传统的双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)在航空航天复合材料领域应用广泛,但其固有的相分离和高固化温度问题制约了性能提升。通过分子设计将苯并噁嗪环、马来酰亚胺单元与氰基进行共价键整合,形成的三元复合结构能够实现以下优势:
• 苯并噁嗪基团提供零收缩固化特性
• 马来酰亚胺单元增强交联密度
• 腈基基团提升高温残碳率
该树脂的制备采用四步保护-脱保护策略:首先以3,3’-二羟基联苯二胺为原料,通过叔丁氧羰基(Boc)保护胺基后,与多聚甲醛、4-对氨基苯氧基邻苯二甲腈进行曼尼希缩合反应,构建含腈基苯并噁嗪骨架。采用三氟乙酸脱除保护基后,最终与马来酸酐在甲苯/DMF混合体系中完成酰亚胺化,具体工艺特点包括:
1. 温度梯度控制:缩合阶段90℃维持5小时,酰亚胺化阶段100℃回流脱水
2. 物料比优化:原料a/醛/腈基胺的摩尔比精确控制在1:4.2:2.1
3. 溶剂选择:四氢呋喃用于保护反应,甲苯/DMF体系用于缩合阶段
红外光谱在2229cm-1(腈基)、1712cm-1(酰亚胺)和949cm-1(噁嗪环)的特征峰证实了三元结构的存在。差示扫描量热法显示该树脂具有双重固化放热峰,固化起始温度降至195℃。热重分析表明:
• 5%热失重温度:462℃
• 玻璃化转变温度:340℃
• 800℃残碳率:70%
这类高性能树脂特别适合作为碳纤维预浸料基体,在连续碳化工艺中可减少界面缺陷。对比传统BT树脂生产厂家提供的产品,该材料在保持同等机械强度的同时,将工艺窗口拓宽了约30℃。
该工艺路线已通过公斤级放大验证,反应过程中采用的原料如4-对氨基苯氧基邻苯二甲腈等已实现规模化供应。值得关注的产业化要点包括:
• 连续脱水技术:建议采用分子筛脱水装置替代共沸蒸馏
• 溶剂回收系统:四氢呋喃和DMF的回收率需达到90%以上
• 微通道反应器:适用于关键的酰亚胺化步骤,可提高反应均匀性
我们具备从实验室研发到吨级放大的完整配套能力,自有中试车间配备3000L多功能反应釜和多套管道反应器系统,可承接各类高温高压硝化反应和连续精馏工艺的开发任务。目前在耐高温树脂生产领域已形成特色技术储备,能为客户提供从百公斤到数十吨级的定制化服务。
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