有机硅环氧树脂的制备及其性能研究

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有机硅型环氧树脂固化剂的制备及性能研究马伟;韩飞龙;程珏;张军营【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2017(038)006【摘要】以氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为反应单体,通过水解缩合反应合成了以Si—O—Si为主要链段,—NH2为活泼基团的环氧树脂固化剂.利用—NH2与环氧基团的反应将耐热性较好的Si—O—Si链段引入到交联网络中.通过反应原料和产物的红外吸收光谱和核磁共振波谱对比分析证明了水解缩合反应的发生;通过非等温DSC分析和T-β外推法确定了反应体系的固化特征温度;用环氧树脂E51混合体系粘接的黄铜板,其相对最大剪切强度为14.4 MPa,固化物在N2氛围中失重10%的温度为378.6℃,残炭率为26.2%.%The curing agent for epoxy resins was synthesized by the hydrolysis and condensation reactions of aminopropyltriethoxysilane (KH550) to obtain a structure with Si-O-Si as the main segments and -NH2 as the reactive groups. The -NH2 groups of the curing agent reacted with the epoxy groups of epoxy resins to introduce the thermal stable Si-O-Si chain into the cross-linked network. The hydrolysis and condensation reactions were proved by comparing the 1FTIR and H NMR spectra of raw materials and reaction products, and the curing characteristic temperatures of reaction system were determined by non-isothermal DSC analysis and T~β extrapolation method. The maximum shear strength for bonding the bross substrate with E51 epoxy resin based mixture system was 14.4 MPa; the temperature at 10% weightloss of cured epoxy resin was 378.6 ℃ in N2 atmosphere. When the content of curing agent was 20 parts, the residual amount was 26.2%.【总页数】4页(P23-26)【作者】马伟;韩飞龙;程珏;张军营【作者单位】北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心,北京 100029;北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心,北京 100029;北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心,北京 100029;北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心,北京 100029【正文语种】中文【中图分类】TQ433.4+37【相关文献】1.自乳化型水性环氧树脂固化剂的制备及性能 [J], 任天斌;黄艳霞;范亚平;顾国芳;朱立华;任杰2.有机硅改性多臂型水性聚氨酯的制备及性能研究∗ [J], 高旭瑞;姚伯龙;姜峻;王利魁;邓丽朵3.有机硅改性共聚醚型聚氨酯弹性体的制备与性能研究 [J], 李鲜英4.有机硅改性聚乙二醇型聚氨酯固相微萃取涂层的制备及其性能研究 [J], 邹慧敏;申书昌5.导热阻燃型有机硅灌封胶的制备与性能研究 [J], 王宝喜;曹鹤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

有机硅改性环氧树脂有机硅改性环氧树脂是一种具有优异性能的高分子材料，其主要是由环氧树脂与有机硅复合材料相互作用形成的。

有机硅改性环氧树脂具有环氧树脂的基本性能，同时还具有有机硅的优良性能，可以使其在多个领域具有广泛应用。

1.提高环氧树脂的耐热性能：有机硅含有丰富的硅氧键，使有机硅改性环氧树脂具有良好的耐高温性能，可以在高温下长时间运行而不发生化学或物理变化。

2.增加环氧树脂的电绝缘性：有机硅的无定形聚合物结构，使有机硅改性环氧树脂具有优异的绝缘性能，能够有效避免因电流或电场引起的电磁干扰或电气故障。

3.提高环氧树脂的耐化学性：有机硅的结构中含有大量的硅氧键，能够提高有机硅改性环氧树脂的耐化学性，具有较强的耐腐蚀性和耐溶剂性。

4.提高环氧树脂的耐磨性和耐磨损性：有机硅改性环氧树脂可以通过增加有机硅骨架的柔韧性和弹性模量来改善环氧树脂的耐磨性和耐磨损性，使其具有更好的机械性能。

5.提高环氧树脂的附着力和粘接强度：有机硅的化学结构可以与环氧树脂发生强烈的相互作用，提高了有机硅改性环氧树脂的附着力和粘接强度，使其在复杂工况下能够保持良好的粘结效果。

1.电子电气领域：有机硅改性环氧树脂具有优异的电绝缘性能和耐高温性能，可用于制作电子元件的封装材料、绝缘层和粘接剂等。

2.航空航天领域：有机硅改性环氧树脂具有轻质、高强度和耐高温等优良性能，可用于制作航空器的结构件、薄膜材料和防腐涂层等。

3.渗透防水领域：由于有机硅改性环氧树脂具有较好的耐化学性和耐水性，可用于建筑物、桥梁和地下工程等的渗透防水涂料和胶粘剂。

4.汽车制造领域：有机硅改性环氧树脂可以制作坚固耐用的高温和耐腐蚀性零部件，如发动机罩、排气管和制动器等。

5.化学工业领域：有机硅改性环氧树脂具有较好的耐腐蚀性和耐溶剂性，可用于化学工业中的储液罐、管道和泵等设备。

综上所述，有机硅改性环氧树脂具有多种优良性能和广泛的应用领域，具有很高的发展潜力和市场前景。

有机硅改性环氧树脂研究环氧树脂制品具有多方面的优良性能，如良好的机械性能、电绝缘性能和较好的热、化学稳定性，耐腐蚀，防水、防霉，树脂固化温度范围宽，交联密度易于控制，固化过程不产生小分子副产物，因而收缩率低，诸上所述的良好使用性能及较高的性价比使其广泛用于汽车、造船、航空、机械、化工、电子电气业、重型机械制造工业以及大型水利工程和土木建筑工业等方面。

环氧树脂有许多优异性能，但仍有其不足之处，如固化后内应力大，质脆，耐疲劳性、耐热性、耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差，在很大程度上限制了其在某些高技术领域的应用。

近年来，结构粘接材料、封装材料、纤维增强材料、层压板、集成电路等材料的高性能化要求环氧树脂材料具有更好的性能，如韧性好，内应力低，耐热性、耐水性、耐化学药品性优良等。

因此，为了改进上述性能，拓宽环氧树脂的应用范围，国内外众多环氧树脂研究者已进行了许多卓有成效的改性研究工作。

有机硅树脂具有低温柔韧性(Tg=120C)、低表面能、耐热、耐候、憎水、介电强度高等优点。

因此近年来发展很快。

但其机械性能、附着力、耐磨性、耐有机溶剂较差、成本高。

用有机硅改性环氧树脂是近年来发展起来的既能降低环氧树脂内应力又能增加环氧树脂韧性、耐高温性等性能的有效途径。

用有机硅改性环氧树脂形成立体网状结构，生成类似无机硅酸盐结构的硅一氧键的键能(372.6kJ／mo1)比碳一碳键的键能(2428kJ／too1)大得多，从而使改性的环氧树脂的耐热性提高在环氧内引入柔性链段进行增韧；用低表面能的有机硅部分敷于树脂表面．使高表面能的环氧树脂防水、防油性能得到改观。

所以用有机硅改性环氧树脂互补长短．兼有二者的优点．具有良好的韧性、压模性能、粘接性能以及抗冲性能。

第一章：有机硅改性环氧树脂综述 ......................................... 错误！未定义书签。

第一节：有机硅改性环氧树脂基本信息及介绍................................. 错误！未定义书签。

有机硅改性环氧树脂研究
解答内容如下：
1.1简介
有机硅改性环氧树脂是以复相组成的环氧树脂，它完全不含芳香族构成单元，而由有机硅及不含醛的活性单体聚合而成。

由于其具有优良的抗氧化性、抗紫外线性、抗老化性，且能有效保证表面色彩的稳定性，因而有机硅改性环氧树脂在汽车涂料、玻璃纤维增强树脂等领域应用广泛。

本文主要介绍了有机硅改性环氧树脂的研究现状及其在汽车涂料、玻璃纤维增强树脂等领域的应用。

1.2有机硅改性环氧树脂的研究现状
研究显示，有机硅改性环氧树脂有着优良的抗氧化性、抗紫外线性、抗老化性，由于具有良好的机械性能，耐温性和附着力，所以其在汽车涂料、玻璃纤维增强树脂等领域得到了越来越多的应用。

随着微米和纳米材料的不断发展，有机硅改性环氧树脂的性能也在不断提高。

研究表明，有机硅改性环氧树脂在填充材料和表面改性剂的结合应用上发挥着重要作用。

为了提高有机硅改性环氧树脂的性能，人们不断改进制备工艺，以期提高有机硅改性环氧树脂的耐温性、粘度、延伸性、硬度、附着力、机械性能等性能。

19化学建材2009年第25卷第5期有机硅改性甲醛松香环氧树脂的制备与性能研究黄活阳1,2，哈成勇1，马一静1,2，沈敏敏1，李因文1,2摘要：用苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷水解制备了聚苯基甲氧基硅烷(PPMS)，采用两种不同的方法，用PPMS 对甲醛松香环氧树脂进行了改性。

结果表明，化学改性方法优于物理改性方法。

物理改性方法对性能的提高没有起到明显的作用，两相相容性差，固化物性能降低；化学改性方法既提高了固化物的力学性能，又提高了固化物的热性能，相容性较好。

关键词：松香环氧树脂；有机硅；甲醛；性能中图分类号：TQ323.5文献标识码：B文章编号：1004-1672(2009)05-0019-03St udy of Preparation and Properties of Formaldehyde Rosin Epoxy Resin Modi ed by Organic Silicon /Huang Huo-yang et al //Guangzhou Institute of Chemistry,ChineseAcademy of SciencesA bst r act :Polyphenylmethoxy Si lico ne (PPMS)was synthesized by way o f hydrolysis-condensation of phenyltrimethoxysilone and dimethoxydiphenylsilone.Formaldehyde rosin epoxy resin was modi ed by PPMS by two different methods.Testing results indicated that chemical modi cation was superior to physical modi cation as the latter did not play marked role on performance of the cured product.Because of poor compatibility of two phases between PPMS and FMRE,performance of the cured product was worse.Chemical modi cation,however,improved mechanical properties of cured product,enhanced thermal property and bettered compatibility as well.Key Words:rosin epoxy resin;organic silicon;formaldehyde;performance1.中国科学院广州化学研究所中国科学院纤维素重点实验室，广州510650；2.中国科学院研究生院，北京100039有机硅改性环氧方面的文献报道，一般采取物理共混和化学反应两种方法来引入有机硅。

38一、有机硅对EP的改性1.物理共混改性共混是把各种类型的聚合物通过物理方式混合在一起，形成具有高性能的聚合物体。

在共混体系中，每个组分会对共混物形态结构和性能造成影响。

像对于性能良好的聚合物共混物，具有较好的宏观均匀、微观相分离的形态结构，换句话说，即界面作用部分相容体系较强。

因有机硅和EP溶度参数存在较大差异，仅使用物理共混获取共混物，极易出现2相分离，产生非均相体系，其界面张力越大，实用性能和价值越低。

为使有机硅和EP之间的相容性得到提高，可以增容改性有机硅或者添加硅烷偶联剂，来提高其相容性。

（1）对有机硅进行增容改性相关人员通过对聚己内酯与EP的相容性进行利用，将聚己酸内酯进行改性，使其形成聚硅氧烷，在将其溶入EP 中。

经改性的EP具备较强耐热性，当合成树脂中聚己内酯/聚二甲基硅氧烷的含量达到50％至60％时，EP的耐热度高达308.5℃，质量损失非常小，即5％左右，耐热度比单一的胺固化环氧树脂高了约150℃左右。

（2）应用硅烷偶联剂相关人员通过对硅烷偶联剂进行利用，合成了一种新型聚硅氧烷，简称AGPMS，然后使用AGPMS对双酚A-缩水甘油醚进行改性（DGEBA）。

实验表明，AGPMS与EP具有很强的相容性，并且通过添加适量AGPMS，使得EP具备较好韧性。

相关人员通过将KH-56O和侧链氨基硅油作为原材料，合成了相应的聚合物偶联剂，简称APCA，并使用其对EP改性，实验表明，APCA可以使固化体系的性能得到提高，当APCA-6om的量是10份时，通过将其与未改性的环氧树脂比较发现，经改性的树脂冲击强度几乎翻倍，并且断裂伸长率增加了约94．55％，其拉伸强度增加了59.55％，T 也增加了约5°C左右。

2.化学改性通过对化学方法进行利用，引入硅原子改性的方法是通过使用有机硅的活性端基（例如羟基，氨基，烷氧基等），将其与EP的羟基、环氧基反应产生接枝或嵌段高聚合物，并将Si-0链固化结构中，解决兼容性问题，大幅提升EP的性能。

新型改性水性环氧树脂的制备及性能研究摘要：环氧树脂是一种化学性质优异的材料，其中包含环氧基、羟基和醚键等多种活性反应基团，因此在各种领域得到广泛应用。

然而，传统的溶剂型环氧树脂由于其高挥发性有机化合物（VOC）含量已经无法满足现代绿色环保的需求，因此研究环氧树脂水性化技术及其改性化方法就显得非常重要。

通过采用自制反应型表面活性剂作为亲水基团，并加入低分子量环氧树脂等原料进行制备，可以得到环氧当量在800g/eq左右的水性化环氧树脂。

与市售的水性环氧树脂相比，这种材料具有优异的打磨性能和耐水性能，而且干燥性能也更加出色，适合于“湿碰湿”体系。

此外，由于它能添加更少的固化剂，因此也具有更好的性价比。

鉴于此，本文将讨论新型改性水性环氧树脂的植被以及改性后的性能，旨在推广和应用水性化环氧树脂技术，促进经济可持续发展和环保事业的发展。

关键词：水性环氧树脂；制备；性能前言：环氧树脂是一种常用于涂料、粘结剂等产品的树脂基体，由于其具有优异的附着力强、力学性能高、耐化学品性和电绝缘能力等特性，在建筑结构工程、机械零件加工以及航空工业制造等领域得到了广泛应用。

然而，传统的溶剂型环氧树脂存在致毒、挥发性强等问题，因此研究环保、安全而有效的水性环氧树脂已成为专家学者的关注重点。

本研究合成的新型水性环氧树脂具有更大的分子量以及更好的乳化效果，同时与常规水性环氧树脂相比稳定性更佳、早期打磨性能更好、耐水性能更优秀，解决了目前水性环氧树脂存在的一系列问题。

此外，本研究中合成的水性环氧树脂还具有优异的成膜性能，涂层表面光滑、均匀，具有良好的外观效果。

一、水性环氧树脂改性研究进展（一）聚氨酯改性水性环氧树脂聚氨酯具有良好的韧性、耐冲击性和耐腐蚀性等优点，对环氧树脂进行改性可以有效改善其本身的质脆、耐冲击性不足的缺点，提高涂膜的综合性能。

改性方法可以采用物理共混合共聚改性法。

通过将不同粒径的水性聚氨酯与市售水性环氧乳液进行物理共混，当水性聚氨酯粒径为55nm且比例为5%时，可明显增强环氧树脂的韧性，并提高拉伸性能和涂膜的耐冲击性和柔韧性等[1]。