，所要解决的技术问题是遴选合适的单体制备得到耐热性好、热解的残炭率高、收缩率低的聚合物。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明三炔丙基异氰尿酸酯聚合物，其特征在于：是以三炔丙基异氰尿酸酯为聚合单体，通过热聚合的方法首先于160-170℃熔融再于245-300℃固化后得到的聚合物。

所述三炔丙基异氰尿酸酯聚合物的初始分解温度为370-385℃。

本发明聚合物结构通式为：

其中，R₁、R₂和R₃为碳碳三键发生固化反应后生成的基团，主要有以下三种，三者随机交替分布，如下：

本发明三炔丙基异氰尿酸酯聚合物的制备方法如下：

在氮气保护下将三炔丙基异氰尿酸酯单体置于瓷坩埚中，首先升温至160-170℃保温1小时，该温度为单体的熔点范围；然后升温至245-260℃保温2小时，该温度为单体的固化起始温度；再升温至260-270℃保温4小时，该温度为单体的固化峰温度；最后升温至280-300℃保温1小时，该温度为单体的固化结束温度，冷却至室温即可。

升温至160-170℃时的升温速率为5-15℃/min；升温至245-260℃时的升温速率为1℃/min；升温至260-270℃时的升温速率为1℃/min；升温至280-300℃时的升温速率为1℃/min。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明在较低的热处理温度下便可得到具有高交联度的三炔丙基异氰尿酸酯聚合物材料，该聚合物具有非常好的耐高温性能，在N₂氛围下，该聚合物的在370-385℃开始分解，800℃残炭率可达到70-75%。

2、本发明三炔丙基异氰尿酸酯聚合物的制备，是依据DSC谱图的信息，能够比较准确的设置单体完全固化的温度。

3、本发明制备三炔丙基异氰尿酸酯聚合物工艺简单、易得，降低了经济成本。

四、附图说明

图1是固化后的三炔丙基异氰尿酸酯聚合物在升温速率10℃/min时的热失重曲线（TGA）。

图2是三炔丙基异氰尿酸酯的DSC曲线。图2中，166℃为熔点温度，248℃为固化起始温度，260℃为固化峰温，278℃为固化结束温度。

五、具体实施方式

实施例1：

将制备的三炔丙基异氰尿酸酯单体（制备方法参见专利号为ZL201010533489.0的专利文件）进行DSC测试，测试得到的DSC曲线见图2，图2中，166℃为熔点温度，248℃为固化起始温度，260℃为固化峰温，278℃为固化结束温度。据此设置熔融以及固化温度。

实施例2：