聚硅氮烷催化氰酸酯樹脂聚合反應

關鍵詞：氰酸酯；聚硅氮烷；催化聚合；高性能樹脂；低溫成型

氰酸酯樹脂是碳纖維增強復合材料的理想基體樹脂，主要用于高頻、高速通訊電子設備的印刷電路板、航空航天結構部件、飛機隱身結構、高性能先進雷達罩和衛星天線等[1-3]。氰酸酯樹脂中的極性基團―OCN固化后形成具有高交聯密度和對稱性的三嗪環結構，賦予了材料優異的力學性能、耐高溫性能、空間低逸氣性、高尺寸穩定性和耐高低溫交變等性能[4-8]。由于―OCN反應活化能高，需要在高溫條件（170℃以上）下才能固化，且固化后的高交聯密度結構導致材料脆性大。高溫的翹曲變形和內應力導致制件產生形變，影響了結構件的尺寸精度，造成材料服役穩定性差。同時，高溫固化的高能耗與低產能導致大尺寸、異形復合材料的制造和裝配困難極大，嚴重影響氰酸酯樹脂的發展與應用。

通常采用活潑氫化合物、過渡金屬化合物、有機錫化合物和紫外光激活等方法催化氰酸酯的聚合反應，通過對氰酸酯單體進行預聚合制備出氰酸酯預聚物，降低氰酸酯固化時的放熱量，控制固化反應過程[9-14]。Shimp等[15]研究表明，酚類與過渡金屬化合物的混合催化劑具有更高的活性，形成的金屬-π鍵活性中間體會進一步催化氰酸酯的聚合反應。Zhang等[16]將含有酚羥基的改性低聚倍半硅氧烷與氰酸酯固化，由于酚羥基對―OCN基團的催化作用，使得固化反應峰值溫度降低至134.7℃。

本課題組[17-19]曾報道了降低氰酸酯樹脂固化反應溫度的相關研究，但是，小分子催化劑最終會殘留在固化物中，造成內部缺陷，降低材料的結構穩定性。……