[发明专利]一种有机硅杂化环氧树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种有机硅杂化环氧树脂及其制备 方法和应用。

背景技术

环氧树脂具有优异的机械性能，耐高温性能，耐腐蚀性，粘接性及电绝缘 性，广泛应用于汽车，建筑，电子，航空等领域。但由于环氧树脂在固化过程 中形成了高度交联的三维立体网状结构，分子链间缺少滑动，再加上C-C键、 C-O键的键能较小、表面能较高，致使固化环氧树脂内应力较大、性脆、易产 生裂纹，从而限制了其在某些技术领域的应用。为了改善环氧树脂的韧性和综 合性能，进一步扩大其应用领域，国内外学者进行了大量研究工作。

近年来研究较多的是聚硅氧烷增韧环氧树脂。聚硅氧烷具有很好的柔性和 热稳定性，大量研究证明，聚硅氧烷确实可以起到增韧环氧树脂的目的，但由 于相容性问题，聚硅氧烷对环氧树脂的增韧效果不是很显著。为了提高聚硅氧 烷与环氧树脂的相容性，国内外做了大量的研究，其中包括：引入硅烷偶联剂； 在聚硅氧烷链端接上极性基团(如：羟基、氨基、环氧基、羧基以及异氰酸根 等)；在聚硅氧烷链中引入亲环氧树脂的链段；以及通过化学键合将聚硅氧烷接 到环氧树脂中。然而利用这些方法改性的聚硅氧烷改性环氧树脂，由于在环氧 树脂中引入了柔性很好的聚硅氧烷链段，从而使玻璃化温度下降。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术中利用聚硅氧烷增韧环氧树脂导致玻 璃化温度下降的缺点与不足，提供一种有机硅杂化环氧树脂的制备方法。通过 该制备方法得到的有机硅杂化环氧树脂单独固化得到的产品或与传统的环氧树 脂复合后固化得到的产品，均具有优良的韧性和耐热性。

本发明的另一目的在于提供所述有机硅杂化环氧树脂。

本发明的再一目的在于提供所述有机硅杂化环氧树脂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种有机硅杂化环氧树脂的制备方 法，是由含硅氧烷结构的硅油与环氧烷基硅烷偶联剂水解缩合反应而得，包含 以下步骤：将100质量份含硅氧烷结构的硅油、50～500质量份环氧烷基硅烷偶 联剂、50～600质量份有机溶剂、5～120质量份去离子水和0.5～6质量份催化 剂混合均匀，接着于50～100℃反应2～8小时，除去反应用的有机溶剂和水， 得到有机硅杂化环氧树脂。

所述含硅氧烷结构的硅油优选为式(1)或式(2)所示的硅油：

式(1)

式(2)

式(1)和(2)中的x为0～300的整数，y为0～150的整数，n为2或3， R为H、甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基中的任意一种，R₁为碳链长度为 C3～C8的直链或由氧原子、硫原子或者氮原子中的至少一种与碳原子组合形成 的、长度为3～8个原子的直链，R₂为甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基中的 任意一种，R₃为甲基或乙基；

所述的为式(1)或式(2)所示的硅油优选通过如下方法制备得到：100质 量份端环氧化硅油、3～30质量份氨基硅烷偶联剂和100～300质量份有机溶剂 于60～140℃反应2～10小时而得到；所述的有机溶剂包括酮、含苯环类化合物 或酰胺类化合物，这里优选丁酮、甲苯、二甲苯或N，N’-二甲基甲酰胺中的一 种或至少两种形成的混合溶剂；

所述端环氧化硅油的结构如式(3)所示：

式(3)

其中x为0～300的整数，y为0～150的整数；

所述氨基硅烷偶联剂的结构如式(4)所示：

RHN-R₁-Si(R₂)_3-n(OR₃)_n

式(4)

其中R为H、甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基中的任意一种；

R₁为碳链长度为C3～C8的直链或由氧原子、硫原子或者氮原子中的至少 一种与碳原子组合形成的、长度为3～8个原子的直链；

R₂为甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基中的任意一种；

R₃为甲基或乙基；

n为2或3；