[發明專利]一種環氧改性有機硅烷及其制備的可UV-LED固化的環氧改性有機硅/環氧樹脂材料

在審

• 申請號: 201810963046.1
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109293924A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 高洋;劉曉暄;蘇嘉輝
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08G77/38
• 分類號: C08G77/38;C08G77/02;C08L63/00;C08L83/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開了一種環氧改性有機硅烷及其制備的可UV?LED固化的環氧改性有機硅/環氧樹脂材料。環氧改性有機硅烷樹脂的制備方法為：將正硅酸乙酯和乙醇混合，加入鹽酸和水水解，加入帶有脂環族環氧基團的硅烷偶聯劑，環氧化改性即得脂肪族環氧改性有機硅樹脂。本發明通過正硅酸乙酯水解形成硅溶膠，利用硅烷偶聯劑進行環氧改性，形成穩定的環氧改性有機硅樹脂體系，利用UV?LED光源固化，制備得到的環氧樹脂復合材料的環氧基團的轉化率在70%以上，表干時間僅為20~30s，固化速度快，固化性能好，固化過程能源消耗不到傳統紫外燈固化過程能源消耗的10%，兼具經濟性和環保性，同時提升了工作效率。

技術領域

本發明涉及光固化材料技術領域，更具體地，涉及一種環氧改性有機硅烷及其制備的可UV-LED固化的環氧改性有機硅/環氧樹脂材料。

背景技術

光固化材料是指在紫外光照射下，利用不同波長和能量的紫外光使材料中的單體聚合成聚合物，從而使其干燥成膜的材料。隨著現代工業的迅速發展，光固化材料也順應市場需求不斷更新配方，使材料具有更加優異的性能。與光固化材料性能不斷提升相匹配的，光固化材料在固化過程中使用的光源也有了進一步的要求，普通的UV-汞燈除了產生大量的紫外光以外還會產生有紅外能量，從而導致固化過程中能耗非常高。另一方面，光固化過程中的一部分光強能耗會使被加工工件溫度升高，以有機硅/環氧復合材料為例，在固化過程中，表面溫度往往升到60℃左右，當加工一些對溫度敏感的材料時會有很大的影響。

為解決上述的問題，許多研究人員提出采用UV-LED為光源為光固化材料的固化工藝提供能量，UV-LED光源具有節能環保、體積小、使用壽命長、使用電壓低、開關時間短、放熱量小等優點，作為一種新型的光源可廣泛應用于光固化領域，目前朝著更高的引發效率、低污染、光強更加穩定等方向發展。隨著UV-LED技術在光固化領域得到應用，UV-LED有望取代UV-汞燈成為光固化過程中的主要光源。

使用UV-LED光源對未加光敏劑或叔胺的環氧改性有機硅/環氧復合材料進行光固化時，往往不能達到比較好的環氧轉化率，甚至未加光敏劑或叔胺的脂環族環氧改性有機硅樹脂/環氧樹脂復合材料，需要更加長的固化時間才能實現固化要求，所以對脂環族環氧改性有機硅樹脂/環氧樹脂復合材料進行配方的研究具有很大的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有有機硅樹脂/環氧樹脂復合材料的缺陷和不足，減小UV-汞燈對環境和人體的紫外輻射，提供一種環氧改性有機硅烷，通過對有機硅進行環氧改性，同時使用UV-LED作為光源，制備的脂環族環氧改性有機硅樹脂簡單易得、使用方便，適合工業化生產使用。

本發明的目的是提供一種可UV-LED固化的環氧改性有機硅/環氧樹脂材料。

本發明的另一目的在于提供一種上述可UV-LED固化的環氧改性有機硅/環氧樹脂材料的制備方法。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種脂肪族環氧改性有機硅樹脂，由如下步驟制備得到：

S1. 將正硅酸乙酯和乙醇混合，升溫至50~60℃，加入鹽酸和水，反應1~2h，其中鹽酸與正硅酸乙酯的摩爾比0.2~0.3:1，水與正硅酸乙酯的摩爾比6~7:1，乙醇和正硅酸乙酯的混合摩爾比為5.6~6.5:1；

S2. 在上述S1的反應產物中加入帶環氧基團的硅烷偶聯劑，在50~60℃下反應4~5h，除去乙醇和水分即得脂肪族環氧改性有機硅樹脂，其中硅烷偶聯劑與正硅酸乙酯的摩爾比為0.5~1.0:1。

鹽酸在該反應中充當催化劑的作用，和水一起作用促使正硅酸乙酯和硅烷偶聯劑進行水解。

鹽酸的含量變化對脂環族環氧改性有機硅樹脂的穩定性有一定的影響。