[發明專利]一種高模量含硅芳炔樹脂、復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010153493.8
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN113354821A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 黃發榮;唐均坤;袁蕎龍;周燕;駱佳偉;戴妮娉;劉曉天
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08G77/60
• 分類號: C08G77/60;C08L83/16;C08K7/06;C08J5/24
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;劉奉麗

本發明公開了一種高模量含硅芳炔樹脂、復合材料及其制備方法。本發明中含硅芳炔樹脂的結構特征是以三乙炔基苯為支化中心的樹狀支化結構。該含硅芳炔樹脂的制備方法包括下述步驟：(1)在惰性氣氛和催化劑存在的條件下，烷基格氏試劑和芳炔類化合物混合，反應，制得芳炔基格氏試劑；(2)步驟(1)制得的芳炔基格氏試劑與二氯代硅烷化合物進行聚合反應，制得含硅芳炔樹脂。本發明制得的含硅芳炔樹脂的粘度低，在有機溶劑中具有很大的溶解度，反應活性高；制得的含硅芳炔樹脂固化物模量高、耐熱性優異，可應用于高性能纖維復合材料的制備。

技術領域

本發明涉及一種高模量含硅芳炔樹脂、復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著航空航天和軌道交通領域的高速發展，對高速運動下使用的材料提 出輕量化和高性能化的要求，其中樹脂基復合材料由于輕質高強而受到關注， 而高溫、高強和高模量樹脂基復合材料也成為關注點之一。高模量樹脂基復 合材料不僅需要高模量纖維，而且需要高模量樹脂基體。

一般來說，樹脂基體的模量大多在2.5～4.0GPa，而纖維模量要高得多， 如碳纖維高達300GPa以上，因此纖維與樹脂復合時存在嚴重的不匹配問題。 研究和發展高模量樹脂基體是復合材料領域的重要方向。

含硅芳炔樹脂是指主鏈中含有-Si-C≡C-Ar-的熱固性芳炔樹脂，由于其具 有優異的耐熱性、良好的力學性能、介電性能和高溫陶瓷化特性，可作為耐 高溫材料、透波材料、半導體材料和陶瓷前驅體等而可應用于電子電氣工業、 航空航天工業等領域。目前，大多數報道的，例如中國專利申請 201910164734.6中含硅芳炔樹脂澆鑄體的彎曲模量僅為3.0GPa左右。

因此，本領域亟需開發一種樹脂粘度低，其固化物模量高，耐熱性能優 異的含硅芳炔樹脂。

發明內容

本發明為了克服現有含硅芳炔樹脂彎曲模量低的缺陷，而提供了一種高 模量含硅芳炔樹脂、復合材料及其制備方法。本發明的含硅芳炔樹脂在制備 過程中可通過炔基的部分格氏化來控制反應程度，更直接和更高效低地提高 炔基官能團的密度，進而提高樹脂固化物的交聯密度；制得的含硅芳炔樹脂 的粘度低，其固化物模量高，在有機溶劑中具有很大的溶解度，反應活性高； 制得的含硅芳炔樹脂固化物彎曲模量高，儲能模量(DMA測試)高；耐熱 性優異，可應用于高性能纖維復合材料的制備。

為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種含硅芳炔樹脂，其結構式如下：

其中，R和R’獨立地為氫、烷基、乙烯基或芳基；

x、y和z獨立地為0～3，且為整數；x、y和z中至少一個不為0；

R₁、R₂和R₃獨立地為氫或-C≡C-SiRR’-C≡C-TG；

TG為

情況說明：

本發明中，所述烷基較佳地為甲基或乙基。

本發明中，所述芳基較佳地為苯基。

本發明中，較佳地，所述x、y和z獨立地為0～2，例如，0、1或2。x、y和z中至少一個不為0的具體含義為x、y和z中可以有一個為0，也可以 有兩個為0，但是不可以同時為0。

本發明中，所述含硅芳炔樹脂的數均分子量Mn可為本領域常規，較佳 地為1000～2000，更佳地為1400～1800，例如1402、1396或1769。

本發明中，所述含硅芳炔樹脂的多分散指數可為本領域常規，較佳地為 1.4～2.5，更佳地為1.6～2.2，例如1.65、1.72或2.11。