有机硅树脂具有热稳定性好、耐氧化、耐候、低温性能好、表面能低、介电强度高等优点,但一般需要高温固化(150~200℃),高温固化时间长,给大面积施工造成不便,而且防腐能力较差,对基材的附着力差,耐有机溶剂性差等。环氧改性有机硅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。它可以兼具环氧树脂和有机硅树脂的优点,并能克服二者的缺点,近年来发展极为迅速。
但是有机硅树脂与环氧树脂的活性基团几乎不反应。两者的容度参数相差较大,如果改性时只是简单的把二者混合在一起,由于两相界面张力大,呈多相分离结构,改性的效果就差,因此多采用增加过渡相的方法来改善二者的相容性。
硅烷型偶联剂是常用的过渡相,它是在同一个硅原子上含有两种具有不同反应活性基团的低分子化合物,可以在两种物质界面处起着架桥作用。不同硅烷偶联剂对环氧改性有机硅树脂耐高温性能有不同的影响,有必要选择正确的偶联剂,以便达到最好的偶联效果。
实验中,有机硅树脂与环氧树脂用量以1:1计,偶联剂用量以树脂总质量的1% 计,催化剂用量按清漆总质量的0.1 % 计,硅烷偶联剂分别选择KH-550,KH-560。实验结果可以表明:,KH-560和KH-550的使用能够提高环氧改性有机硅树脂的耐高温性能,其中KH-560的效果优于KH-550。其它偶联剂的加入反而会降低环氧改性有机硅树脂的耐高温性。
在促进环氧树脂与有机硅树脂的复合效果上,添加KH-560比添加KH-550要好。KH-560对环氧树脂和有机硅树脂有较好的偶联效果是由于KH-560分子中的环氧基团与环氧树脂间的适应性,使其能够与环氧树脂较好的复合,而且KH-560分子上的烷氧基可以分别与环氧树脂的环氧基和端羟基、有机硅树脂的羟基进行反应,这在很大程度上提高了环氧树脂和有机硅树脂的相容性,使体系的内应力大大降低。因此,KH-560的加入可以使环氧树脂与有机硅树脂很好地复合在一起,这有利于提高环氧改性有机硅树脂的耐高温性能。
在选定的实验条件范围内,树脂配比对改性后的树脂耐高温性能影响较小;催化剂用量越大,改性效果越好;随着偶联剂用量的增大,改性效果先变好再变差。当树脂配比为3:2,催化剂的加入量为0.5% 时,加入3%的偶联剂KH-560制得的环氧改性有机硅树脂热失重温度可达364℃。影响环氧改性有机硅树脂耐高温性能的主要因素是偶联剂用量,其次是催化剂用量,树脂配比影响较小。在选定实验条件下,催化剂用量越大改性效果越好;随着偶联剂用量的增大,改性效果先变好再变差。
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