复合材料氰酸酯树脂.ppt

第7章氰酸酯树脂氰酸酯树脂：含有两个氰酸酯基（—OC≡N）官能基的二元酚衍生物，通式为：N≡CO—Ar—OC≡N。发生环三聚反应，生成含有三嗪环的高交联密度网络结构的大分子
特性：低介电常数(2.8～3.2)、
小的介电损耗(0.002～0.008)、
高Tg(240～290℃)、低收缩率、
低吸湿率(<1．5％)、优良的力学性能和粘接性能。

具有与EP相近的加工性能，具有与BMI树脂相当的耐高温性能，具有比PI更优异的介电性能，具有与PF相当的耐燃烧性能。高速数字及高频用印刷电路板、高性能透波结构材料和航空航天复合材料用高性能树脂基体。7.1.1酚类化合物与卤化氰的反应
在碱存在的条件下，卤化氰与酚类化合物反应制备氰酸酯单体。
ArOH+XCN→ArOCN+HX
最常用是双酚A氰酸酯：

7.1.2酚盐与卤化氰反应
酚钠与卤化氰反应：
MO-Ar-OM+XCN→NCO-Ar-OCN+HX
7.1.3酚类化合物与碱金属氰化物的反应
Br2+NaCN+ArOH+TA→ArOCN+NaBr+TA•HBr
好处：省去制备易于挥发或升华、有剧毒的卤化氰，使总体工艺一步化、简单化，但增加了终产物氰酸酯的提纯难度。

7.2氰酸酯树脂的性能2.亲电加成
氰酸酯可与酸酐反应，生成亚氨基甲酸酯。加热/催化剂7.2.2环三聚反应及氰酸酯的固化机理
7.2.4工艺性能
良好的溶解性能及工艺性能，可以适应包括预浸料、树脂传递模塑、缠绕、挤拉、压力模塑和压缩模塑等各种加工方法的要求，可以用传统的复合材料加工设备加工。
7.2.5流变性能
热固性树脂的流变行为主要受到两方面的影响：
（1）一方面是温度的升高导致树脂黏度的下降；
（2）另一方面是固化反应过程中由于分子量的增加所引起黏度的增加。

7.2.6氰酸酯树脂固化物的性能
氰酸酯自聚形成的三嗪环结构的规整性好、结晶度高、交联密度较大，加上整个结构中有较多具有刚性的苯环结构，氰酸酯树脂固化物兼有高Tg和相对较高韧性。
1．力学性能
韧性：介于双马来酰亚胺和环氧树脂之间，强度和模量与二官能环氧树脂相当。
固化反应所引起的黏度增加超过了因温度升高所导致的黏度降低，因而树脂黏度上升。
2．热性能
树脂结构中含有热稳定性接近苯环的芳香对称三嗪环而具有较高的热稳定性。
3．介电性能
介电常数和介电损耗都比传统的高性能树脂如环氧树脂要低，且氰酸酯均聚物的介电常数无频率依赖性。
4．黏结性能与金属极好的黏结力；比环氧更优的耐湿热性能(约180℃)；加工、固化范围很宽；固化过程无低分子物放出，黏结操作无需高压；对表面润湿性较好；固化无收缩现象。
5．耐化学腐蚀性能
耐印刷线路板生产中的去脂剂、蚀刻剂、脱漆剂及其他化学品，也可耐结构复合材料遇到的航空油、压力油和颜料脱除剂等。

7.3氰酸酯树脂的应用1、高性能电路板：高的Tg(>200℃)、优越的介电性能、小的热膨胀系数(与芯片载体相当)、吸湿率小和易加工等。
氰酸酯基玻璃纤维(或石英纤维)增强复合材料基本上能满足这些要求。氰酸酯树脂将替代难以加工的聚酰亚胺树脂作为高性能电路板的基体。
2、机载雷达罩：要求基体树脂有优越的介电性能和足够的韧性。氰酸酯树脂的韧性不够，需增韧改性。
如BASF结构材料公司5575-2树脂，兼有优越的介电性能和韧性，可用于高性能机载雷达罩。Hexcel公司的561-55、561-66等系列树脂是一类高韧性的树脂，适用于制造航空、航天主受力件复合材料。7.3.1在电子行业中的应用
在电子工业的应用占70％，氰酸酯应用于印刷线路板的性能优势包括低介电损耗、低线性热膨胀系数及耐高温性能。氰酸酯树脂具有低的黏度，加入大量的导电或低线住热膨胀系数的惰性填料，应用于微电子产品封装材料。7.3.2在航空、航天、航海领域的应用
主要用作高性能透波材料，如飞机机翼处雷达罩、导弹前锥体的罩体、舰载的雷达天线罩。其优势在于损伤容限高、力学性能好、耐湿热性好、耐腐蚀性能优及介电性能优异等；氰酸酯树脂还以其抗微裂纹性能好以及低质量损耗性而被当成通信卫星的优选材料。
由于氰酸酯树脂热循环时结构尺寸稳定、耐热性能良好、电性能优异，所以CE／碳纤维复合材料已用于航天飞机的结构装备、多功能卫星车结构、空间光学仪器管、高温高压装置、高精度太阳光学望远镜、喷嘴等。CE具有很好的黏结性能，尤其对金属、玻璃和碳基体，故用作黏合剂的组分、微波应用的膜黏合剂等。还可用于波导材料、非线性光学材料的固定等，由于耐火焰、阻燃，而用于飞机内装饰材料等。介电常数ε
是表征电介质材料在电场作用下极化情况的参数，是保证天线罩材料电气性能的重要指标，对于半波壁天线罩，为保持一定的传输性能，材料的介电常数越小，天线罩壁所容许的相对厚度误差越大，因此在选用材料时，应尽量选用介电常数低的材料。