[發(fā)明專利]一種高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110173397.4
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112961498A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 襲鍇;韓慶文;梁馨
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/07;C08L83/08;C08L63/04;C08G59/14
• 代理公司: 南京申云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32274
• 代理人: 蘇秋麗;邱興天

本發(fā)明公開了一種高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。該制備方法為酚醛環(huán)氧樹脂與帶有氨基的硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，得到改性的酚醛環(huán)氧樹脂；將室溫硫化硅橡膠加入到改性的酚醛環(huán)氧樹脂中，混合均勻，然后加入室溫硫化硅橡膠的固化劑、催化劑以及環(huán)氧基團的固化劑與促進劑、復(fù)合填料后室溫放置，再加熱固化得到復(fù)合材料。將經(jīng)過化學(xué)改性的酚醛環(huán)氧樹脂在共固化交聯(lián)以后與硅橡膠無宏觀相分離現(xiàn)象，添加填料制備得到的復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、粘接性能、能滿足高低溫交變條件并且具有良好的耐燒蝕性能以及加工性能，在航空航天、導(dǎo)彈衛(wèi)星等領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

航天航空、飛行探月等空間環(huán)境條件苛刻，需要承受高低溫交變、耐燒蝕熱流大等苛刻要求，膠黏劑涂料、電子封裝等行業(yè)對樹脂整體性能要求嚴格，現(xiàn)有的樹脂體系很難滿足要求。硅橡膠具有耐高低溫性能優(yōu)異等優(yōu)點，但是純硅橡膠的粘接強度低，耐燒蝕性能差。酚醛環(huán)氧樹脂作為耐高溫材料具有較高的燒蝕殘?zhí)悸?，粘接強度高等特點，在耐溫膠黏劑、航天航空等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是單純的酚醛樹脂的耐溫性能較差，不能滿足高低溫交變的要求。

針對耐高低溫?zé)g防熱材料新型樹脂體系材料的迫切需要，酚醛改性有機硅橡膠樹脂可結(jié)合酚醛樹脂和硅橡膠的優(yōu)點，有望滿足空間高低溫交變環(huán)境及返回大氣層燒蝕防熱的需求。

中國專利CN110922765A公開了一種柔性耐熱可陶瓷化硅橡膠復(fù)合材料及其制備方法，通過將甲基乙烯基硅橡膠與其他無機填料以及助劑進行共混，制備得到的硅橡膠復(fù)合材料在中低溫下具有良好的力學(xué)性能，在高溫下具有較高的陶瓷轉(zhuǎn)化率和高溫殘留率，具有良好的熱防護性能。該專利將硅橡膠、填料、硫化劑以及增強纖維等通過雙輥開煉機以及平板硫化機混煉硫化制備硅橡膠復(fù)合材料，大量填料在混合過程中可能和硅橡膠出現(xiàn)相分離現(xiàn)象導(dǎo)致復(fù)合材料性能下降。

中國專利CN106893448B公開了一種高溫陶瓷化有機硅-酚醛環(huán)氧防腐涂料及其制備方法，通過硅烷偶聯(lián)劑提升有機硅樹脂對金屬基材的表面附著力和耐腐蝕效果，由A和B兩組分制備得到的防腐涂層在經(jīng)過高溫、火焰燒蝕等作用后形成陶瓷化殼體，起到保護作用。但是有機硅表面能低，酚醛環(huán)氧樹脂極性和溶解度差異較大，兩者在混合時往往會出現(xiàn)相分離，該專利將硅烷偶聯(lián)劑加入酚醛環(huán)氧樹脂體系進行一步法改性樹脂，雖加工工藝良好，操作方便，但可能一段時間后出現(xiàn)相分離，且在固化過程中更容易出現(xiàn)宏觀相分離導(dǎo)致材料的不均勻而降低材料的可靠性。

因此如何結(jié)合酚醛環(huán)氧樹脂以及硅橡膠兩者的優(yōu)勢，設(shè)計一種新型酚醛環(huán)氧樹脂硅橡膠復(fù)合材料體系，將特種材料應(yīng)用于航空航天、軍事衛(wèi)星等領(lǐng)域，這是許多高校以及企業(yè)亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中將硅烷偶聯(lián)劑和基體樹脂以及填料等簡單物理共混制備的復(fù)合材料在后期固化使用時會發(fā)生相分離，導(dǎo)致材料性能下降、難以滿足使用需求等問題。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，經(jīng)過化學(xué)改性的酚醛環(huán)氧樹脂在共固化交聯(lián)以后與硅橡膠無宏觀相分離現(xiàn)象，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低，操作便捷。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題在于提供一種高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、粘接性能以及耐熱性，能拓寬有機硅改性酚醛樹脂耐燒蝕材料在航天航空以及國防工業(yè)的應(yīng)用。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)酚醛環(huán)氧樹脂與帶有氨基的硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，得到改性的酚醛環(huán)氧樹脂；

(2)將室溫硫化硅橡膠加入到改性的酚醛環(huán)氧樹脂中，在0～120℃條件下混合均勻，然后加入室溫硫化硅橡膠的固化劑、催化劑以及環(huán)氧基團的固化劑與促進劑、復(fù)合填料后室溫放置，放置結(jié)束后加熱固化得到高相容性有機硅酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。反應(yīng)方程式如下所示：