[發明專利]硅炔樹脂改性聚硼硅氮烷復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410345947.6
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104151840A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 周權;倪禮忠;徐志飛;沈康;陳明鋒
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L83/14
• 分類號: C08L83/14;C08L83/16;C08K7/00;C08K7/14;C08J5/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于高性能樹脂基復合材料改性及制備技術領域，特別涉及一類硅炔樹脂改性聚硼硅氮烷復合材料及其制備方法。?

背景技術

近年來，硅炔雜化聚合物已成為高分子材料科學研究中最活躍的領域之一，國內外學者在該領域的研究取得了豐碩的成果，有些材料已在航空航天、高壓容器、汽車摩擦材料等領域獲得了廣泛的應用。硅炔樹脂是一類應用廣泛的含硅材料，主鏈中Si元素的引入使得聚合物具有優異的耐熱性能、高溫抗氧化性能和介電性能等。炔基或Si-H基團的存在使得聚合物具有很好的反應活性，能夠在較低的溫度條件下發生固化反應，得到的固化物交聯密度適中，性能優異。其在耐高溫材料、光電材料、陶瓷先驅體等方面具有廣泛的應用前景。?

Su等用氫化聚硅氮烷(hydridopolysilazane，HPZ)和B₃N₃H₆?脫氫耦合反應合成了硅硼碳氮（PBSZ）；Müller等用聚甲基乙烯基硅氮烷(polymethylvinylsilazane，PMVS)和二甲基硫醚硼烷(boranedimethylsulphide，H₃B-SMe₂)硼氫化反應合成出?PBSZ。Itoh等通過MgO催化苯基硅烷與間二乙炔基苯的脫氫反應合成一系列含Si-H鍵的耐高溫樹脂;?Bernd?Wrackmeyer等利用三烯丙基硼烷與甲基硅烷反應合成了一系列具有特定性能的雜環化合物，引入的硼提高了材料的耐熱性能。硅炔樹脂通過?Diels-Alder反應、硅氫加成等反應可以交聯固化形成稠芳環或共軛烯的高度交聯結構，因此具有優異的耐熱性能。?

華東理工大學陳明峰等設計合成了聚硼硅氮烷（ZL201210003339.8），該方法中將無機元素B引入硅炔雜化聚合物結構中，利用B與Si原子的協同作用，提高材料的耐熱性能。?

本發明采用硅炔樹脂改性聚硼硅氮烷復合材料及其制備方法，以滿足新一代高性能結構復合材料在航空航天、高壓容器、汽車摩擦材料等領域的應用要求。此復合材料的特點為：（1）25℃條件下具有較高的彎曲強度。（2）具有優異的耐熱及熱氧化性能。（3）25℃條件下具有較好的耐水性能。?

發明內容

要解決的技術問題。?

聚硼硅氮烷含有無機元素Si和B，利用二者的協同作用，可以提高材料的耐熱性能。但此聚合物中，炔基鍵含量少，固化物的交聯密度低，所以耐熱性能有待進一步改善。另外，聚硼硅氮烷與增強材料的粘結性能較差，導致其復合材料的力學性能差。本發明針對所述的聚硼硅氮烷存在的問題，提出一類硅炔樹脂改性聚硼硅氮烷復合材料及其制備方法。利用硅炔樹脂中含有的大量C≡C和Si-H基團，可以和聚硼硅氮烷的端炔基和Si-N進行反應，在較低的溫度交聯固化，提高固化物的交聯密度，提高改性樹脂體系與增強材料的粘結力，從而既改善了改性樹脂耐熱性能、加工性能等，并且提高了其玻璃纖維增強復合材料力學性能的雙重目標，進一步拓寬了所述聚硼硅氮烷在航空航天、高壓容器、汽車摩擦材料等領域的應用。?

技術方案。?

本發明的技術特征在于所述的聚硼硅氮烷為苯硼酸-硅氧烷-亞氨基線型聚合物，其具有如下結構式：?

??

?其中：（1）R₁、R₂為氫原子、烷基或芳基；（2）n為1的整數。?

（3）Ar為,?,?或三種的混合物。?

本發明所述的硅炔樹脂為一類分子主鏈結構中含有C≡C和Si-H基團的雜化聚合物，其具有如下結構式：?

?其中：（1）R₃、R₄為氫原子、烷基或芳基；（2）n為1的整數。?

?本發明另一目的是提供一種制備所述硅炔樹脂改性聚硼硅氮烷復合材料及其制備方法，其特征如下:?

（1）按一定比例（質量分數）稱取硅炔樹脂、聚硼硅氮烷和斜紋玻璃纖維布;?

（2）將兩種樹脂充分混合均勻后，將斜紋玻璃纖維布完全浸漬于樹脂中;

（3）將充分浸漬好的斜紋玻璃纖維布置于壓力成型機中，按照一定的固化成型工藝制備復合材料。