[發明專利]雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710347999.0
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107118351B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 范宏;曹駿;馬中柱;張先偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08G77/38
• 分類號: C08G77/38;C08G77/08;C08L63/00;C08L83/06;C08L83/07
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 朱朦琪

本發明公開了一種雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑，結構式如下式(Ⅰ)或(Ⅱ)所示，式中，n選自1～20的整數，R選自或本發明還公開了該雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑的制備方法和在改性環氧樹脂中的應用。

技術領域

本發明涉及環氧樹脂應用領域，具體涉及一種雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑及其制備方法和應用。

背景技術

環氧樹脂具有優異的機械性能、電氣性能和粘結性能而被廣泛應用于結構復合材料、電子半導體封裝、膠粘劑等領域。但是環氧樹脂由于內應力大，本體比較脆，耐濕熱性能較差，斷裂韌性和沖擊強度欠缺，很大程度上限制了其應用。因此對環氧樹脂的增韌改性和耐濕熱改性對環氧樹脂的應用具有很重要的意義。

針對環氧樹脂的增韌問題，很多相關方法被開發出來。研究表明采用長鏈熱塑性樹脂、納米粒子和有機硅化合物等進行增韌改性，效果明顯。如公開號為CN 104725782 A的中國專利公開了一種納米橡膠環氧樹脂增韌劑的制備方法。該方法通過納米橡膠粒子和其他助劑在預分散、細分散、浸潤包覆和超聲波處理等工藝后得到了一種粘度適中、易于分散的增韌改性劑。專利號為CN 105906814 A的中國專利采用了一種端環氧基團的聚醚作為環氧樹脂的增韌劑。但是由于長鏈聚醚的存在，環氧樹脂的玻璃化溫度急劇降低，對其應用可能產生一定的影響。

有機硅具有熱穩定性好、耐候性、耐高低溫性能良好、分子柔順性好等優點，在環氧樹脂中引入有機硅能很好的增韌環氧樹脂并對其綜合性能有所改善。如公開號為CN1560106 A的中國專利公開了一種有機硅改性環氧樹脂的制備方法，有效提高了環氧樹脂的韌性和耐水性。但是由于該方法直接采用氯硅烷進行制備增韌劑，可能殘余有機氯可能會對環氧封裝膠的電氣性能有一定的影響。且通常有機硅的玻璃化溫度很低，引入有機硅可能會大大影響環氧樹脂的玻璃化溫度，從而對環氧樹脂的應用范圍產生影響。

倍半硅氧烷是一種真正分子水平上的有機無機納米雜化材料，其分子結構由Si-O-Si形成的主鏈和有機基團形成的側鏈組成。目前，已有人報道采用倍半硅氧烷對環氧樹脂進行改性，尤其以籠型倍半硅氧烷(POSS)的研究較多。

如公開號為CN 102492116 A的中國專利文獻中公開了一種環氧樹脂和多面體籠型倍半硅氧烷納米雜化材料，該雜化材料是將γ-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基八籠型倍半硅氧烷作為納米粒子添加到環氧樹脂中，在固化劑作用下，八環氧基POSS和環氧樹脂發生交聯反應，從而將八環氧基POSS單體引入到環氧樹脂結構中，形成了網絡交聯結構。制備得到的雜化材料表現出極低的介電常數和介電損耗值。但由于八環氧基POSS的剛性結構，在提高雜化材料的耐熱性能、機械性能的同時，往往會降低雜化材料的韌性。

發明內容

本發明公開了一種雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑，將其應用于環氧樹脂中，在不影響環氧樹脂的玻璃化轉變溫度的同時，可以提高其韌性及耐濕熱性能。

具體技術方案如下：

一種雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑，結構式如下式(Ⅰ)或(Ⅱ)所示：

上式中，n選自1～20的整數，R選自

相較于其它類型的倍半硅氧烷，本發明制備的雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑的環氧值為0.2～0.3mol/100g，其分子結構中具有多個環氧基團，可以有效的分散并反應到環氧樹脂體系中；另一方面，結構中的雙層倍半硅氧烷結構呈柔性特征，可以有效提高改性環氧樹脂的韌性。

本發明公開了上述的雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑的制備方法。

當所述雙層倍半硅氧烷環氧樹脂改性劑的結構式如式(Ⅰ)所示，制備方法包括如下步驟：

以含氫雙層倍半硅氧烷和烯丙基雙酚A環氧樹脂為原料，在催化劑作用下進行硅氫加成反應，再經后處理得到；