环氧树脂有诸多方面的优点,如耐腐蚀性、电绝缘性、可粘结性以及较好的加工工艺性。然而,由于环氧树脂是交联密度很高三维网状结构的热固性树脂。其固化产物的内应力大、开裂应变低、材料的脆性大、很低的剥离强度和耐冲击强度,这些缺点极大的限制了环氧树脂在一些高科技高性能领域上的使用范围。有机硅对环氧树脂的改性我们可以分为物理共混和化学共聚两种。通过有机硅改性的环氧树脂可以生成类似于无机硅酸盐的立体网状结构,能够在很大程度上改善纯环氧树脂的一些缺点,对环氧树脂综合性能的提高能够起到很大的促进作用。
物理共混改性
物理共混改性首先要选择合适的有机硅与环氧树脂,然后按照一定的化学计量比将有机硅与环氧树脂相互混合,且两者之间不发生化学反应。然后再向混合体系中添加适量的固化剂、固化促进剂、偶联剂等其他添加剂,使混合体系固化成型,制备出满足使用要求的有机硅改性环氧树脂的固化产物。但是由于两者溶度参数有较大不同,有机硅在
7.3 到 7.5 之间,环氧树脂是 10.09
。仅通过物理共混的方法得到的共混物,由于有机硅相和环氧树脂相的相容性差,在两相间易发生相分离,分散相分布于连续相中间,形成非均相体系也被称为“海岛”结构。
按照物理共混的方法来制备固化物体系,选择的基体树脂为环氧树脂,选择的改性有机硅为二甲基二乙氧基硅烷,实验结果得出,二甲基二乙氧基硅烷几乎完全从环氧树脂基体中分离出来,两相间相互作用力较差,造成了样品的性能不好。苏倩倩等人的实验所得结果,通过物理共混方法所得的固化物的拉伸强度、断裂伸长率和
Tg 值分别为 42.60 MPa、8.9%
和 130 ℃。但是该实验仅考察了DMDES 和环氧的配比问题,考察的方向单一。
为提高双酚 A
型环氧树脂固化物的韧性及耐热性能,也采用过二甲基二氯硅烷与二氯聚二甲基硅氧烷的混合物来对体系进行改性,制备出了性能优良适用于电子封装领域的环氧基复合材料。Minagawa
Naoaki采用聚硅氧烷来向体系中引入有机硅,来增强该系体系的耐热性能,该试验所选用的有机硅自身是有芳基基团存在的,使其具有极性可以和环氧树脂发生强烈的物理作用,提高了两者之间相容性,进而提高了环氧树脂的热稳定性能。从改善有机硅与环氧树脂的相容性角度出发,通过向体系中引入硅烷偶联剂的方法来对环氧树脂进行改性,该研究选用了
KH-042、KH-560、KH-792等五种不同的硅烷偶联剂对环氧树脂进行改性,并研究了偶联剂的引入对材料的耐热性能的影响。由于
KH-560
同时能与环氧树脂和有机硅树脂的活性基团进行化学反应,相容性提高而使内应力降低,其对改性体系的耐热性能的提高程度优于其他的偶联剂。
化学共聚改性
化学改性方法就是利用共聚的方法使有机硅与环氧树脂参加化学反应最终生成嵌段共聚物或接枝共聚物。其中有机硅能够参与化学反应的基团有羟基、氨基和烷氧基等,环氧树脂主链上的环氧基团与有机硅上的官能团结合。通过化学改性的方法,在改性的固化物的结构中接入了高键能的
Si-O 键,进而提高了环氧树脂的综合性能。
关于环氧树脂改性方面的研究,选择改性剂为环氧基苯基硅油,成功制备出了有机硅改性环氧树脂的绝缘胶,通过在 PEPDMS
的结构中引入苯基,来改变环氧树脂与有机硅之间的溶度参数的差异,进而增大两者的相容性,起到了增韧的效果。同时,在高温条件下,随着环氧基苯基硅油添加量的增加,体系的介质损耗也随之降低。所得改性树脂固化体系拥有优异耐热性能、力学性和电绝缘性,尤其可作为变压器、绝缘子等电子电器产品的封装材料和其他绝缘结构材料使用。
选取带端基氯的有机硅聚合物提高 EP 的性能,在固化体系的结构中引入了高键能的 Si-O
键,所得材料的力学性能和热稳定性均在不同程度上有所增强。其改性环氧树脂结构如图 1-2 所示。
通过化学改性的方法对环氧树脂进行改性,选用的改性有机硅为甲基三甲氧基硅烷和 KH-560 单体,采用聚酰胺 650 和聚酰胺 115
为固化剂。改性后的体系在耐热性及防水两方面都有显著的提高,而且固化后在涂层固化物同时具有两种不同特性。与底材料接触的涂层底面保持了原来的附着力,而表面具有高憎水性,可以起到防腐蚀的功能。刘文艳也采用化学改性的方法制备出了改性的水分散体系。选用的基体树脂为环氧树脂,有机硅改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷。同时因在
EP 中接入有机硅使得产物的 Tg
降低,但最大热失重速率温度,残灰率都有显著提高。并且在无固化剂的同时也可以自固化得到性能优异的涂膜。
有机硅改性 EP 能够在很大程度上改善了 EP
内应力,大大提高了它的耐热性的同时增加了韧性等,从而更进一步地实现各个领域对高分子复合材料的性能上的更高要求。
信息来源:石墨粉,环氧树脂固化剂,玻璃纤维布,石英粉,石英砂,耐酸水泥,环氧树脂促进剂,高纯度氢氧化钙
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作者:广州市海琦贸易有限公司
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