[發(fā)明專利]一種氰酸酯-環(huán)氧樹脂-POSS雜化樹脂的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910081259.2
• 申請(qǐng)日: 2009-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN101565545A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李齊方;陳廣新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L79/04
• 分類號(hào): C08L79/04;C08L63/00;C08K5/5415
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氰酸酯-環(huán)氧樹脂納米雜化材料的一種制備方法，屬于有機(jī)高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，信息處理和信息傳播高速化，設(shè)備小型化，迫切希望提供一種具有較高耐熱性和超低介電性能的印制線路復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂由于具有加工性能好、價(jià)格便宜、貨源充足、綜合性能優(yōu)秀等特點(diǎn)成為目前廣泛應(yīng)用的印制線路復(fù)合材料。但是近年來為了適應(yīng)超薄微納米印制線路基板領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)復(fù)合材料的需求，進(jìn)一步提高環(huán)氧樹脂的耐熱性和介電性能，特別是降低在寬頻范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗，成了當(dāng)前需要主要解決的問題。單純通過環(huán)氧樹脂的分子設(shè)計(jì)很難使耐熱性和介電性能同時(shí)得到大幅度提高。目前廣泛采用的方法之一是氰酸酯改性環(huán)氧樹脂，因?yàn)榍杷狨渲哂休^好的耐熱性能和低介電常數(shù)，同時(shí)具有一定阻燃性能。但是環(huán)氧樹脂-氰酸酯復(fù)合材料由于環(huán)氧樹脂的存在，介電性能雖有改善但是并不顯著，耐熱性的提高也受到限制，氰酸酯的加入可以降低介電常數(shù)但是復(fù)合體系的耐沖擊性受到很大的影響。而且吸濕率較高。這是環(huán)氧樹脂-氰酸酯發(fā)展過程中最為突出的一個(gè)問題。

多面體低聚硅倍半氧烷(POSS)是一種近年來在國際上受到廣泛關(guān)注的聚合物增強(qiáng)材料，由POSS改性聚合物制備的有機(jī)-無機(jī)納米雜化結(jié)構(gòu)材料體系與傳統(tǒng)的納米復(fù)合材料相比有三大優(yōu)點(diǎn)：(1)無機(jī)納米顆粒和空穴在體系中具有均勻的分散度；(2)POSS的有機(jī)官能團(tuán)可以與基體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成的顆粒與本體間的表面結(jié)合力大大強(qiáng)于傳統(tǒng)的物理機(jī)械摻混的表面結(jié)合力；(3)可以通過控制合成條件來控制無機(jī)納米顆粒的尺寸，進(jìn)行分子組裝，從而達(dá)到控制所需材料宏觀性質(zhì)的目的。這種新的改性傳統(tǒng)聚合物的方法已經(jīng)成為目前新一代聚合物的研究熱點(diǎn)。籠型倍半硅氧烷以其優(yōu)越的性能用于很多領(lǐng)域的研究，尤其在改性聚合物、制備新的有機(jī)-無機(jī)雜化新材料方面被廣泛的應(yīng)用。籠型POSS可通過支化、接支、共聚或共混等共聚合反應(yīng)添加到材料中，制備出新型的雜化材料。

將納米籠型硅氧烷齊聚物與氰酸酯、環(huán)氧樹脂進(jìn)行原位復(fù)合，由于氰酸酯基團(tuán)和環(huán)氧官能團(tuán)具有反應(yīng)性可以解決有效二者的相容性問題，形成均勻分散的低密度納米雜化材料，而納米籠型倍半氧硅烷所具有的獨(dú)特物理及化學(xué)結(jié)構(gòu)使得基體的力學(xué)性能、熱性能、介電性能、耐吸濕性能顯著提高，可以大幅度提高電子印刷線路板材料的性能。目前難以解決的環(huán)氧樹脂-氰酸酯體系在增韌的同時(shí)，耐熱性、機(jī)械性能、介電性能降低的問題，用籠型硅倍半氧烷(POSS)對(duì)氰酸酯樹脂及其氰酸酯與環(huán)氧樹脂共混物進(jìn)行雜化改性，開發(fā)出應(yīng)用于電子領(lǐng)域、具有優(yōu)異的耐熱性和介電性能、同時(shí)綜合力學(xué)性能較佳的高性能環(huán)氧樹脂-氰酸酯-POSS基復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)以上問題提供一種以籠型倍半硅氧烷為改性劑的氰酸酯-環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的制備方法，該方法能使籠型倍半硅氧烷以分子級(jí)水平分散于樹脂基體中，改善納米粒子與樹脂基體的相容性問題，從而在提高材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及熱分解溫度的同時(shí)還降低了材料的介電常數(shù)和介電損耗，提高了材料的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，使所得的雜化材料具有較好的熱性能，機(jī)械性能和介電性能。本發(fā)明提供了一種制備納米粒子改善復(fù)合材料的介電性能和熱性能制備方法，在電子信息材料領(lǐng)域、樹脂基復(fù)合材料等領(lǐng)域具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明提供了一種一種氰酸酯-環(huán)氧樹脂-POSS雜化樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：氰酸酯樹脂和環(huán)氧樹脂混合溶于有機(jī)溶劑中，配成80wt％-85wt％固含量的溶液，加入籠型倍半硅氧烷，充分混合均勻，常溫下預(yù)反應(yīng)2-5小時(shí)，制成聚合物雜化樹脂原液；加入固化劑以及催化劑后將溶液倒入容器中，在40℃-60℃抽真空除溶劑，然后倒入預(yù)熱的模具中，在160℃-200℃抽真空，固化1-2小時(shí)，繼續(xù)在200～260℃后固化1-2小時(shí)，成型即得氰酸酯-環(huán)氧樹脂-POSS雜化固化物；其中10％～80％的氰酸酯，10％～80％的環(huán)氧樹脂，1％～20％的籠型倍半硅氧烷，1％～10％的固化劑，1％～10％的催化劑。

氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂，多官能團(tuán)氰酸脂，雙酚M型氰酸脂，雙酚E型氰酸脂中的任意一種或多種。

所述的環(huán)氧樹脂為雙酚F型環(huán)氧樹脂，鄰甲酚醛型環(huán)氧樹脂，溴代雙酚A型環(huán)氧樹脂，多官能度環(huán)氧樹脂，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂之一種或多種。

籠型倍半硅氧烷為氨基籠型倍半硅氧烷，異丁基籠型倍半硅氧烷，苯基籠型倍半硅氧烷，乙烯基籠型倍半硅氧烷、環(huán)氧基籠型倍半硅氧烷之一種或多種。

固化劑為雙氰胺，催化劑為2-甲基咪唑，辛酸錳，辛酸銅，乙酰丙酮銅，辛酸鋅之一種或多種。