有機矽改性環氧樹脂的幾個特性介紹

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有機矽改性環氧樹脂的幾個特性介紹

房東：三哥
發表時間：2019-06-19

環氧樹脂有諸多方面的優點，如耐腐蝕性、電絕緣性、可粘結性以及較好的加工工藝性。然而，由於環氧樹脂是交聯密度很高三維網狀結構的熱固性樹脂。其固化產物的內應力大、開裂應變低、材料的脆性大、很低的剝離強度和耐衝擊強度，這些缺點極大的限制了環氧樹脂在一些高科技高性能領域上的使用範圍。有機矽對環氧樹脂的改性我們可以分為物理共混和化學共聚兩種。通過有機矽改性的環氧樹脂可以生成類似於無機矽酸鹽的立體網狀結構，能夠在很大程度上改善純環氧樹脂的一些缺點，對環氧樹脂綜合性能的提高能夠起到很大的促進作用。
物理共混改性
物理共混改性首先要選擇合適的有機矽與環氧樹脂，然後按照一定的化學計量比將有機矽與環氧樹脂相互混合，且兩者之間不發生化學反應。然後再向混合體系中添加適量的固化劑、固化促進劑、偶聯劑等其他添加劑，使混合體系固化成型，製備出滿足使用要求的有機矽改性環氧樹脂的固化產物。但是由於兩者溶度參數有較大不同，有機矽在7.3到7.5之間，環氧樹脂是10.09 。僅通過物理共混的方法得到的共混物，由於有機矽相和環氧樹脂相的相容性差，在兩相間易發生相分離，分散相分佈於連續相中間，形成非均相體係也被稱為“海島”結構。
按照物理共混的方法來製備固化物體系，選擇的基體樹脂為環氧樹脂，選擇的改性有機矽為二甲基二乙氧基矽烷，實驗結果得出，二甲基二乙氧基矽烷幾乎完全從環氧樹脂基體中分離出來，兩相間相互作用力較差，造成了樣品的性能不好。蘇倩倩等人的實驗所得結果，通過物理共混方法所得的固化物的拉伸強度、斷裂伸長率和Tg值分別為42.60 MPa、8.9%
和130 ℃。但是該實驗僅考察了DMDES和環氧的配比問題，考察的方向單一。
為提高雙酚A型環氧樹脂固化物的韌性及耐熱性能，也採用過二甲基二氯矽烷與二氯聚二甲基矽氧烷的混合物來對體系進行改性，製備出了性能優良適用於電子封裝領域的環氧基複合材料。Minagawa Naoaki採用聚矽氧烷來向體系中引入有機矽，來增強該系體系的耐熱性能，該試驗所選用的有機矽自身是有芳基基團存在的，使其具有極性可以和環氧樹脂發生強烈的物理作用，提高了兩者之間相容性，進而提高了環氧樹脂的熱穩定性能。從改善有機矽與環氧樹脂的相容性角度出發，通過向體系中引入矽烷偶聯劑的方法來對環氧樹脂進行改性，該研究選用了KH-042、KH-560、KH-792等五種不同的矽烷偶聯劑對環氧樹脂進行改性，並研究了偶聯劑的引入對材料的耐熱性能的影響。由於KH-560同時能與環氧樹脂和有機矽樹脂的活性基團進行化學反應，相容性提高而使內應力降低，其對改性體系的耐熱性能的提高程度優於其他的偶聯劑。
化學共聚改性
化學改性方法就是利用共聚的方法使有機矽與環氧樹脂參加化學反應最終生成嵌段共聚物或接枝共聚物。其中有機矽能夠參與化學反應的基團有羥基、氨基和烷氧基等，環氧樹脂主鏈上的環氧基團與有機矽上的官能團結合。通過化學改性的方法，在改性的固化物的結構中接入了高鍵能的Si-O鍵，進而提高了環氧樹脂的綜合性能。
關於環氧樹脂改性方面的研究，選擇改性劑為環氧基苯基矽油，成功製備出了有機矽改性環氧樹脂的絕緣膠，通過在PEPDMS的結構中引入苯基，來改變環氧樹脂與有機矽之間的溶度參數的差異，進而增大兩者的相容性，起到了增韌的效果。同時，在高溫條件下，隨著環氧基苯基矽油添加量的增加，體系的介質損耗也隨之降低。所得改性樹脂固化體系擁有優異耐熱性能、力學性和電絕緣性，尤其可作為變壓器、絕緣子等電子電器產品的封裝材料和其他絕緣結構材料使用。
選取帶端基氯的有機矽聚合物提高EP 的性能，在固化體系的結構中引入了高鍵能的Si-O 鍵，所得材料的力學性能和熱穩定性均在不同程度上有所增強。其改性環氧樹脂結構如圖1-2 所示。

通過化學改性的方法對環氧樹脂進行改性，選用的改性有機矽為甲基三甲氧基矽烷和KH-560單體，採用聚酰胺650和聚酰胺115為固化劑。改性後的體系在耐熱性及防水兩方面都有顯著的提高，而且固化後在塗層固化物同時具有兩種不同特性。與底材料接觸的塗層底面保持了原來的附著力，而表面具有高憎水性，可以起到防腐蝕的功能。劉文艷也採用化學改性的方法製備出了改性的水分散體系。選用的基體樹脂為環氧樹脂，有機矽改性劑為乙烯基三乙氧基矽烷。同時因在EP中接入有機矽使得產物的Tg降低，但最大熱失重速率溫度，殘灰率都有顯著提高。並且在無固化劑的同時也可以自固化得到性能優異的塗膜。有機矽改性EP能夠在很大程度上改善了EP內應力，大大提高了它的耐熱性的同時增加了韌性等，從而更進一步地實現各個領域對高分子復合材料的性能上的更高要求。

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