２２４ 一嘉工案捉术 科技创新 种环氧有机硅树脂合成探究 徐宏宾 （黑龙江工业学院，黑龙江鸡西１５８１００） 【摘要】环氧树脂是重要的热固性树脂；有机硅树脂兼有无机和有机材料的双重性能。利用环氧树脂改性有机硅树脂，结合两者的优点， 可大大提高有机硅综合性能 本文阐述了有机硅改性环氧树脂原理及应用，着重对环氧有机硅树脂合成进行探究。 【关键词】有机硅；环氧树脂；改性；合成 １概述 环氧树脂是一类高分子化合物的总称，其分子结构中含有２个或 ３—种环氧有机硅树脂合成探究 为提高树脂柔韧性，采用引入羟基封端和环氧封端的聚硅氧烷。 ２个以上环氧基，使用适当化学试剂，该化合物可形成三维网状固化物。 环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，其制品防水、 防霉，耐腐蚀，突出特点是：机械性能、电绝缘性能优良，化学稳定 性好，树脂固化收缩率小。环氧树脂制品不仅使用性能良好，其性价 比也较高。这些突出优点使其在机械、化工、航空、家电、汽车、水利、 建筑工业等多方面得到广泛的应用。是应用领域最为广泛的一类热固 性树脂 。 然而环氧树脂材料中三维立体交联网状结构，使分子链间缺少滑 动，碳一碳键、碳一氧键键能较小，表面能较高，内应力较大、发脆、 高温下易降解、易受水影响 纯环氧树脂的缺点其在一些高科 技领域的发展。环氧树脂材料的性能急需改进，使其具有更优异的综 合性能，以拓宽其应用范围，满足各方面的需求 。 有机硅树脂（即聚硅氧烷），是一类由硅原子和氧原子交替连结 组成骨架，不同的有机基团再与硅原子连结的聚合物的统称。有机硅 树脂的分子结构兼具“有机基团 和“无机结构 。因而它将有机物 特性和无机物功能集于一身。有机硅树脂的优点在于：具有优异的热 氧化稳定性和电绝缘性能；表面能低；耐热性、耐候性较好；防水、 防霉菌等。缺点是：但是其力学性能、附着力、耐磨性、耐溶剂性较差， 成本较高 。结合环氧树脂和有机硅两种材料的优点，弥补两者的不足， 可合成兼具两者优点的有机硅环氧树脂。 ２有机硅改性环氧树脂原理及应用 是否有一种方法在能降低环氧树脂内应力的同时还能增加其韧 性、耐高温性等性能？答案是有。近年来发展起来的一有机硅改性环 氧树脂技术就提供了一种思路。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。这样会使改性的环氧树脂的耐热性提 高；把柔性链段引入到环氧内，增加韧性；在树脂的表面敷上表面能 较低的有机硅部分，这样就会改善表面能较高的环氧树脂的防水性能 和防油性能。有机硅可用作环氧树脂的改性剂，以提高环氧树脂的性 能，从而满足树脂材料的高性能化需求。 由于二者的容度参数（环氧树脂为９．７．１１．０，有机硅树脂为７．４～７ ．８］相差较大，物理共混后易于分层，简单的物理改性的效果不及化 学改性。化学改性主要原理将一些活性基团（例如烷氧基、羟基、羧基、 巯基、氨基等）引入到聚硅氧烷链的末端或侧链上，使聚硅氧烷活性 基团在催化剂作用下与环氧树脂的环氧基及仲羟基发生反应，生成嵌 段、接枝或互穿网络的共聚物，从而改善有机硅树脂与环氧树脂间的 相容性，两种树脂的性能得到了互补，因而树脂的综合性能提高了。 环氧树脂化学改性有机硅树脂常见的有以下４种反应类型：１）缩 聚反应；２）环氧基的开环聚合反应；３）硅氢加成反应；４）引入环氧基 的反应。其中缩聚反应是指环氧树脂中含的羟基与聚硅氧烷通过脱醇、 脱水、脱氯化氢等小分子进行缩合反应进行共聚；开环反应指通过环 氧树脂中环氧基的开环反应与聚硅氧烷进行共聚；硅氢加成反应，指 含有ｓｉ—Ｈ基的聚硅氧烷与带有双键的环氧树脂发生硅氢加成反应， 进行共聚；引入环氧基的反应，例如用四氢苯酐和含氨基的四甲基二 硅氧烷为原料，通过两步法，合成了一种新型的含环族环氧化物的酰 亚胺环硅氧烷。 ｏ Ｍｅ ｛ｉ十一脂 原料使用低聚硅氧烷，正硅酸乙酯，偶联剂使用聚酰胺。用带有 搅拌器的四口瓶中，按配方量加入羟基封端的聚硅氧烷、偶联剂、甲苯， 加热回流，减压去除溶剂ＴＨＦ，制成柔性有机硅树脂。选择ＴＤＥ一８５ 环氧树脂和Ｅ一５１双酚Ａ型环氧树脂进行改性。 按照配方量，把原料环氧树脂、二甲苯、柔性有机硅树脂的预聚 体装入四口瓶内（带有冷凝器），充分搅拌后再加热，回流２小时。 当温度升至８Ｏ一９Ｏ℃，减压蒸出溶剂，使固体含量大约达到８０％，等 到温度升高到１６０—１８０℃时，再回流反应２小时，最后减压蒸出剩余 溶剂，环氧改性的有机硅树脂就合成了。加入质量分数１０％的异丙醇 可防止交联。 原料配比：柔性有机硅树脂１０ｇ；ＴＤＥ－８５：１０％；Ｅ．５１％。环氧 树脂的质量是硅树脂的１０％。通过优化配比，调整合成７Ｌ｜法，可以制备、 合成耐温性、柔韧性、粘结性较好的环氧有机硅合成树脂。将环氧树 脂有机硅链引入到硅树脂中，改变树脂的柔韧性的同时，还能提高耐 温性。同时发现影响改性质量的因素有聚硅氧烷和环氧树脂的种类、 分子量、用量、偶联剂等。研究发现，当聚硅氧烷的Ｍ＜４０００，环氧 树脂用量为１０％，达到最佳配比。 ４结束语 有机硅树脂及制品因其优良的工艺、力学和化学性能，应用十分 广泛，在国防、轻工、橡胶塑料、食品卫生等行业发挥着举足轻重的 作用。使用有机或无机材料对有机硅聚合物进行改性，可以实现结构 功能一体化，使得有机硅树脂材料的应用领域大大拓宽，尤其在高新 技术产业和尖端领域其应用前景将十分广阔。 【参考文献】 ［１］朱红军，王建军．环氧树脂的生产、消费及国内外生产技术 进展．中国氯碱，２ ００２（９）：２ ３—２４ ［２】陈志强，黄承亚．有机硅接枝共聚改性环氧树脂．热固性树 脂，２００８ ２ ３（１）：３９—４４ ［３］汪明球，杜仕国，闰军，崔海萍．有机硅共聚改性环氧树脂 研究进展．化工新型材料，２０１１，３９（６）：５－７ 【作者简介】 徐宏宾（１９８１年一），男，讲师，２０００年毕业于黑龙江科技学院 化学工程与工艺专业，研究方向：化工，化学。
