本发明涉及高分子材料,具体是一种高阻燃双马来酰亚胺及其制备方法。
背景技术:
1、抗高速冲击材料广泛应用于航空航天装备的防护。相比于钛合金(约4. 52 g /cm3)、结构钢(7. 85 g /cm3)、铝合金(约2. 7 g /cm3)机匣材料,复合材料机匣具有比重更轻(小于1.6/cm3)、比强度和比模量高、可设计性强、耐疲劳耐腐蚀性能优异等特点。
2、因此,采用耐冲击性能更好、质量更轻的的聚合物复合材料(如:碳纤维、芳纶、聚酰亚胺纤维符合材料)受到重视,但采用聚合物复合材料,耐热和阻燃性能都面临较大挑战。
3、综上,亟需开发比重轻,阻燃及耐热及耐寒性能优异的抗高速冲击复合材料,开发高阻燃、且具有高韧性的双来酰亚胺制备双来酰亚胺复合材料就显得非常必要。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种高阻燃双马来酰亚胺及其制备方法。具体是通过以下技术方案得以实现的:
2、一种高阻燃双马来酰亚胺的制备方法,具体包括如下步骤:
3、(1)苯基磷酰氯与对硝基苯乙醇按照(1:2.1)物质的量投料;将与对对硝基苯乙醇无质量相当的无水碳酸钾放入含有有机溶剂的反应釜中反应,登上橙色的反应混合物变成血红色,氯化钾沉淀;将所得反应混合物回流;在此期间后,滤出沉淀的氯化钾。在有效搅拌下将滤液倒入大量碎冰中;将分离出的黄色二硝基化产物(a)过滤,用冰冷的水洗涤,并干燥;
4、(2)将二硝基化合物(a)分散在无水乙醇中,无水乙醇中加入pd/c放入圆底烧瓶中,随后滴加水合肼,滴加完成后将所得反应混合物回流;过滤热黑色溶液以去除钯化炭;在有效搅拌下将滤液倒入大量冰冷的水中;过滤出二氨基化合物(b)的沉淀,用冰冷的水洗涤,并在室温下干燥;
5、(3)在室温下持续搅拌下,将二胺化合物(b)溶解在适量丙酮中;向该溶液中分批加入粉末状马来酸酐,形成黄色沉淀,并连续搅拌半小时;将其过滤并用冰冷的丙酮洗涤以去除丙酮可溶物质并干燥,得到黄色产物(c);
6、(4)将黄色产物(c)分散在适量丙酮的反应釜中;乙酸钠和乙酸酐加入反应混合物中并回流;将棕色溶液倒入大量碎冰中,得到黄色沉淀状的双马来酰亚胺;将材料过滤,用冰水洗涤,并在真空中干燥备用。
7、高阻燃高韧双马来酰亚胺合成路线图如图1所示。
8、进一步的,所述步骤(1)中有机溶剂为:二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、四氢呋喃中的1种或几种的组合。
9、进一步的,所述步骤(1)中有机溶剂用量与苯基磷酰氯的质量比为:0.8:1-1:1。
10、进一步的,所述步骤(2)中水乙醇用量为二硝基化合物(a)质量的0.8-1倍。
11、进一步的,所述步骤(2)中无水乙醇中加入pd/c的量为乙醇质量10%。
12、进一步的,所述步骤(2)中水合肼滴加量为1.3倍二硝基化合物(a)物质的量。
13、进一步的,所述步骤(3)中丙酮添加量二胺化合物(b)质量的1倍。
14、进一步的,所述步骤(3)中马来酸酐加入量为二胺化合物(b)质量的2.1-2.2倍。
15、进一步的,所述步骤(4)中乙酸钠加入量为1/10的黄色产物(c)物质的量。
16、进一步的,所述步骤(4)中乙酸酐加入量为1/10的黄色产物(c)物质的量。
17、进一步的,所述步骤(1)中所得反应混合物回流时间为12小时。
18、进一步的,所述步骤(1)中的干燥是在50℃下在热风炉中干燥24小时。
19、进一步的,所述步骤(2)中的回流是在85℃下回流12.5小时。
20、进一步的,所述步骤(4)中的回流是回流3小时。
21、一种高阻燃双马来酰亚胺,通过上述方法制备得到。
22、所述的高阻燃双马来酰亚胺在制备高抗冲高阻燃复合材料中的应用。
23、进一步的,所述制备高抗冲高阻燃复合材料,具体是将上述高阻燃高韧双马来酰亚胺(frbmi)与聚酰亚胺纤维、碳纤维、芳纶纤维复合,制备复合材料。
24、与现有技术相比,本发明创造的技术效果体现在:
25、(1)本发明制备得到的frbmi具有不然特性,且易于固化,耐热温度高。
26、(2)本发明制备得到的frbmi与纤维复合易燃具有不然特性,且耐热及力学性能优异。
27、(3)本发明的方法制备容易,易于工业化生产。
1.一种高阻燃双马来酰亚胺的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中有机溶剂为:二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、四氢呋喃中的1种或几种的组合。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中有机溶剂用量与苯基磷酰氯的质量比为:0.8:1-1:1。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中水乙醇用量为二硝基化合物(a)质量的0.8-1倍。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中无水乙醇中加入pd/c的量为乙醇质量10%。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中水合肼滴加量为1.3倍二硝基化合物(a)物质的量。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中丙酮添加量二胺化合物(b)质量的1倍。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中马来酸酐加入量为二胺化合物(b)质量的2.1-2.2倍。
9.一种高阻燃双马来酰亚胺,其特征在于,通过权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
10.权利要求9所述的高阻燃双马来酰亚胺在制备高抗冲高阻燃复合材料中的应用。