一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法

摘要

本发明涉及一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，包括：将聚硼氮硅烷前驱体小分子置于容器中，120-160℃油浴加热，并在氮气保护下搅拌6～12h，得到低交联度的聚硼氮硅烷预聚体；将环氧树脂与得到的聚硼氮硅烷预聚体在氮气保护下，30-50℃均匀混合；将得到的混合液注入到模具中，在40-60℃脱泡；脱泡完全后在80-120℃下进行固化，固化完全后脱模制得以聚硼氮硅烷为固化剂的环氧树脂固化物。本发明工艺简单，制备的以聚硼氮硅烷为固化剂的环氧树脂固化物具有优异的耐高温性能。

权利要求

1.一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，包括：(1)将聚硼氮硅烷前驱体小分子置于容器中，120-160℃油浴加热，并在氮气保护下搅拌6～12h，得到低交联度的聚硼氮硅烷预聚体；

(2)将环氧树脂与步骤(1)得到的聚硼氮硅烷预聚体在氮气保护下，30-50℃均匀混合；

其中，聚硼氮硅烷预聚体与环氧树脂的质量比为1:10～5:10；

(3)将步骤(2)得到的混合液注入到模具中，在40-60℃脱泡；

(4)脱泡完全后在80-120℃下进行固化，固化完全后得到耐高温环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂。

3.根据权利要求2所述的一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述缩水甘油醚类环氧树脂为E51环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中混合液的注模操作在手套箱中完成。

5.根据权利要求1所述的一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中脱泡是在真空烘箱中进行。

6.根据权利要求1所述的一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中固化的时间为8-36小时。

说明书

一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于环氧树脂的制备领域，特别涉及一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法。

背景技术

[0002] 随着航空航天技术的迅速发展，对复合材料的性能提出更为严格的要求，与普通复合材料相比，基于航空航天用途的复合材料除了要满足基本的力学性能要求，还需要具有良好的耐高温性能。复合材料的耐高温性很大程度上取决于基体树脂的结构及固化体系的配方，而中国环氧树脂基体的研究和开发还存在较大的差距，加强对环氧树脂的开发，是适应我中国航空航天工业发展的迫切需要。

[0003] 作为世界范围内的重要的精细高分子材料之一，环氧树脂以其良好的综合力学性能、电绝缘性能、高粘合力、低收缩率以及反应机理清晰、成本低等特点，广泛应用在电子、化工、机械、航空航天、涂料、粘接等领域。然而，采用普通固化剂固化的环氧树脂由于其交联网络结构中含有易吸水的羟基，存在湿热稳定性差、介电性能差、耐高温性能差等问题，难以满足其在高温、高湿度等恶劣环境中的应用。为此，研究者们做了大量的工作，如对环氧树脂基体进行改性、开发新型环氧树脂固化剂、采用共混、共聚等方法对环氧树脂进行改性等。目前，通过研究开发一种耐高温的固化剂固化环氧树脂的方法来制备耐高温的环氧树脂基复合材料，是研究者们比较关注的问题。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，该方法工艺简单，可操作性强，得到的环氧树脂固化物具有优异的耐高温性。

[0005] 本发明的一种以聚硼氮硅烷为固化剂的耐高温环氧树脂的制备方法，包括：

[0006] (1)将聚硼氮硅烷前驱体小分子置于容器中，120-160℃油浴加热，并在氮气保护下搅拌6～12h，得到低交联度的聚硼氮硅烷预聚体；

[0007] (2)将环氧树脂与步骤(1)得到的聚硼氮硅烷预聚体在氮气保护下，30-50℃均匀混合；其中，聚硼氮硅烷预聚体与环氧树脂的质量比为1:1～5:10。

[0008] (3)将步骤(2)得到的混合液注入到模具中，在40-60℃脱泡；

[0009] (4)脱泡完全后在80-120℃下进行固化，固化完全后得到耐高温环氧树脂。

[0010] 所述步骤(2)中环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂。

[0011] 所述缩水甘油醚类环氧树脂为E51环氧树脂。

[0012] 步骤(3)中混合液的注模操作在手套箱中完成。

[0013] 所述步骤(3)中脱泡是在真空烘箱中进行。

[0014] 所述步骤(4)中固化的时间为8-36小时。

[0015] 以聚硼氮硅烷作为固化剂得到的耐高温环氧树脂，不仅可以克服环氧树脂基复合材料耐高温性能差的缺陷，同时保留基体优异的力学性能、电绝缘性能、高粘合力等特点，是航空航天领域的候选材料。

[0016] 有益效果

[0017] (1)本发明制备工艺简单，可操作性强，适合工业化生产；

[0018] (2)本发明选用聚硼氮硅烷作为固化剂，固化后的环氧树脂具有优异的耐高温性能。制备得到的环氧树脂经900℃高温处理后，残留质量随着聚硅硼氮烷含量的增加由9.20％提高到36.69％。

附图说明

[0019] 图1为浇注成型后的环氧树脂断面；其中，环氧树脂是实施例2中得到的；

[0020] 图2为高温氧化后的环氧树脂表面；其中，环氧树脂是实施例2中得到的。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0022] 实施例1

[0023] 取聚硼氮硅烷前驱体小分子于三口烧瓶中，120℃油浴锅中加热，并在氮气保护下搅拌6小时，得到低交联度的聚硼氮硅烷预聚体；将E51环氧树脂与聚硼氮硅烷预聚体按1:10的质量比在30℃混合，混合均匀后，在手套箱中，将混合液注模，并于40℃真空烘箱中脱泡，直至脱泡完全；升高烘箱温度为80℃，在真空条件下固化反应36小时，固化完全后脱模制得以聚硼氮硅烷为固化剂的环氧树脂固化物。

[0024] 实施例2

[0025] 取聚硼氮硅烷前驱体小分子于三口烧瓶中，140℃油浴锅中加热，并在氮气保护下搅拌9小时，得到低交联度的聚硼氮硅烷预聚体；将E51环氧树脂与聚硼氮硅烷预聚体按3:10的质量比在40℃混合，混合均匀后，在手套箱中，将混合液注模，并于50℃真空烘箱中脱泡，直至脱泡完全；升高烘箱温度为100℃，在真空条件下固化反应18小时，固化完全后脱模制得以聚硼氮硅烷为固化剂的环氧树脂固化物。

[0026] 实施例3

[0027] 取聚硼氮硅烷前驱体小分子于三口烧瓶中，160℃油浴锅中加热，并在氮气保护下搅拌12小时，得到低交联度的聚硼氮硅烷预聚体；将E51环氧树脂与聚硼氮硅烷预聚体按5:10的质量比在50℃混合，混合均匀后，在手套箱中，将混合液注模，并于60℃真空烘箱中脱泡，直至脱泡完全；升高烘箱温度为120℃，在真空条件下固化反应8小时，固化完全后脱模制得以聚硼氮硅烷为固化剂的环氧树脂固化物。