氰酸酯树脂催化反应的研究

吕嘉木

(扬州天启新材料股份有限公司，江苏 扬州 211400)

氰酸酯树脂(Cyanate Ester Resin，简称CE)是指含有两个及以上-OCN官能团的酚类衍生物，它可以在一定条件下发生固化反应，形成高度交联的三维网络结构聚合物。由于氰酸酯树脂经过一定的加工后，其黏度、粘结性、寿命与印制电路板的工艺相匹配，因此这类聚合物主要应用于电子工业(PCB)，航空航天工业占有一小部分份额。但由于氰酸酯树脂自身固化时间长、固化温度高，苛刻的固化条件不但使得树脂结构内部存在较多的残余应力和残余应变[1]，造成材料耐久性、稳定性较差，更是制约了氰酸酯树脂的推广与使用。因此，找寻温和的固化条件成为氰酸酯树脂发展的必经之路，而高活性的催化反应正是解决此问题的关键途径。

1 氰酸酯树脂的固化机理

氰酸酯单体在常温下稳定。在受热时，氰酸酯吸收能量，由单体能级逐渐提升至活化态能级，分子内的C≡N键活性增强并断裂重组，在分子间形成三嗪环的稳定结构。

事实上，以上过程是很难发生的。由于纯的氰酸酯分子由单体能级升至活化态能级所需能量极大，以双酚A型氰酸酯为例，在150 ℃下加热48 h，单体转化率不足50%；在200 ℃下加热6 h，单体转化率仅达到70%～80%。鉴于纯氰酸酯的反应温度高、固化时间长等弊端，氰酸酯树脂催化反应的研究得以不断开展并趋于成熟。目前应用较多的催化剂包括：活泼氢催化剂、金属离子催化剂、有机锡催化剂等。

图1 氰酸酯单体自聚

2 氰酸酯树脂的催化反应

2.1 自催化反应

氰酸酯的自催化，是指在不加入其他催化剂的情况下，由氰酸酯单体本身完成催化反应。……