一种复合材料用邻苯二甲腈树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及邻苯二甲腈树脂及其制备方法。
背景技术
邻苯二甲腈实质可以用于各种应用.例如通过用邻苯二甲腈树脂浸渍填料例如玻璃纤维或碳纤维的复合材料可以用作例如汽车、飞机或船的材料。用于制备复合材料的方法可以包括，例如，将邻苯二甲腈和固化剂的混合物或通过该混合物反应的方法可以包括，例如，将邻苯二甲腈和固化剂的混合物或通过该混合物反应形成的预聚物与填料混合，然后使所得产物固化。韩国专利登记号0558158等中公开了这样的内容。
为了有效地实现用于制备复合材料的方法，需要邻苯二甲腈(作为单体)或可聚合组合物或由此形成的预聚物具有适当的熔融性和流动性。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种复合材料用邻苯二甲腈树脂。
本发明的目的之二在于提供一种复合材料用邻苯二甲腈树脂的制备方法。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
一种复合材料用邻苯二甲腈树脂，由式(1)双邻苯二甲腈单体化合物在一定条件下通过腈基的热加成聚合得到：
其中：R为：
在本发明的一个优选实施例中，所述一定条件是指：在高温高压条件下，且有催化剂存在的情况下，通过腈基的加成聚合而成。
在本发明的一个优选实施例中，所述式(1)双邻苯二甲腈单体化合物是通过酚羟基和硝基的亲核取代得到，具体反应式如下：
本发明由双邻苯二甲腈单体化合物(小分子单体，齐聚物或聚合物)在一定条件下通过腈基的热加成聚合而获得一系列热固性树脂。聚合形成的芳杂环体型网络结构与R本身所具有耐热刚性基团一起赋予了双邻苯二甲腈树脂优异的热稳定性。
本发明当中的邻苯二甲腈为含醚酮链节的邻苯二甲腈，之所以采用邻苯二甲腈为含醚酮链节的邻苯二甲腈是因为：
邻苯二甲腈自发聚合难，聚合温度高，分子链中引入醚酮链节，同时一定程度改善固化物内在的网络脆性。降低单体熔融温度，改善树脂成型工艺性能，在单体引入间苯二酚不对称结构使得混合物熔点低于任意组成物，醚酮链节重复度不等以使树脂分子量分布较宽。传统有机胺类催化剂工艺性差混入酚醛结构，充当催化剂。
固化前本发明的复合材料用邻苯二甲腈树脂性能见表1
表1
固化后本发明的复合材料用邻苯二甲腈树脂具有优异的耐温性树脂(Tg≥450℃，固化物500℃热失重≤5％)、耐烧蚀性和室温及高温力学性能。
附图说明
图1为本发明的实施例7的复合材料用邻苯二甲腈树脂及固化物红外光谱示意图。
图2为本发明的实施例7的复合材料用邻苯二甲腈树脂固化物热稳定性示意图。
图3为本发明的实施例7的复合材料用邻苯二甲腈树脂固化物热机械性示意图。
图4为本发明的实施例7的复合材料用邻苯二甲腈树脂固化物载荷位移曲线示意图。经800度处理后的粘接件，冷却后经拉伸测试，胶接强度无显著变化。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
实施例1
双邻苯二甲腈单体化合物制备：
实施例2
双邻苯二甲腈单体化合物：
实施例3
双邻苯二甲腈单体化合物：
实施例4
双邻苯二甲腈单体化合物：
实施例5
双邻苯二甲腈单体化合物：
实施例6
双邻苯二甲腈单体化合物：
实施例7
复合材料用邻苯二甲腈树脂制备
配方一:
工艺：
将4加入到反应瓶中，开动搅拌，再依次加入123，搅拌均匀后，开始加热升温，升温至80-82℃，瓶内液体出现回流时，开始计时，在此状态下，保温反应约24小时，反应时间到达后，停止加热，开始冷却，冷却至室温时，停止搅拌，物料静置，将不溶物沉淀，然后分离，制得的深褐色透明均匀溶液即为邻苯二甲腈树脂溶液。
实施例8
复合材料用邻苯二甲腈树脂制备
配方二:
工艺：
将4加入到反应瓶中，开动搅拌，再依次加入123，搅拌均匀后，开始加热升温，升温至80-82℃，瓶内液体出现回流时，开始计时，在此状态下，保温反应约20小时，反应时间到达后，停止加热，开始冷却，冷却至室温时，停止搅拌，物料静置，将不溶物沉淀，然后分离，制得的深褐色透明均匀溶液即为邻苯二甲腈树脂溶液。
实施例9
复合材料用邻苯二甲腈树脂制备
配方三:
工艺：
将4加入到反应瓶中，开动搅拌，再依次加入123，搅拌均匀后，开始加热升温，升温至80-82℃，瓶内液体出现回流时，开始计时，在此状态下，保温反应约30小时，反应时间到达后，停止加热，开始冷却，冷却至室温时，停止搅拌，物料静置，将不溶物沉淀，然后分离，制得的深褐色透明均匀溶液即为邻苯二甲腈树脂溶液。
实施例10
复合材料用邻苯二甲腈树脂制备
配方四:
工艺：
将4加入到反应瓶中，开动搅拌，再依次加入123，搅拌均匀后，开始加热升温，升温至80-82℃，瓶内液体出现回流时，开始计时，在此状态下，保温反应约20小时，反应时间到达后，停止加热，开始冷却，冷却至室温时，停止搅拌，物料静置，将不溶物沉淀，然后分离，制得的深褐色透明均匀溶液即为邻苯二甲腈树脂溶液。
实施例11
复合材料用邻苯二甲腈树脂制备
配方五:
工艺：
将4加入到反应瓶中，开动搅拌，再依次加入123，搅拌均匀后，开始加热升温，升温至80-82℃，瓶内液体出现回流时，开始计时，在此状态下，保温反应约24小时，反应时间到达后，停止加热，开始冷却，冷却至室温时，停止搅拌，物料静置，将不溶物沉淀，然后分离，制得的深褐色透明均匀溶液即为邻苯二甲腈树脂溶液。
实施例12
复合材料用邻苯二甲腈树脂制备
配方六:
工艺：
将4加入到反应瓶中，开动搅拌，再依次加入123，搅拌均匀后，开始加热升温，升温至80-82℃，瓶内液体出现回流时，开始计时，在此状态下，保温反应约26小时，反应时间到达后，停止加热，开始冷却，冷却至室温时，停止搅拌，物料静置，将不溶物沉淀，然后分离，制得的深褐色透明均匀溶液即为邻苯二甲腈树脂溶液。
上述复合材料用邻苯二甲腈树脂制备实施例与碳纤维MT700制成的复合材料的性能测试数据见表2。
表2
上述复合材料用邻苯二甲腈树脂制备实施例与单向碳纤维制成的复合材料的性能测试数据见表3
表3
表2和表3中的800℃烧蚀：
(1)烧蚀30s，材料整体基本没有变化；
(2)烧蚀60s，表面有少量碳层，材料整体破坏不明显；(3)都存在局部分层现象，可能是孔隙率过高导致。
层间剪切强度
800度处理：
(1)30s层间剪切强度下降20.79％；
(2)60s层间剪切强度下降68.27％。
