秦华宇吕　玲 梁国正　闫福胜　王志强　张明习

摘要：本文研究了环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂体系的物理性能、反应性以及E-玻璃布和T-300复合材料的力学材料的力学性能和介电性能。
关键词：氰酸酯树脂　环氧树脂　复合材料

ABSTRACT　This paper discusses the physical property and activity of bisphenol-A cyanate ester system modificated by epoxy resin. Dielectric and mechanical properties of composite material made by E-glass fibercloth and T-300 fiber are discussed.

1　前　言

　　氰酸酯树脂(CE)以其优异的介电性能和良好的力学性能、耐热性和耐湿热性广泛应用于高性能结构/功能材料领域，如先进复合材料树脂基体、雷达天线罩和高速数字印刷电路板等方面^〔1-3〕。在大量商品化的氰酸酯树脂中主要以双酚A型氰酸酯树脂为主，因为它合成工艺简单，原材料价廉易得。其主要缺点是树脂固化物的脆性较大，制得的复合材料预浸料的铺覆性差。为此，需对其进行增韧改性。
　　目前主要用橡胶弹性体^〔4〕(如天然橡胶、氯丁橡胶、聚异戊二烯、端羧基丁腈等)、热塑性树脂^〔5〕(如聚碳酸酯)、聚砜、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯酸酯及聚酯等)、热固性树脂^〔6〕(如环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、带不饱和双键的化合物如苯乙烯、丙烯酸酯、不饱和聚酯树脂等)以及不同结构的氰酸酯树脂单体共混或共聚来实现对氰酸酯树脂的增韧^〔7〕。环氧树脂是一种工艺性和力学性能优异的树脂，本研究是用它改性氰酸酯树脂，在保持氰酸酯树脂介电性能和耐热性下降幅度较小的前提下使其工艺性和韧性得以改善。2　实验部分

2.1　原材料

　　实验所用原材料主要有双酚A型氰酸酯树脂(BCE)，自行合成；F-644酚醛环氧树脂，工业品，无锡树脂厂；E-51环氧树脂，工业品，无锡树脂厂；丙酮，工业品。

2.2　树脂的制备及性能测试

　　将BCE和环氧树脂按不同的比例进行混合，加热到110 ℃～120 ℃预聚10 min～15 min，倒出冷却至室温便得到改性的氰酸酯树脂体系。
　　经优化最后确定了两个配方：
　　配方Ⅰ：E-51环氧树脂：BCE=30∶70
　　配方Ⅱ：F-644环氧树脂：BCE=30∶70
　　树脂的溶解性试验是将树脂按1∶1比例溶于丙酮、乙醇溶剂中，放置在锥形瓶中观察树脂溶液是否有混浊、分层现象发生。
　　树脂的凝胶时间测试是将5 g树脂倒入试管中，在某一特定温度下测定其刚好凝胶为止的时间。

2.3　复合材料的制备及性能测试

　　将树脂和丙酮按配比1∶1配制成溶液，用碳纤维T-300进行缠绕和涂刷在E-玻璃布上，制得预浸料，待挥发份小于1%后铺层压板，压制工艺为在130 ℃停留15 min加全压，压力P=0.7 MPa，固化工艺为130 ℃/2 h+150 ℃/2 h+180 ℃/2 h+200 ℃/2 h，缓慢冷却至室温脱模。然后再在220 ℃后处理10 h。缓慢冷却到室温后在切割机上裁剪成所需尺寸的试样。
　　在DL-1000B电子拉力机上按GB 3357-82和GB 3356-82分别测试层间剪切性能和弯曲性能；在ZD10/90材料试验机上按GB 1447-83测试拉伸性能；在XCJ-40冲击性能试验机上测试冲击性能，试样尺寸为55 mm×6 mm×2 mm。
　　复合材料的耐湿热性测试是将层间剪切试样放在100 ℃的蒸馏水中，测定复合材料在不同时间下的吸水率和强度变化情况。

3　结果与讨论

3.1　树脂的物理性能

　　BCE树脂在常温下为熔点是80 ℃左右的白色至浅黄色结晶，当和少量环氧树脂经过一定温度和时间预聚后所得树脂为浅棕色透明粘稠状物，溶于丙酮、乙醇等普通溶剂，与其它树脂如不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等具有良好的相容性，它们的贮存稳定性良好，在室温下可存放3个月其性能变化较小。

3.2　反应特性

　　氰酸酯树脂受热后可直接发生聚合反应形成三嗪环，它与环氧树脂发生共聚反应，生成氰脲环、异氰酸酯环、唑烷环及三嗪环等，它们的反应机理非常复杂，主要反应式如下：