環(huán)氧樹脂基體的分子結(jié)構(gòu)中含有大量羥基鞥極性基團(tuán),吸濕性高,使其復(fù)合材料制品在濕熱條件下的力學(xué)性能、介電性能急劇下降。氰酸酯是一類端基帶有-OCN官能團(tuán)的熱固性樹脂,由于氧原子和氮原子的電負(fù)性高,具有共振結(jié)構(gòu),同時(shí)碳氮原子間的鍵能較低,易打開,使其受熱后可直接聚合或環(huán)氧樹脂等含活潑氫的化合物發(fā)生共聚反應(yīng),且賦予該樹脂優(yōu)良的介電性能、良好的力學(xué)性能和耐濕熱性能。應(yīng)用氰酸酯樹脂改性環(huán)氧樹脂可大大提高固化樹脂的濕熱性能,明顯提高其耐沖擊性能等。應(yīng)用氰酸酯樹脂固化環(huán)氧樹脂制得的復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子、電器、航天航空等許多領(lǐng)域。 氰酸酯與環(huán)氧樹脂的共固化反應(yīng)十分復(fù)雜,反應(yīng)歷程存在爭議,但目前普遍認(rèn)為其中的共固化反應(yīng)機(jī)理包括:首先是氰酸酯發(fā)生自聚反應(yīng)形成三嗪環(huán),環(huán)氧基與氰酸酯基共聚形成惡唑烷啉,然后三嗪環(huán)與剩余的環(huán)氧基反應(yīng)形成異氰脲酸酯,異氰脲酸酯還可進(jìn)一步與環(huán)氧基反應(yīng)生成惡唑烷酮,同時(shí)惡唑烷啉是反映中間體,在高溫下全部異構(gòu)化為惡唑烷酮,因此最終固化物網(wǎng)絡(luò)主要包括三嗪環(huán)、異氰脲酸酯和惡唑烷酮等五元、六元環(huán)。 氰酸酯與環(huán)氧樹脂間的共固化反應(yīng)是在一定條件下進(jìn)行的,因此影響最終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和性能的因素也很多。氰酸酯固化環(huán)氧樹脂可在無催化劑的條件下完全固化,也可在催化劑存在下固化。無催化劑時(shí)反應(yīng)較慢,故催化劑能明顯促進(jìn)固化反應(yīng),降低固化溫度,縮短固化時(shí)間,所以氰酸酯改性環(huán)氧樹脂反應(yīng)中一般多使用催化劑。催化劑有多種,如有機(jī)金屬鹽、酸堿復(fù)合體系、咪唑類等,催化劑的加入一般對(duì)共固化反應(yīng)機(jī)理影響很大,但最終產(chǎn)物組成存在著一定的差異,這可能是在氰酸酯固化環(huán)氧樹脂的過程中存在各種反應(yīng),而催化劑對(duì)各種反應(yīng)的促進(jìn)作用不同。從而改變了生成物的組成,影響樹脂固化物的力學(xué)性能及其熱穩(wěn)定性。因此了解催化劑的催化活性和反應(yīng)產(chǎn)物的影響,對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有重要意義。 |