氰酸酯树脂基体：制备与应用

氰酸酯树脂是指具有两个或者两个以上氰酸酯官能团（—OCN）的酚衍生物，它在热和催化剂作用下发生三环化反应，生成高交联密度网络结构的大分子。氰酸酯树脂分子自聚合反应过程中含有两个—OCN官能团单体，经三元缩合形成的含三嗪环的网状聚合物。早在19世纪，就有人尝试用次氯酸的酯与氰化物反应及通过酚盐化合物与卤化氰反应获得氰酸酯，但最终并未成功，只得到了异氰酸酯和其他化合物。直到20世纪中期，才首度成功合成真正的氰酸酯。到20世纪80年代氰酸酯已成为一类先进的综合性能优良的热固性树脂，具有优良的力学性能、介电性能、耐热性能以及耐湿热性能，其韧性介于双马来酰亚胺或多官能环氧树脂和二官能环氧树脂之间，加工性能接近或与环氧树脂相当，成为当代先进树脂基复合材料结构制备的理想基体材料。目前，氰酸酯树脂主要应用在高速数字和高频印刷电路板、高性能透波材料和航空航天用高性能结构复合材料等方面。

1.3.4.1　氰酸酯树脂单体合成

氰酸酯单体的合成可以通过多种路径得到，其结构式如图1-4所示。

图1-4　氰酸酯单体结构式

有很多文献也对其进行了深入探讨，但真正意义上制备出耐高温热固性氰酸酯树脂并实现其商业化的方法是在碱性条件下，通过卤化氰与酚类化合物反应制得氰酸酯单体，反应式如下：(www.xing528.com)

ArOH+HalCN——ArOCN

式中：Hal可以是Cl、Br、I等卤族元素，不过通常采用的是常温下为固体、稳定性好、反应活性适中及毒性相对较小的溴化氰；ArOH可以是单酚、多元酚，也可以是脂肪族羟基化合物。

1.3.4.2　氰酸酯树脂的改性

氰酸酯树脂虽然具有耐热性、耐湿热性能、介电性能、工艺性能好的综合性能，可应用于先进复合材料中。但是在单独使用纯氰酸酯树脂时，其预聚体固化后生成的三嗪环结构高度对称，交联密度大，进而导致树脂固化物的脆性大，达不到材料的设计要求，该缺点也成为氰酸酯树脂广泛应用的障碍。因此，有关氰酸酯树脂的增韧改性是一个热点研究方向。目前关于氰酸酯树脂增韧改性的方法有很多，主要有以下几种：热固性以及热塑性树脂改性、橡胶弹性体改性、纳米粒子增韧改性、晶须改性以及不饱和化合物改性等。