EP专题有机硅五有机硅接枝共聚改性12汽车把手

发布时间：2022-08-19 14:14:39

EP专题：有机硅(五)有机硅接枝共聚改性7

环氧树脂20世纪40年代出现以来，日益受到人们的广泛重视，目前已广泛应用于塑料、涂料、机械、国防等许多领域。近年来其应用扩展到结构胶粘剂，及半导体封装、纤维强化材料、层压板、铜箔、集成电路等领域。环氧树脂具有优良的力学性能、电气性能、粘接性能、耐热性、耐溶剂性，以及易加工成型、成本低廉等优点中国机械网okmao.com。然而由于其三维立体网状结构、分子链间缺少滑动，碳-碳键、碳-氧键键能较小表面能较高，带有的一些羟基等使其内应力较大，发脆、高温下易降解、易受水影响。有机硅具有热稳定性好、耐氧化、耐候，低温性能好、表面能低、介电强度高等优点，但是其制造成本较高，力学性能、附着力、耐磨性、耐溶剂性较差。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、耐高温等性能的有效途径。目前有机硅改性环氧树脂，方法主要有共混与共聚两类。共聚是利用有机硅上的活性端基，如羟基、氨基、烷氧基与环氧树脂中，环氧基、羟基进行反应生成嵌段高聚物，从而解决相容性的问题，并在固化结构中引入稳定和柔性的Si-O链，提高环氧树脂的断裂韧性；但与环氧基反应引入有机硅链段，不但消耗了环氧基使固化网络交联度下降，且大分子柔性链段的引入，也降低了环氧树脂的刚性，因此增韧的同时伴随着耐热性(Tg)的下降。

从SEM照片可以看到，有机硅双端交联环氧树脂改性物，断面界限模糊，裂纹扩展方向分散，EP/DMS/DPS为100/0.7/10的图上，断裂面上还呈现很多褶皱状的微团结构，它们分散于环氧树脂基质中，微团在材料受到外力时具有引发和终止银纹的双重作用，致使多重银纹不至于迅速发展成为裂缝而导致断裂，从而达到降低内应力和增韧的效果；而褶皱状结构则大大增加了材料的受力面积，使其拉伸性大大增强，断裂伸长率达到了81.58%。

物理共混与化学反应改性相比，前者虽然也出现层状的断裂面，使断裂表面有所增加，但断裂面较平直、剪切变形少，所以增韧效果远不明显。用有机硅改性环氧树脂形成三维网络结构，生成类似无机硅酸盐结构的硅一氧键的键能(272.6kJ/mol)比碳一碳键的键能(248.8kJ/mol)大得多，从而使改性环氧树脂的耐热性提高。另外，在环氧树脂内引入柔性链节(聚有机硅氧烷)可有效地增韧，在宽的温度变化范围内有良好的介电性能。

(四)有机硅接枝共聚改性环氧树脂的方向

由于有机硅聚合物的溶解度参数SP(以二甲基硅橡胶为例，SP=7.3)与环氧树脂的SP(9.7～10.9)相差较大，所以，在选择有机硅改性剂与改性方法时，应予充分考虑。通常，有机硅主链上的侧基为甲基、乙基等极性较小的基团，故将这些基团部分取代以极性较大的基团，以减少与环氧树脂的溶解度参数差，改善两相的相容性。链上引入适量苯基，提高其SP，可使之与环氧树脂适度相容，有助于改性效果的增强。夏小仙等以氨丙基封端的二甲基二苯基硅氧烷低聚物(分子质量2946～3182)改性双酚A环氧树脂(分子质量480～1800)，随着共聚物中苯基含量的增加，软段的sP提高，两相相容性增加，因而具有较好的增韧效果。

姚海松等人采用侧氨基环氧化硅油(ES)及其改性物(PSA)改性邻甲酚醛环氧树脂(ECN)，制备出一系列可用于电子封装等具有高韧性高耐热性的环氧基料，结果表明，用有机硅改性ECN后，其韧性和耐热性均有不同程度的提高，且环氧值高的ES和PSA的改性效果较好，后者的改性耐热效果更为显著，Tg达183.46℃，比未改性环氧树脂提高了近20℃。这是由于采用带侧环氧基的ES及其改性物(高分子固化剂PSA)来改性ECN，该有机硅与ECN的相容性较好，且增加了固化物的交联度，因此既增韧了ECN，又提高了其耐热性、冲击强度等性能。