[發明專利]一種環氧改性有機硅樹脂耐高溫材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710186732.8
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106905703A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 李齊方;陳松
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L83/06
• 分類號: C08L83/06;C08L63/00;C08K5/5415;C08G59/14;C09D183/06;C09D163/00;C09D7/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及耐高溫樹脂材料，是關于一種環氧改性有機硅樹脂耐高溫材料制備方法以及制品。

背景技術

有機硅樹脂是一類由硅原子和氧原子交替連結組成骨架，不同的有機基團再與硅原子連結的聚合物的統稱。有機硅樹脂具有良好的耐熱性、耐水性、優良的電絕緣性及耐候性等特點，因而近年來發展較快，在電子、輕工、化工、航空航天等各個領域獲得了廣泛應用。但有機硅樹脂用作耐高溫材料的主要缺點是需高溫(150～200℃)固化，且固化時間長；另外在高溫時防腐能力較差，對基材的附著力差，耐有機溶劑性差，溫度較高時漆膜的機械強度不好，從而限制了它的應用。為了克服上述缺點，往往需對有機硅樹脂進行改性，使之具有較佳的綜合性能，以便獲得更廣泛的應用。化學改性是改善有機硅樹脂性能的主要方法，通過在有機硅分子鏈中引入其它結構的分子鏈或化學基團，可以使有機硅樹脂的性能發生變化，其中性能的改變與引入分子的性質有關，用不同化合物與有機硅樹脂分子發生反應就得到性能各異的有機硅樹脂。

環氧改性有機硅的研究是改性有機硅研究領域中較為重要的一類，環氧樹脂具有優良的粘接性能、力學性能、耐溶劑性以及成本低廉等優點，通過引入環氧基、羥基等極性基團對有機硅進行改性，可以彌補有機硅樹脂的缺點，尤其可以提高有機硅樹脂的附著力和機械。但是它們的溶度參數差異很大(環氧樹脂約為10.1，有機硅約為7.5)，因而它們的相容性較差，所以環氧改性有機硅樹脂材料的最重要解決的內容就是如何改善相容性。

如今最常使用的環氧樹脂有機硅類別主要有物理、化學改性。物理法操作較為簡便，使用混合攪拌裝置將兩者共混，固化后即可制得產物，然而分析表面形態可以看出，共混樣品中的環氧相與有機硅相界面清晰，相容性差，所以使用化學法共聚改性是比較好的改性方法。化學改性法主要是通過環氧樹脂上與有機硅上的活性基團直接化學連接來實現，但是化學法直接改性通常需要150℃以上的高溫長時間反應，反應效率低，能耗大。

本發明采用化學共聚改性法，通過制備硅烷化環氧樹脂預聚物間接改聚硅氧烷，從而達到改善相容性，降低反應溫度并具備優良機械性能，粘附性能與熱性能的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備環氧改性有機硅樹脂耐高溫材料的簡便方法。制備過程中，首先制備出硅氧烷化環氧樹脂預聚體，按照不同配比與羥基封端的聚硅氧烷混合均勻，再加入固化劑正硅酸乙酯以及催化劑二月桂酸二丁基錫交聯固化，最終干燥除去溶劑，制備出粘結性強耐高溫的材料。

一種環氧改性有機硅樹脂耐高溫材料的制備方法，其特征在于，采用以下步驟進行制備：

(1)取雙酚A型環氧樹脂加入到三口燒瓶，將γ-氨丙基三乙氧基硅烷按照與環氧樹脂按照摩爾比1.5:1加入到反應容器，在氮氣保護下混合攪拌均勻，40℃反應3小時，制備得到硅烷化環氧樹脂預聚體；

(2)取羥基封端的聚硅氧烷加入反應容器，加入溶劑乙酸乙酯，室溫下攪拌使其溶解；攪拌下加入步驟(1)得到預聚體，其中每10g聚硅氧烷中加入步驟(1)中的預聚體4.61g～7.90g，氮氣保護下攪拌4小時得到溶液；

(3)取步驟(2)得到的溶液，攪拌下加入正硅酸乙酯，其加入量為硅烷化環氧樹脂預聚體和聚硅氧烷總質量的10％，攪拌2小時；隨后加入占硅烷化環氧樹脂預聚體和聚硅氧烷總質量的0.1％的二月桂酸二丁基錫，繼續攪拌5分鐘，靜置待氣泡完全消失后，倒入到模具中，常溫固化1～7天，得到環氧改性有機硅樹脂耐高溫材料。

所述的樹脂材料以硅烷化環氧樹脂預聚體和羥基封端的聚硅氧烷為主體，以正硅酸乙酯為固化劑，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，且環氧樹脂與羥基封端的聚硅氧烷的質量比范圍為20:80-30:70。

本發明提供的環氧改性有機硅樹脂耐高溫材料的特點是：

(1)使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷制備了一種硅烷化環氧樹脂預聚體，該預聚體一端為三乙氧基硅基團，能與聚硅氧烷和正硅酸乙酯化學交聯，從而改善環氧樹脂與聚硅氧烷的相容性(見圖3)；另一端為環氧基，能提高聚硅氧烷的粘附性能，劃格法測試得到環氧改性有機硅樹脂材料對馬口鐵的附著力等級為最高級0級，而純聚硅氧烷的測試等級為3級。

(2)環氧改性有機硅樹脂相比純聚硅氧烷，在失重5％和10％的初始熱分解溫度最多提高了27.7℃和52.5℃；800℃的殘炭率提升了19.8％。