[发明专利]一种改性高硅含量芳炔树脂及其复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种改性高硅含量芳炔树脂及其复合材料的制备方法，包括：将邻苯二甲腈树脂与固化剂进行反应，得到改性邻苯二甲腈树脂；将改性邻苯二甲腈树脂与高硅含量芳炔树脂聚按质量比为：高硅含量芳炔树脂100份(质量份数)，改性邻苯二甲腈树脂10～50份(质量份数)在有机溶剂中进行混合，得到改性高硅含量芳炔树脂。将邻苯二甲腈结构引入高硅含量芳炔树脂中，对邻苯二甲腈树脂进行改性解决了其溶解性差，固化温度和时间长的问题；将改性邻苯二甲腈树脂引入高硅含量芳炔树脂中，保留了高硅含量芳炔树脂的高耐热性，改善了高硅含量芳炔树脂与纤维直间的结合力，大幅提高了高硅含量芳炔树脂的室温与高温力学性能。

技术领域

本发明属于复合材料的制备技术领域，尤其涉及一种改性高硅含量芳炔树 脂及其复合材料的制备方法。

背景技术

树脂复合材料广泛应用于航空、航天领域，常见的树脂包括MSP树脂、邻 苯二甲腈树脂等。

日本学者Itoh等采用缩合聚合反应合成了结构为-Si(R)H-C≡C-Ar-C≡C-的 硅炔杂化(MSP)树脂，该树脂具有优异的耐热性能，T_d5能达到850℃以上。 但是高硅含量芳炔树脂固化后脆性大，与纤维之间结合力差，导致其具有良好 耐热性的同时不能兼具良好的力学性能，限制了高硅含量芳炔树脂在实际应用 的范围。

华东理工大学周权等发明了一种碳硼烷改性超支化聚碳硅烷陶瓷前驱体的 制备方法(专利号CN 201711368871)，可以有效提高材料的热氧化性能，但 是该材料的原料昂贵且不易制得，大大限制了此材料的应用。

邻苯二甲腈树脂是由美国海军实验室的Keller及其工作者在二十世纪70 年代研制成功，并对其固化机理、加工方法及应用开发进行了深入而系统的研 究。邻苯二甲腈树脂聚合物具有高的分解温度，机械性能在350℃以上可以长 时间保持稳定，其耐热性能远远优于环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、苯 并噁嗪等现有的热固性树脂。但邻苯二甲腈树脂的溶解性能差，仅在高沸点极 性溶解中溶解，限制了其制备复合材料的工艺属性，其次其固化所需温度高于 375℃，固化时间很长，实际生产设备难以满足如此高的固化温度和固化时间。

发明内容

本发明提供一种改性高硅含量芳炔树脂及其复合材料的制备方法，解决现 有树脂存在固化时间长的问题。

本发明提供一种改性高硅含量芳炔树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将邻苯二甲腈树脂与固化剂进行反应，得到改性邻苯二甲腈树脂；

(2)将步骤1中得到的改性邻苯二甲腈树脂与高硅含量芳炔树脂聚按质量 比为：高硅含量芳炔树脂100份质量份数，改性邻苯二甲腈树脂10～50份质量 份数在有机溶剂中进行混合，得到改性高硅含量芳炔树脂。

可选的，所述邻苯二甲腈树脂为苯硼酸型邻苯二甲腈，所述邻苯二甲腈树 脂结构如下所示：

可选的，所述的高硅含量芳炔树脂为聚间二乙炔基苯硅烷，结构如下所示：

其中，R₁、R₂为氢原子、烷基、烯基或芳基。

可选的，所述固化剂为3,3',4,4'-联苯四胺，所述固化剂的加入量为苯硼酸 型邻苯二甲腈质量的1％-10％。

可选的，步骤(1)中的反应温度为160-200℃，时间为2-8h。

可选的，所述机溶剂为丙酮，四氢呋喃，二氧六环，乙酸乙酯中的至少一 种。

本发明还提供一种改性高硅含量芳炔树脂复合材料的制备方法，包括：

采用如上述中任一项所述的方法制备得到的改性高硅含量芳炔树脂与增强 材料制备预浸料；