氰酸酯树脂结构与性能.ppt

tt 氰酸酯的结构与性能 主讲人：关丽涛 1 2 3 氰酸酯的结构 氰酸酯的结构与性能 氰酸酯的性能 目 录 氰酸酯的结构 氰酸酯的分子结构 氰酸酯树脂的种类很多，不同的结构会有不同的性能，但它们是固化聚合后生成三嗪环结构为主的网状高聚物，所以它们有着共同的特性。 氰酸酯树腊在加热和催化剂的作用下，可交联得到一种含三嗪(Triazine)环网状结构的聚合物。其重均分子量一般在2000左右。 三嗪环 氰酸酯的结构 氰酸酯主要生产厂家有法国的罗恩一普伦公司，美国赫氏( Hexcel)公司、德国巴斯夫(BASF)结构材料公司、美国陶氏( Dow)化学公司等。国内慧峰（上海慧峰科贸有限公司）研发生产有七种结构的氰酸酯单体，性价比远优于国外同类产品。其结构见下页 氰酸酯的结构与性能 氰酸酯的性能特点 与众多高性能树脂相比，氰酸酯树脂具有优越的加工工艺性能，与环氧树脂等树脂有良好的相溶性和聚合性，聚合物的机械性能、电气绝缘性能等综合性能名列前茅。 原因在于氰酸酯树脂在加热和催化剂的作用下，可共聚交联得到一种含三嗪(Triazine)环网状结构的聚合物，如图所示 三嗪环赋予氰酸酯的性能 本章节副题 正是该种结构赋予聚合物优异的介电性能，较高的玻璃化温度。同时该聚合物还具有低收缩率，优异的力学性能和粘结性能等，加工工艺性能接近环氧树脂。 固化的氰酸酯树脂分子网络结构中，同时含有大量的三嗪环及芳香环或刚性脂环，并且三嗪环与芳香环之间是通过醚键连接起来的，因此具有较好的耐热性、耐化学性，同时具有较好的抗冲击性和介电性能。图2是HF-1通过三嗪环共聚的聚合物的结构。 氰酸酯树脂的结构与性能 氰酸酯的结构与性能的关系 氰酸酯树脂的结构不同，其物理状态及工艺特性也有很大差异。 固化氰酸酯树脂网络分子结构中同时含有大量的三嗪环及芳香环或刚性脂环结构决定了其高玻璃化转变温度与高温下的高强度。 而三嗪环和芳香环之间是通过易旋转的醚键联结（约占联结点的67%）起来，因此固化氰酸酯树脂具有良好的韧性。 交联点是三官能度而不是一般热固性树脂的四官能度交联点，也有助于提高韧性。 结构中由于电负性的氧原子和氮原子对称地排布在正电的中心碳原子周围，以及三嗪环的对称性使其极性很小，避免了偶极极化，因此介电常数与介电损耗很小。 1 氰酸酯树脂的性能 力学性能 不论从氰酸酯树脂的弯曲应变、冲击强度、拉伸应变等方面看，它们都表现出极为优异的性能。氰酸酯树脂的弯曲应变和冲击强度能达到环氧和双马树脂的2～3倍，因此作为航空航天复合材料树脂基体，氰酸酯树脂具有优良的机械性能。 耐湿热性能 由于氰酸酯树脂固化物中不含有易水解的酯键、酰胺键等，分子链上的醚键在室温下几乎不受水分子作用，即使在高温下，受影响程度也不显著。同时其结沟中的环状结构由于有较大的空间位阻，大大增加了水分了扩散的阻力，从而保障了氰酸酯树脂固化物有良好的耐湿热性能。 粘接性能 氰酸酯树脂胶粘剂在商性能高温胶粘剂中的应用越来越形成对环氧树脂的挑战。氰酸酯树脂胶粘剂的优点包括：与金属极好的粘接力；比环氧树脂更高的湿热使用性能（约180℃）；加工、固化及性能范围更宽：固化时无低分子放出，所以粘接操作无需高压；对表面湿润性较好，固化无收缩现象。 耐化学腐蚀性能 氰酸酯耐化学腐蚀性能特别好，其均聚物可耐PCB生产中的去脂剂、蚀刻剂、脱漆剂及其它化学产品，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。Shimp比较了各种树脂的耐化学腐蚀能力，发现只自NaOH可侵蚀氰酸酯均聚物，使树脂表面皂化。 突出介电性能 值得一提的是氰酸酯树脂固化物具有优良的介电性能。 它具有比环氧树脂与BMI低的多得介电常数（2.5-3.0）和介电损耗因子(0.001-0.006)，并且在很宽的频率范围和温度范围内基本保持恒定。其原因在于： 1．氰酸酯树脂单聚体内含有数目相当的电负性的氧原子和氮原子，并且它们均匀地分布在中心碳原子周围，形成了对称结构。 2．固化物分子内缺乏质子提供体，排除了氢键存在的可能。 3．氰酸酯树脂在进行自聚反应时环化形成由三嗪环组成的网状结构，从而使大分子形成一个共振体。这种结构使氰酸酯树脂在电磁场作用下，表现出极低的介电损耗和低而稳定的介电常数。而且当频率发生变化时，这种分子结构对极化松弛等不敏感，因而氰酸酯树脂可应用于宽频率带(10K-100GK)的特点。 THANKS!!!