膠粘劑用有機硅改性聚合物的研究進展

摘 要：有機硅材料有著良好的耐熱性、疏水性以及電絕緣性等優質特征，而利用有機硅改性聚合物，則可使膠粘劑具備有機硅的性質，從而促進粘合劑整體應用效果的提升，拓展其在各行業、各領域中的應用范圍和效果。本文主要通過五個方面探討了目前膠粘劑用有機硅改性聚合物的研究進展。

關鍵詞：膠粘劑;有機硅;改性;聚合物

膠粘劑屬于一類依靠物理或化學界面作用，將不同材料進行粘合的物質，在航天航空、汽車制造、機械制造、醫療衛生以及建筑等多個領域得到廣泛應用。然而，隨著社會經濟的發展，人們在日常生產及生活活動中對于膠粘劑應用性能的要求越來越高，通過有機硅改性聚合物完善膠粘劑性能，已經成為一項重要的研究內容。如何通過有機硅改性聚合物有效促進膠粘劑整體性能的改良，并實現大規模生產應用，值得廣大從業人員更為深入的探索。

1 有機硅改性聚氨酯

SPU實現了對傳統聚氨酯結構及性能的有效集成，并能有效改善傳統聚氨酯無孔基材粘接效果較差、固化起泡等缺陷。此外，兼具有機硅材料所擁有的優質耐熱性與耐水性等。目前關于有機硅改性聚氨酯的研究成果主要包括：①結合摻入分子量不同有機硅二醇軟段的方式，經過紫外固化得到氨基甲酸酯丙烯酸的低聚物，從而促進3D多芯片封裝處理中臨時粘合與粘合劑剝離過程熱穩定性的改良;②在SPU中加入苯胺基甲基三乙氧基硅烷，獲得能夠在常溫條件之下被濕氣固化，但不會釋放出二氧化碳的壓敏膠。此外，通過提高NCO/OH比值（或者減小PPG分子量），使SPU中的Tg降低，達到強化壓敏膠持粘性以及剝離性的效果，但起初粘性會呈現出一定程度的降低;③對三乙氧基甲硅烷基向聚氨酯進行接枝處理，繼而經過溶膠和凝膠過程中實現向PU鏈的交聯。因為柔性甲硅烷基的交聯基團作用，和普通的線性PU比較，其具備更為良好的低溫柔韌特性，可以有效提升其拉伸強度。

2 有機硅改性聚醚

20世紀70年代末，日本鐘淵化學工業公司研發并推出第一代MS（即硅烷封端聚醚），通過聚醚烯丙基化與硅氫之間發生加成反應獲得MS聚合物。鐘淵化學工業公司基于自身三十余年研發經驗，開發出以下三種反應技術相關的通用方法：①聚合物骨干設計;②功能化和;③聚合物組合與改性。經過對適合方法的選用，結合所需規格（亦或是聚合物特性）實現對各種類型MS聚合物的設計。

經過對三種方法的組合應用，研究出以下三類聚合物技術：①低粘度技術。將分子量較低的MS聚合物當作活性稀釋劑，以實現對增塑劑的替代;②高強度技術。結合聚丙烯酯改性處理的新型MS聚合物;③快速固化技術。言之具有快速固化功能的α型甲硅烷聚氨酯。

德國瓦克公司研發出以α-硅烷作為基礎的STP-E（即硅烷封端聚醚），其中并不含有異氰酸酯，同時也沒有溶劑，獲得不需要有機錫催化劑的粘合劑與密封膠，可以在短時間之內獲得效果良好的初始強度與粘度。通過硅烷交聯技術的應用，將STP-E作為有機聚合物的骨架，繼而研發Geniosil XB（即新型雜化聚合物），在固化過程中，甲硅烷基會獲得由硅氧烷與聚醚鏈段所構成的三維網絡，其拉伸剪切度將大于10N/mm，與肖氏D的硬度相當。可以將Geniosil XB用于高強粘合，有效解決目前硅烷封端聚醚在實際應用中的問題。

與上述發達國家研究成果相比，我國對MS聚合物進行研究的時間還相對較短，硅烷改性聚醚合成工藝藝術依然被少部分國家所壟斷，因此價格昂貴。所以，積極分析與研究硅烷改性聚醚，并將其合理應用于實踐，對于我國航天航空、建筑以及電子封裝等領域的優化發展將能起到良好的促進作用。

3 有機硅改性丙烯酸酯

與其他材料相比，丙烯酸酯具有優質的耐候性能、光學性能、耐化學性能、高顏料結合性能以及低剝離轉變溫度等，因此在涂料與粘結劑制作應用領域得到了較大范圍的應用，但同時存在耐水性能、透濕性能以及耐沾污性能較差等缺陷。然而，有機硅氧烷則具備良好的柔順性能、耐水性能、耐高溫性能以及透氣性能等，將其融入到丙烯酸酯聚合物中，便能實現對二者優勢的充分融合。相關研究成果包括：①通過乳液聚合方式制作具有聚硅氧烷官能化特性的丙烯酸乳膠，在經過改性之后，乳膠膜所具備的儲能模量以及表面能力都會呈現出一定程度的降低;②通過KH-540針對PDMS及表面加以改性處理，隨后進行接枝聚合處理。在接枝過程當中，主要適合在生物有機粘合劑表面進行處理，能夠明顯優化其粘附性，繼而供給出一種能夠完善生物素干燥粘合劑的全新方法;③以單甲基丙烯酰氧基對氟化大分子、KH-570之類的自由基聚合進行封端處理，以獲得包含ACCLF的丙烯酸聚合物。KH-570當中所含有的甲氧基具有水解與縮合作用，能夠以聚合物為依托構成三維交聯形式的網絡結構，繼而提升ACCLF薄膜整體的粘附性以及內聚力;④利用溶液聚合法在丙烯酸酯當中融入乙烯基硅樹脂，從而制備出丙烯酸酯壓敏膠。經過改性處理之后，其耐熱性能、耐蝕性能、耐老化性能以及耐低溫性能都更為優越。在60℃條件下經過1000h的濕熱老化處理，其180°室溫剝離強度呈現為5.68N/25mm。在進行高低溫沖擊以后，丙烯酸酯壓敏膠失去壓敏性，而改性壓敏膠還能呈現出10.32N/25mm的剝離強度。

4 硅烷改性酰亞胺

①硅烷偶聯劑能夠在二氧化硅涂層的界面與聚合物表面搭設分子橋，當處于溶劑熱條件之下，可以通過γ-KH-550強化Kapton所具備的親水性。甲基三甲氧即硅烷等物質對于提升外部二氧化硅涂層與Kapton底物粘附過程起到十分重要的作用。結合溶膠--凝膠法，于Kapton底物之上制備出均勻多層SiOx涂層;②通過導電陶瓷粉、KH-550以及聚酰亞胺等能夠制備出電阻率是0.25KΩm，而抗拉強度是0.85MPa的導電膠。當處于300℃的環境之下，依然能保持良好的性能，而環氧樹脂導電膠在處于150℃后其性能會呈現出明顯的劣化效果。因此，制備出的聚酰亞胺導電膠有效改善了環氧樹脂粘合劑耐熱性與穩定性較差的缺點，可將其用于航天航空領域當中的連接材料，有著非常良好的應用前景。

5 硅烷改性環氧樹脂

環氧樹脂屬于一種重要的熱固性聚合物，在諸多領域得到較為廣泛的應用。利用CFS、CFPS以及多面體倍半硅氧烷，隨后通過反應性硅烷、二氧化硅填料等作改性處理，讓環氧樹脂具備復合材料與納米材料的應用性能，繼而完善其整體效用。以此為基礎合成的防腐材料具有非常良好的耐久性，對于鋁、鋼等金屬材料能夠展現出優質的附著能力。此外，硅氧烷組分所具有的疏水特性，會讓涂料吸水率呈現出明顯降低效果，起到更為優質的防腐蝕保護效用。①將合成BSiO當作EP表面處理劑，以提升EP和AL-SR間的界面粘合性。結合拉拔試驗對二者之間的粘結強度進行測定，呈現為0.02MPa至0.18MPa;②一直以來，找出一種能夠改善環氧配方韌性的材料，將其當作樹脂增強劑，都是學術領域的研究重點。以KH-560官能化由稻殼當中獲取SiO2（GRS）作為增強劑，并將己內酰胺作為增韌劑，從而獲得雜化納米復合材料。此種材料和純EP比較，其拉伸強度、沖擊強度以及彎曲強度均有大幅度提升。

6 結束語

總而言之，通過有機硅改性聚合物改良膠粘劑應用性能具有非常良好研究前景，值得廣大科研人員對其開展更為深入的研究。作為一名膠粘劑技術研究人員，應該在日常研究工作中積極探索，對國外的一些先進研究技術和經驗加以借鑒，繼而與我國各行業實際應用需求相結合，創建出一套更加實用的膠粘劑改良體系，在實現自我價值的同時，為國家經濟建設注入源源不斷的活力。

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作者簡介：

賈明岳（1990- ），男，漢族，山東省臨清市人，碩士，助教，研究方向：有機硅膠，防腐涂料，金屬防護。