[發明專利]一種環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910343343.0
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN109988429A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 董曉娜;游勝勇;謝欣;張軍
• 申請（專利權）人: 江西省科學院應用化學研究所
• 主分類號: C08L83/10
• 分類號: C08L83/10;C08L83/04;C08G77/18;C08G77/42
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

一種環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料的制備方法，包括合成含環氧基的籠型倍半硅氧烷，簡稱環氧基POSS；制備有機硅改性環氧樹脂預聚體；環氧基POSS與有機硅改性環氧樹脂預聚體復合生成目標產物環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料。本發明復合材料由有機硅改性環氧樹脂、環氧基POSS、活性稀釋劑和潛伏性固化劑組成，力學及耐高溫性能較原聚硅氧烷固化物有大幅度提升；本發明制備復合材料過程中無“三廢”排出，綠色環保，且合成工藝簡單可控，耐候性及力學性能優異。本發明制備的環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料，可廣泛用作電氣、電子、光電材料的耐高溫絕緣防護。

技術領域

本發明涉及一種環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料的制備方法，屬高分子材料技術領域。

背景技術

多面體低聚倍半硅氧烷是一類含有(RSiO_1.5)_n結構的物質，是近些年來研究的熱點，分子結構中R取代基為氫、烷基、烯基、芳基、亞芳基以及他們的衍生物基團。根據結構的不同，倍半硅氧烷可分為無規結構、梯形結構、籠型結構和半籠型結構。其分子結構容易進行設計，通過引入反應性官能團，使其接入聚合物分子鏈中后形成分子水平上的有機/無機雜化。

POSS/聚合物復合材料是最新發展起來的納米復合材料，它是以POSS的氧化物核為無機成分，體系中無機相與有機相之間通過化學鍵結合，不存在無機粒子的團聚和兩相界面結合力弱的問題。以POSS為核心制備納米復合材料，其制備方法獨特，形成的復合材料性能優異，如透明、耐熱、阻燃、硬度高、耐刮擦等。綜上可預測POSS及其復合材料在很多領域將有廣闊的應用前景，如高溫絕緣材料、低介電常數材料、傳感器和光電元器件材料等。

環氧樹脂具有良好的耐腐蝕性、粘結強度、化學穩定性，被廣泛用于化工防腐，電子封裝等領域，是一種理想的復合材料的基體。但是固化后的環氧樹脂存在交聯密度高、內應力大、質脆、耐疲勞性、耐熱性較差等缺點。有機硅具有熱穩定性好、低表面能、低溫柔韌性等優點，利用有機硅改性環氧樹脂既能降低環氧樹脂的內應力，又能增強環氧樹脂的韌性、耐高溫性能。

發明內容

本發的目的是，針對現有環氧樹脂固化后存在的諸多問題，為了解決這些問題，本發明提出一種環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料的制備方法。

本發明實現的技術方案如下，一種環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料的制備方法，包括合成含環氧基的籠型倍半硅氧烷，簡稱環氧基POSS；制備有機硅改性環氧樹脂預聚體；環氧基POSS與有機硅改性環氧樹脂預聚體復合生成目標產物環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料。

所述方法的步驟為：

(1)環氧基POSS的合成：將一種或一種以上含有環氧基團的三烷氧基硅烷在酸性ph值為3的條件下進行水解縮聚反應，制得環氧基POSS；

(2)有機硅改性環氧樹脂預聚體的合成：將有機硅預聚體與低粘度環氧樹脂投入三口瓶中，以無水乙醇和丙酮作為反應介質，制備出有機硅改性環氧樹脂預聚體；

(3)將不同含量的步驟(1)所得的環氧基POSS加入步驟(2)所得的有機硅改性環氧樹脂預聚體當中，在60℃下繼續反應一段時間，減壓脫除低分子副產物及溶劑，加入活性稀釋劑、潛伏型固化劑即可得到目標產物環氧基POSS/有機硅改性環氧樹脂復合材料。

所述環氧基POSS由硅烷偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷或二者的混合物、、去離子水、濃鹽酸以一定的比例1：(0.1-5.0):(0.001-1)在水解縮聚合成。

所述有機硅預聚體為一種或一種以上三烷氧基硅烷水解混合產物，環氧樹脂為粘度低于5000mpa·s的環氧樹脂一種或一種以上混合物。

所述環氧基POSS與有機硅改性環氧樹脂預聚體的質量比為(0.01-0.50):1。