下载文档原格式
氨基硅烷固化剂在环氧树脂涂料中的应用研究摘要：氨基硅烷固化剂是一种重要的有机硅化合物，在环氧树脂涂料中具有广泛的应用。
本文将对氨基硅烷固化剂的特性及其在环氧树脂涂料中的应用进行探讨，并分析其优势和挑战。
关键词：氨基硅烷固化剂；环氧树脂涂料；特性；应用1. 引言环氧树脂涂料在涂料行业中具有广泛的应用，其特点是具有优异的耐腐蚀、耐磨损和耐化学性能。
然而，由于环氧树脂涂料具有单体和酸酐基团，容易产生剩余酸和酸性物质，对环境和人体健康可能造成危害。
为了降低环氧树脂涂料对环境的污染并提高其性能，研究学者们进行了大量的研究工作，其中包括氨基硅烷固化剂的应用。
2. 氨基硅烷固化剂的特性氨基硅烷固化剂是一类具有氨基和硅烷基的有机硅化合物。
它具有以下特性：首先，氨基硅烷固化剂可以与环氧树脂中的羟基反应，形成氨基酯键。
其次，氨基硅烷固化剂可以与环氧树脂形成化学键，从而增加涂料的耐化学性能。
此外，氨基硅烷固化剂还具有增强附着力和抗腐蚀性能的作用。
因此，氨基硅烷固化剂被广泛应用于环氧树脂涂料中。
3. 氨基硅烷固化剂在环氧树脂涂料中的应用3.1 提高涂层性能氨基硅烷固化剂可以与环氧树脂中的羟基反应形成氨基酯键，从而提高涂层的耐化学性、硬度和抗冲击性能。
与传统的交联剂相比，氨基硅烷固化剂可以提供更优异的耐化学性能，使涂层更耐久。
此外，由于氨基硅烷固化剂可以与基材中的羟基反应形成化学键，所以可以提高涂层的附着力，减少剥离的可能性。
3.2 环保性能的提升与传统的有机硅固化剂相比，氨基硅烷固化剂具有环保性能。
由于氨基硅烷固化剂在固化过程中无需引入其他杂质或添加剂，因此可以降低涂料污染环境的风险。
此外，氨基硅烷固化剂还可以增加涂层的光学透明度和抗黄变性，提高涂层的外观质量。
3.3 增加涂料的使用寿命氨基硅烷固化剂在涂料中的应用可以增加涂料的使用寿命。
由于氨基硅烷固化剂可以提高涂料的耐候性和耐磨性，所以涂料在长期暴露于环境中仍能保持其良好的性能。
聚硅氧烷改性环氧树脂的研究进展李晓茹,丛丽晓,张圣有,冯圣玉3(山东大学化学与化工学院,济南250100) 摘要:综述了制备聚有机硅氧烷改性环氧树脂的4种途径:含羟基或烷氧基的聚硅氧烷与环氧树脂的反应、含氨基的聚硅氧烷与环氧树脂的反应、含硅氢基的聚硅氧烷与环氧树脂的反应、含杂原子的聚硅氧烷与环氧树脂的反应,并讨论了聚有机硅氧烷改性环氧树脂对环氧树脂的相结构、机械性能和热稳定性的影响。
关键词:聚硅氧烷,硅树脂,环氧树脂,增韧中图分类号:TQ26411+7 文献标识码:A文章编号:1009-4369(2005)05-0033-04收稿日期:2005-04-14。
作者简介:李晓茹(1980—)女,研究生,主要从事有机硅高分子材料的研究与开发。
3联系人,E 2mail :fsy @ 。
环氧树脂是一种热固型聚合物,具有优异的防潮性、高模量及良好的尺寸稳定性,广泛用作涂料、粘接剂[1,2];环氧树脂因具有优良的疏水、耐温和耐化学试剂性能,以及优良的电性能和机械性能,还广泛用作复合材料和电子密封材料[3,4]。
然而,环氧树脂由于在固化过程中形成了高度交联的结构,致使其性脆、延展性低、易产生裂纹。
为了克服这些不足,常加入橡胶或热塑性改性剂以增加环氧树脂的韧性。
早期环氧树脂的增韧剂大都是羧基或胺基封端的丙烯腈-丁二烯橡胶、官能基封端的丙烯酸酯、聚亚苯基氧化物和亚烃基氧化物[5～7];近年来,出现了许多用聚硅氧烷作增韧剂的报道[8～10]。
聚硅氧烷的引入可赋予环氧树脂低玻璃化转变温度、低表面张力、柔韧性、阻燃性、耐热氧化性等。
聚硅氧烷改性环氧树脂能有效地防止断裂端的增长,从而改善环氧树脂的断裂韧性[11,12]。
然而将这两种不相容的树脂简单地混合在一起,会自成一相;随着时间的延长,体系出现相分离,材料不能充分发挥两种树脂各自的优良性能。
使二者结合为一体的方法是化学改性。
本文综述了聚硅氧烷改性环氧树脂的制备方法。
1 聚硅氧烷改性环氧树脂的制备方法聚硅氧烷改性环氧树脂可通过含羟基或烷氧基的聚硅氧烷、含氨基的聚硅氧烷、含硅氢基的聚硅氧烷及含杂原子的聚硅氧烷与环氧树脂的反应制得。
硅氧烷低聚物改性水性环氧树脂及其性能研究严瑾;邵水源;昝丽娜;庞青涛;朱睿颖;何婷【摘要】用甲基丙烯酸改性环氧E-44合成水性环氧树脂,再以物理共混方式用自制硅氧烷低聚物改性水性环氧树脂.采用红外光谱对树脂结构进行表征;用改性树脂制备固化涂层,考察了涂层固化后的基本性能;并利用热重分析和差示扫描量热法分析了固化膜的热稳定性和玻璃化转变温度.结果表明:硅氧烷低聚物对改性水性环氧树脂的附着力、吸水率、耐化学介质性能影响不大;加入硅氧烷低聚物后涂膜的铅笔硬度从3H提升至4H;随着硅氧烷低聚物含量的增加,达到最大热失质量速率时的温度从364.5℃提升至433.0℃,涂膜的热稳定性提高.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2015(045)006【总页数】6页(P17-21,26)【关键词】聚硅氧烷;改性;水性环氧;亲水性【作者】严瑾;邵水源;昝丽娜;庞青涛;朱睿颖;何婷【作者单位】西安科技大学化学与化工学院,西安710054;西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054;西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054;西安万德能源化学股份有限公司,西安710065;西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054;西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TQ637.81水性环氧树脂涂料不仅保持了溶剂型环氧树脂涂料的优点，具有优良的物理化学性能，还具有其自身的优势：可在室温和潮湿条件下固化，固化较快，交联密度高［1］，被广泛应用于防腐涂料［2］、工业地坪涂料［3］、建筑涂料［4］、石质文物保护［5］等领域。
但环氧树脂存在的韧性差、表面能高、高温易降解、憎水性不足等缺点，影响了制品的性能。
聚硅氧烷具有良好的介电性能、低温柔韧性、低表面能、高透氧性、耐热性、耐候性等优点，用聚硅氧烷改性环氧树脂，可赋予环氧制品一些独特的性能，被认为是有效改性环氧树脂的途径之一［6－11］。
环氧树脂的氨基硅油改性研究环氧树脂是一种重要的高分子化合物，具有优异的物理、化学和机械性能。
然而，它的成膜性和固化速度较慢，容易产生裂缝。
为了改善环氧树脂的性能，许多研究人员选择将其与其他物质进行改性。
其中一种常用的改性方法是利用氨基硅油。
氨基硅油是一种含有氨基团的有机硅化合物，具有较好的附着性和耐候性，可以有效增强环氧树脂的性能。
氨基硅油与环氧树脂在化学结构上相似，可以通过化学反应或物理混合的方式与环氧树脂相容。
当氨基硅油与环氧树脂反应时，氨基团与环氧基团发生胺硬化反应，形成胺交联结构，从而提高环氧树脂的耐磨性、抗刮伤性和耐化学品性。
氨基硅油的改性效果受许多因素的影响，如氨基硅油与环氧树脂的配比、反应温度和反应时间等。
一般来说，氨基硅油的添加量越多，改性效果越好，但也会降低环氧树脂的强度和硬度。
在反应温度方面，较高的温度可以加速反应速度，但太高的温度可能会导致环氧树脂发黄或产生气泡。
除了改善环氧树脂的性能外，氨基硅油还可以延长环氧树脂的涂层寿命。
它可以提供良好的自润滑性，减少摩擦和磨损，同时增强涂层的附着力和耐腐蚀性。
此外，氨基硅油还可以改善环氧树脂的耐热性和抗紫外线性能，使其在高温和户外环境下更加稳定。
然而，氨基硅油的应用也存在一些问题。
首先，氨基硅油的成本较高，可能会增加产品的生产成本。
其次，氨基硅油的添加会降低环氧树脂的固化速度，延长涂层的干燥时间。
此外，氨基硅油的添加量过多可能导致涂层变得黏稠，不易施工，容易产生缺陷。
总的来说，氨基硅油是一种有效的环氧树脂改性剂，能够显著提高环氧树脂的性能。
通过合理调控氨基硅油的添加量和反应条件，可以实现理想的改性效果。
然而，还需要进一步研究氨基硅油改性的机制和应用限制，以更好地发挥其在环氧树脂领域的应用潜力。
硅氧烷对聚氨酯树脂表面性能影响的研究赵起樑;余敏;卢汉炎;晁国库;卢汉敏;赵亚娟;任宝东【期刊名称】《化工技术与开发》【年(卷),期】2017(046)010【摘要】以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)、1,4-丁二醇(1.4-BDO)、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二羟基甲基丙酸(DMPA)为原料,采用丙酮法制备了硅氧烷改性的水性聚氨酯树脂.利用扫描电子显微镜(SEM)、表面张力测试等仪器表征了聚氨酯树脂的表观性能,并探索了硅氧烷对聚氨酯的树脂表面性能的影响规律.【总页数】3页(P20-21,60)【作者】赵起樑;余敏;卢汉炎;晁国库;卢汉敏;赵亚娟;任宝东【作者单位】温州大学化学与材料工程学院,浙江温州325035;温州南力实业有限公司,浙江温州 325000;温州南力实业有限公司,浙江温州 325000;温州大学化学与材料工程学院,浙江温州325035;温州南力实业有限公司,浙江温州 325000;温州大学化学与材料工程学院,浙江温州325035;温州大学化学与材料工程学院,浙江温州325035【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8【相关文献】1.端硅氧烷基聚氨酯/环氧树脂复合材料形态及热力学性能研究 [J], 何成汉;刘平桂;赫丽华;宋江选;李齐方2.聚二甲基硅氧烷/聚氨酯/环氧树脂共混聚合物的合成及其低表面能的研究 [J], 李永清;朱锡;石勇;关淑英;郑淑贞3.聚硅氧烷改性水性环氧树脂/聚氨酯复合聚合物的制备及性能研究 [J], 刘迪;吴国民;刘贵锋;陈健;孔振武4.聚硅氧烷嵌段聚氨酯/环氧树脂IPN的动态力学性能与形态结构 [J], 李永清;朱锡;石勇;晏欣5.氨基硅氧烷改性水性聚氨酯自消光树脂的制备及性能 [J], 丁琳;杨建军;吴庆云;吴明元;张建安因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氨基聚硅氧烷对改性环氧树脂的形态与性能的影响!张冰!!，刘香鸾，黄英!!!（分子科学中心，中国科学院化学研究所，北京100080）摘要：将带有N -（!-氨乙基）-"氨丙基侧基的聚二甲基硅氧烷与环氧树脂共混，制备了聚硅氧烷改性环氧树脂固化物。
研究了氨基聚硅氧烷的氨基含量对改性环氧树脂的形态和性能的影响。
结果表明，改性环氧树脂固化物的形态与性能主要依赖于氨基聚硅氧烷的氨基含量，在环氧树脂中引入适宜氨基含量的氨基聚硅氧烷，可在一定程度上降低其模量，提高其柔性，并可明显改善环氧树脂的表面性能。
关键词：氨基聚硅氧烷；环氧树脂；氨基含量；微观形态中图分类号：063文献标识码：A文章编号：1008-9357（2000）01-0069-04环氧树脂具有优良的机械性能，卓越的粘接性能与良好的成型加工性能，因而在国民经济的许多领域得到了广泛的应用。
然而，由于环氧树脂交联密度高，脆性大，抗开裂、抗冲击性能差，加之表面能高，限制了它在某些高技术领域的应用。
聚二甲基硅氧烷具有卓越的柔性与独特的低表面能，因而是改性环氧树脂的一种比较理想的材料〔1，2〕。
但是，聚二甲基硅氧烷与环氧树脂不相混溶，难于分散。
在聚二甲基硅氧烷的分子链上引入能与环氧树脂的环氧基反应的官能团如酚羟基、羧基、氨基等基团是改进二者相容性的一条重要途径〔3，4〕。
T.T akahashi 等人在聚硅氧烷分子链的二端引入氨基，通过氨基与环氧基的反应，制得了聚硅氧烷改性环氧树脂，明显降低了环氧树脂的模量〔5，6〕。
M c g rat h 等人将二端带有哌嗪基的二甲基甲基三氟丙基聚硅氧烷与环氧树脂反应，大大降低了环氧树脂的摩擦系数〔7〕。
本文将带有N -（!-氨乙基）-"-氨丙基侧基的聚二甲基硅氧烷与环氧树脂共混，制备了聚硅氧烷改性环氧树脂固化物。
研究了氨基聚硅氧烷的氨基含量对改性环氧树脂的形态和性能的影响。
研究结果表明，改性环氧树脂的形态与性能主要依赖于氨基聚硅氧烷的氨基含量，在环氧树脂中引入适宜氨基含量的氨基聚硅氧烷，可在一定程度上降低其模量，提高其柔性，并可明显改善环氧树脂的表面性能。
!实验部分!.!原料双酚A ：环氧树脂由S hell c he m ical c o.制造；4，4/-二氨基二苯甲烷（DDM ）：在乙醇中重结晶后，作为环氧树脂的固化剂；含N （-!氨乙基）-"-氨丙基侧基的聚二甲基硅氧烷（简称氨基聚硅氧烷，APDM S ）由甲基!-（氨乙基）-"-氨丙基硅氧烷低聚体（自制）；八甲基环四硅氧烷与三甲基硅氧封端的低分子量聚二甲基硅氧烷进行碱催化共聚与重排反应制备。
表1列出了氨基聚硅氧烷的设计结构参数与氨基含量的设计值与测定值。
!."样品的制备在带支管的试管中加入18g 环氧树脂与2g 氨基聚硅氧烷，搅拌均匀后，将此混合物加热至90#100C ，加入化学计量的DDM ，搅拌溶解，混合均匀后，将混料趁热浇铸至硅橡胶模具中，放在150C 烘箱中固化3h 。
!.#测试改性环氧树脂固化物样品的断面形态使用~itatch S -530扫描电子显微镜进行研究。
样品的力学V o l .132000年3月功能高分子学报Journal o f Functional Po l y m ersN o.1M ar .2000!!!!!!通讯联系人作者简介：张冰（1974#），男，硕士。
收稿日期：1999-09-06性能在I nstrOn 1122试验机上采用三点弯曲试验进行测试。
样品尺寸为55mm >6mm>4mm ，压头速度为2mm ／m i n ，跨距为40mm 。
样品表面对水的接触角在CA -D 型接触角仪（k y Ow a ka g aku ）上进行测定，样品表面用1000目细砂纸仔细打磨平整，并用乙醇淋洗干净后，在60C 干燥3h 。
T ab le 1S tructural p ara m eters Of A PDM SN O D es i g ned values Of t he structural un itesM e 2S i O M eRS i O!M e 3S i O 1／2Am i nO g rOu p cOntentD es i g ned（mm O l ／g ）M easured !!（mm O l ／g ）1295320.260.232292620.530.473289920.780.7142861221.030.9152831521.271.21!：Ris N -（!-a m i nOeth y l ）-"-a m i nO p rO py l g rOu p ；!!：deter m i ned b y vO lu m etric titratiOn !结果与讨论!."氨基聚硅氧烷改性环氧树脂的微观形态高极性氨基的引入改进了聚二甲基硅氧烷与环氧树脂的相容性。
由于环氧树脂粘度较大，从而使表1所列的不同氨基含量的聚二甲基硅氧烷均能在室温下分散在环氧树脂中而不宏观分相。
但在浇铸温度及固化温度下，开始时体系粘度较小，一方面，分散在环氧树脂中的氨基聚硅氧烷粒子有相互聚集形成大粒子的趋势；另一方面，处于二相界面上的氨基有可能与环氧树脂的环氧基反应生成聚硅氧烷-环氧树脂接枝共聚物，这种共聚物是优良的界面稳定剂，从而增加了二相间的相容性，反过来又促进了氨基与环氧基的反应。
氨基聚硅氧烷的氨基含量影响其与环氧树脂的相容性与反应性，从而形成了各自独特的微观形态。
F i g .1SEM m icrO g ra p hs Of t he fractures Of t he cured e p Ox y res i ns m Od ified b y b lend i n g w it h t he APDM S.T he a m i nO g rOu p cOntents Of t he APDM Si n a ，b ，c and d are 0.47，0.71，0.91and 1.21mm O l ／g res p ective l y .图1列出了不同氨基含量的聚硅氧烷改性环氧树脂固化物断面的SEM 照片。
由图1可见，当氨基聚硅氧烷的氨基含量为0.47mm O l ／g 时，氨基聚硅氧烷主要以平均尺寸约为10#m 的球形粒子形式分散在环氧树脂基体中，由于在固化过程中二相界面上发生的少量氨基与环氧基的反应，形成的共聚结构具有一定的包容与稳定环氧树脂粒子的能力，因而在聚硅氧烷大球形粒子的周围与内部，形成了一些大小不等的簇状微区［见图1（a ）］。
随氨基聚硅氧烷的氨基含量的增加，虽然还存在分散在环氧树脂中的氨基聚硅氧烷的大的球形粒子，但其数量大大减少，而在环氧树脂基体中或在球形粒子周围，由接枝共聚物所包容和稳定的环氧树脂粒子为分散相，氨基聚硅氧烷为连续相所组成的簇状微区数量大增，体积明显扩展［见图1（b ）］。
当氨基聚硅氧烷的氨基含量增至0.91mm O l ／g ，二相间的相容性明显改善，大大减小了室温下氨基聚硅氧烷分散相的尺寸，显著增加了二相间的界面面积，从而提高了固化过程中二相界面上的氨基与环氧基的反应机率，界面生成的氨基聚硅氧烷-环氧树脂接枝共聚物虽不溶于环氧树脂但对环氧树脂有较大的界面稳定作用，由它包容和稳定的环氧树脂粒子明显增加，所组成的簇状微区体积扩展并相互连接成片构成了第二连续相，使环氧树脂连续相的体积分数明显减小［图1（c ）］。
继续增加氨基聚硅氧烷的氨基含量，进一步增加了二相间的相容性与反应的机率，所形成的界面接枝共聚物与·07·张冰刘香鸾黄英环氧树脂有较好的相容性，从而导致了由它包容和稳定的环氧树脂粒子为分散相，氨基聚硅氧烷为连续F i g .2SEM m icro g ra p hs o f t he fractures o f t he surf ace la y ers o f t he cured e p ox y res i ns m od ified b y b lend i n g W it h APDM S.T hea m i no g rou p contents o f t he APDM Si n a ，b ，c and d are 0.47，0.7l ，0.9l and l .2l mm o l ／g res p ective l y .相所组成的簇状微区比较均匀地分散在环氧树脂基体连续相中，微区数量增多，尺寸明显减小［图l （d ）］。
图2为不同氨基含量的聚硅氧烷改性环氧树脂固化物的表面层的形态。
显然，在氨基含量!0.9l mm o l ／g 时，分散在环氧树脂基体中的氨基聚硅氧烷粒子在环氧树脂凝胶化以前，有明显的相互凝聚成更大粒子并向表面漂移的趋势，从而导致样品表面聚硅氧烷大粒子的高度聚集，显示出明显飘油［图2（a ，b ）］，而当氨基聚硅氧烷的氨基含量"0.9l mm o l ／g 时，与样品内部氨基聚硅氧烷大粒子的消失相对应，表面层中氨基聚硅氧烷大粒子的高度聚集完全消失，改性环氧树脂表面层与内部的微观形态基本一致，样品表面无飘油现象［图2（c ，d ）］。
!.!改性环氧树脂的力学性能F i g .3Influence of t he a m i no g rou p content of APDM S on t he m echan ical p ro p erties o f t he cured e p ox y res i ns氨基聚硅氧烷的氨基含量对改性环氧树脂固化物的弯曲模量与弯曲强度的影响见图3。
由图3可见，在氨基含量小于0.7l mm o l ／g 时，随氨基含量的增加，改性环氧树脂的模量与强度缓慢下降，当氨基含量从0.7l mm o l ／g 增至0.9l mm o l ／g 时，模量和强度均急剧下降，然而当氨基含量继续增至l .2l mm o l ／g 时，改性环氧树脂的弯曲模量与强度又迅速回升。
显然，改性环氧树脂力学性能的变化是它的微观形态变化的宏观反映。
在氨基聚硅氧烷的氨基含量为0.9l mm o l ／g 时，改性环氧树脂中环氧树脂连续相的体积分数明显降低，聚硅氧烷簇状微区构成了体系的第二连续相，从而导致了改性环氧树脂的力学性能的急剧变化。
当氨基含量升至l .2l mm o l ／g 时，相容性的改善使簇状微区能比较均匀地分散在基体连续相中，导致第二连续相解体，从而使改性环氧树脂的力学性能迅速回升。
!."改性环氧树脂的表面性能氨基聚硅氧烷的氨基含量对改性环氧树脂固化物对水的接触角的影响列于表2。
由表2可见，大部分样品的对水的接触角在l05!ll0 之间，这与聚二甲基硅氧烷固化薄膜的接触角相符〔8〕。
