一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環氧樹脂的制備領域，特別涉及一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著航空航天技術的迅速發展，對復合材料的性能提出更為嚴格的要求，與普通復合材料相比，基于航空航天用途的復合材料除了要滿足基本的力學性能要求，還需要具有良好的耐高溫性能。復合材料的耐高溫性很大程度上取決于基體樹脂的結構及固化體系的配方，而中國環氧樹脂基體的研宄和開發還存在較大的差距，加強對環氧樹脂的開發，是適應我中國航空航天工業發展的迫切需要。
[0003]作為世界范圍內的重要的精細高分子材料之一，環氧樹脂以其良好的綜合力學性能、電絕緣性能、高粘合力、低收縮率以及反應機理清晰、成本低等特點，廣泛應用在電子、化工、機械、航空航天、涂料、粘接等領域。然而，采用普通固化劑固化的環氧樹脂由于其交聯網絡結構中含有易吸水的羥基，存在濕熱穩定性差、介電性能差、耐高溫性能差等問題，難以滿足其在高溫、高濕度等惡劣環境中的應用。為此，研宄者們做了大量的工作，如對環氧樹脂基體進行改性、開發新型環氧樹脂固化劑、采用共混、共聚等方法對環氧樹脂進行改性等。目前，通過研宄開發一種耐高溫的固化劑固化環氧樹脂的方法來制備耐高溫的環氧樹脂基復合材料，是研宄者們比較關注的問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，該方法工藝簡單，可操作性強，得到的環氧樹脂固化物具有優異的耐高溫性。
[0005]本發明的一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，包括:
[0006](I)將聚硼氮硅烷前驅體小分子置于容器中，120_160°C油浴加熱，并在氮氣保護下攪拌6?12h，得到低交聯度的聚硼氮硅烷預聚體；
[0007](2)將環氧樹脂與步驟(I)得到的聚硼氮硅烷預聚體在氮氣保護下，30_50°C均勻混合；其中，聚硼氮硅烷預聚體與環氧樹脂的質量比為1:1?5:10。
[0008](3)將步驟(2)得到的混合液注入到模具中，在40_60°C脫泡；
[0009](4)脫泡完全后在80_120°C下進行固化，固化完全后得到耐高溫環氧樹脂。
[0010]所述步驟(2)中環氧樹脂為縮水甘油醚類環氧樹脂。
[0011]所述縮水甘油醚類環氧樹脂為E51環氧樹脂。
[0012]步驟(3)中混合液的注模操作在手套箱中完成。
[0013]所述步驟(3)中脫泡是在真空烘箱中進行。
[0014]所述步驟(4)中固化的時間為8-36小時。
[0015]以聚硼氮硅烷作為固化劑得到的耐高溫環氧樹脂，不僅可以克服環氧樹脂基復合材料耐高溫性能差的缺陷，同時保留基體優異的力學性能、電絕緣性能、高粘合力等特點，是航空航天領域的候選材料。
[0016]有益效果
[0017](I)本發明制備工藝簡單，可操作性強，適合工業化生產；
[0018](2)本發明選用聚硼氮硅烷作為固化劑，固化后的環氧樹脂具有優異的耐高溫性能。制備得到的環氧樹脂經900°C高溫處理后，殘留質量隨著聚硅硼氮烷含量的增加由9.20%提高到 36.69%o
【附圖說明】
[0019]圖1為澆注成型后的環氧樹脂斷面；其中，環氧樹脂是實施例2中得到的；
[0020]圖2為高溫氧化后的環氧樹脂表面；其中，環氧樹脂是實施例2中得到的。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0022]實施例1
[0023]取聚硼氮硅烷前驅體小分子于三口燒瓶中，120°C油浴鍋中加熱，并在氮氣保護下攪拌6小時，得到低交聯度的聚硼氮硅烷預聚體；將E51環氧樹脂與聚硼氮硅烷預聚體按1:10的質量比在30°C混合，混合均勻后，在手套箱中，將混合液注模，并于40°C真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度為80°C，在真空條件下固化反應36小時，固化完全后脫模制得以聚硼氮硅烷為固化劑的環氧樹脂固化物。
[0024]實施例2
[0025]取聚硼氮硅烷前驅體小分子于三口燒瓶中，140°C油浴鍋中加熱，并在氮氣保護下攪拌9小時，得到低交聯度的聚硼氮硅烷預聚體；將E51環氧樹脂與聚硼氮硅烷預聚體按3:10的質量比在40°C混合，混合均勻后，在手套箱中，將混合液注模，并于50°C真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度為100°c，在真空條件下固化反應18小時，固化完全后脫模制得以聚硼氮硅烷為固化劑的環氧樹脂固化物。
[0026]實施例3
[0027]取聚硼氮硅烷前驅體小分子于三口燒瓶中，160°C油浴鍋中加熱，并在氮氣保護下攪拌12小時，得到低交聯度的聚硼氮硅烷預聚體；將E51環氧樹脂與聚硼氮硅烷預聚體按5:10的質量比在50°C混合，混合均勻后，在手套箱中，將混合液注模，并于60°C真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度為120°C，在真空條件下固化反應8小時，固化完全后脫模制得以聚硼氮硅烷為固化劑的環氧樹脂固化物。
【主權項】
1.一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，包括: (1)將聚硼氮硅烷前驅體小分子置于容器中，120-160°C油浴加熱，并在氮氣保護下攪拌6?12h，得到低交聯度的聚硼氮硅烷預聚體； (2)將環氧樹脂與步驟(I)得到的聚硼氮硅烷預聚體在氮氣保護下，30-50°C均勻混合；其中，聚硼氮硅烷預聚體與環氧樹脂的質量比為1:10?5:10 ; (3)將步驟(2)得到的混合液注入到模具中，在40-60°C脫泡； (4)脫泡完全后在80-120°C下進行固化，固化完全后得到耐高溫環氧樹脂。2.根據權利要求1所述的一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中環氧樹脂為縮水甘油醚類環氧樹脂。3.根據權利要求2所述的一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述縮水甘油醚類環氧樹脂為E51環氧樹脂。4.根據權利要求1所述的一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，其特征在于，步驟(3)中混合液的注模操作在手套箱中完成。5.根據權利要求1所述的一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中脫泡是在真空烘箱中進行。6.根據權利要求1所述的一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中固化的時間為8-36小時。
【專利摘要】本發明涉及一種以聚硼氮硅烷為固化劑的耐高溫環氧樹脂的制備方法，包括：將聚硼氮硅烷前驅體小分子置于容器中，120-160℃油浴加熱，并在氮氣保護下攪拌6～12h，得到低交聯度的聚硼氮硅烷預聚體；將環氧樹脂與得到的聚硼氮硅烷預聚體在氮氣保護下，30-50℃均勻混合；將得到的混合液注入到模具中，在40-60℃脫泡；脫泡完全后在80-120℃下進行固化，固化完全后脫模制得以聚硼氮硅烷為固化劑的環氧樹脂固化物。本發明工藝簡單，制備的以聚硼氮硅烷為固化劑的環氧樹脂固化物具有優異的耐高溫性能。
【IPC分類】C08G59/40
【公開號】CN104910353
【申請號】CN201510299075
【發明人】余木火, 張晨宇, 韓克清, 王書豪, 劉勇, 張銘遠, 星禧
【申請人】東華大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月3日