专利名称：一种氰酸酯/微胶囊树脂体系及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氰酸酯/微胶囊树脂体系及其制备方法。具体涉及一种将聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊填充到氰酸酯树脂体系，通过微胶囊对其囊芯材料的缓释作用来调节氰酸酯树脂反应速率的一种新型氰酸酯树脂体系及其制备方法，属于高性能复合材料领域。
背景技术：
氰酸酯(CE)树脂是80年代开发的一类兼具有结构和功能性的新型高性能热固性树脂，其单体含有两个或两个以上氰酸酯(-0CN)官能团。由于CE树脂具有特殊的结构和反应性，因此其固化物具有一系列突出的优点，如高耐热性、低吸湿率、优异的介电性能、非常低的介电常数(e=2. 6 3. 2)和介电损耗(tgd = 0. 001 0. 008)等。因此CE树脂在军事、航空、航天、航海、电子元器件等方面具有巨大的潜力。目前，CE树脂被认为是制备结构 /功能一体化材料方面最具应用潜力的高性能热固性树脂。尽管CE树脂具有优异的综合性能，但其应用还是受到极大限制，其中CE单体的固化反应温度高，反应时间长是其主要缺点之一。该缺点导致固化物残余应力大，在使用过程中易被破坏，材料的服役可靠性变差。我们知道，对热固性树脂而言，树脂的固化工艺至关重要，因为它直接决定树脂固化交联网络的结构和交联度，从而决定材料的最终性能。因此，为改善CE的固化工艺，人们进行了大量的研究工作，通常加入催化剂可以明显降低CE 的固化温度，提高固化反应速率。研究结果表明，有机锡化合物等是CE的有效催化剂。但是对CE而言，催化剂的加入却引发新的问题，即固化反应速率快，树脂固化程度不均勻、固化物的性能尤其强度降低等。显然，如何有效降低CE固化反应温度并有效减缓CE固化反应速率对于拓展CE树脂应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固化反应温度及反应速率可控，固化后具有良好力学性能的氰酸酯/微胶囊树脂体系及其制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种氰酸酯/微胶囊树脂体系的制备方法，以b为重量单位，将IOOb的氰酸酯在80 100°C的温度下熔融，加入0. 125 恥的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，在100 120°C的温度及搅拌条件下，反应30 120 分钟，得到含有微胶囊的氰酸酯预聚体系；将该体系注入经预热且涂有脱模剂的模具中，真空脱气后，再按工艺120°C /2h + 150°C /2h + 180°C /2h + 200°C /2h进行固化处理。本发明所述的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，为公开号为CN 1015806M的中国发明专利提供，其制备方法为采用原位聚合法，以尿素、甲醛为主要壁材原料，以催化剂有机锡化合物为主要囊芯原料，以水为反应介质，选择不同种类的表面活性剂，通过控制一定的转速，调节反应溶液体系的P H值为4 5，反应温度在3 O 5 (TC，反应2 4 小时后，合成得到聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊；将反应产物经水/丙酮洗涤、抽滤、干燥后得到白色的微胶囊粒子。其有机锡化合物为二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二丁基锡-氰酸酯化合物；所述的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，其粒径为0. 5 1000 μ m, 壁厚为0. 1 60 μ m。按本发明所述制备方法得到的一种氰酸酯/微胶囊树脂体系，其原料组成和配比为氰酸酯100b，聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊0. 125飞b，b为重量单位。微胶囊是利用成膜材料把具有分散性的固体物质、液体或气体包覆形成一种 “核-壳”结构的微小粒子，它对囊芯可以起到保护、控制释放等功能。与现有技术相比，本发明利用囊壁材料聚脲甲醛对囊芯催化剂有机锡化合物的缓释作用，实现对CE固化反应温度及反应速率的调节。得到的CE/微胶囊树脂体系固化后具有良好的力学性能，该树脂体系可用于制备航空航天用高性能复合材料、电子器件等。具体实施方法实施例一
按公开号为CN101580624的中国发明专利“聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊及制备方法”技术方案，得到粒径为0. 5 1000 μ m，壁厚0. 1 60 μ m,囊芯含量约60%的聚脲甲醛
包覆有机锡化合物微胶囊，其有机锡化合物为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡-氰酸酯。称取100g4，4'-二氰酸酯基二苯基丙烷于250ml烧杯中，在100°C下加热熔融后， 加入平均粒径为150Mm的聚脲甲醛包覆二月桂酸二丁基锡_4，4'- 二氰酸酯基二苯基丙烷化合物微胶囊0. 125,0. 25,0. 5、5g，搅拌条件下在10(Γ 20 预聚一定时间，得到含有微胶囊的CE预聚体系，将上述体系注入经预热且涂有脱模剂的模具中，于9(T10(TC下真空脱气 30min，按工艺 120°C /2h + 150°C /2h + 180°C /2h + 200°C /2h 进行固化。将制备好的材料在切割机上裁成所需尺寸后测试性能。有关性能数据见表1。表1为本实施例提供的氰酸酯(CE)/微胶囊树脂体系的反应性及CE/微胶囊树脂体系固化后性能。表中，1，凝胶时间用平板小刀法在空气氛围中测得；2，反应峰顶温度是通过DSC曲线得到，升温速率为10°C/ min，样品池N2流速为50ml/min。表1从表1中可以看出，在CE中加入150 μ m聚脲甲醛包覆的二月桂酸二丁基锡_4，4' - 二氰酸酯基二苯基丙烷化合物微胶囊后，树脂体系的反应温度降低，并且随着微胶囊含量的逐渐增加，树脂体系的凝胶时间和反应峰顶温度逐渐降低，这说明不同含量该微胶囊的加入可以通过缓慢释放囊芯来调节CE树脂反应性，并且固化后的CE/微胶囊树脂体系具有良好的力学性能。
实施例二
权利要求
1.一种氰酸酯/微胶囊树脂体系的制备方法，其特征在于以b为重量单位，将IOOb 的氰酸酯在80 100°C的温度下熔融，加入0. 125 恥的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，在100 120°C的温度及搅拌条件下，反应30 120分钟，得到含有微胶囊的氰酸酯预聚体系；将该体系注入经预热且涂有脱模剂的模具中，真空脱气后，再按工艺120°C /2h + 150 °C /2h + 180 °C /2h + 200 °C /2h 进行固化处理。
2.根据权利要求1所述的一种氰酸酯/微胶囊树脂体系的制备方法，其特征在于所述的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，其有机锡化合物为二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二丁基锡-氰酸酯化合物。
3.根据权利要求1所述的一种氰酸酯/微胶囊树脂体系的制备方法，其特征在于所述的聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊，其粒径为0. 5 1000 μ m，壁厚为0. 1 60 μ m。
4.采用权利要求1制备方法得到的一种氰酸酯/微胶囊树脂体系，其特征在于原料组成和配比为氰酸酯100b，聚脲甲醛包覆有机锡化合物微胶囊0. 125飞b，b为重量单位。
全文摘要
本发明公开了一种氰酸酯/微胶囊树脂体系及其制备方法。按重量计，将100份的氰酸酯在80～100℃下加热熔融后，把0.125～5份聚脲甲醛包覆的有机锡化合物微胶囊填充于CE树脂中，利用囊壁材料聚脲甲醛对囊芯催化剂有机锡化合物的缓释作用，实现对CE固化反应温度及反应速率的调节。得到的CE/微胶囊树脂体系固化后具有良好的力学性能，该树脂体系可用于制备航空航天用高性能复合材料、电子器件等。
文档编号C08L61/24GK102167822SQ201110051290
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者林超, 梁国正, 袁莉, 陈凤, 顾嫒娟 申请人:苏州大学