有機硅改性環氧樹脂的制備及性能分析

林旭鋒

摘要：為更好地落實有機硅改性環氧樹脂制備工作，為其各項性能提供保障，本文主要研究有機硅改性環氧樹脂制備及其性能開展深入的研究和探討，僅供參考。

關鍵詞：環氧樹脂;有機硅;改性;制備;性能;

前言

近幾年針對有機硅改性環氧樹脂相關研究不斷增加，若想更進一步了解改性過后環氧樹脂各項性能情況，綜合分析有機硅改性環氧樹脂制備及其性能較為重要。

1、有機硅改性環氧樹脂制備過程

1.1 在試劑層面

選用苯基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、一甲基三氯硅烷，異辛酸鋅、四異丙基鈦酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、二甲苯，甲基四氫鄰苯二甲酸酐、二甲氨基甲基苯酚等為此次試驗分析所用試劑[1]。

1.2 在制備有機硅的中間體層面

三頸瓶內添加一定量水、溶劑[總體溶劑（m）：單體的總量（m）=3∶1，丙二醇甲醚醋酸酯（m）：異丙醇（m）：二甲苯（m）=1∶1∶4]，處于恒溫環境加熱處理，借助磁力攪拌裝置予以攪拌，處于一定溫度，對三頸瓶內定量滴入PhSiCl3、（CH3）2SiCl2、CH3SiCl3、二甲苯混合液等，完成滴加，經一段時間反應，分層水洗到中性，便可完成機硅中間體的產物制備。

1.3 在制備有機硅改性環氧樹脂層面

一是，在濃縮過程層面。三口燒瓶內定量加入有機硅的中間體，處于85℃溫度環境予以減壓蒸餾，待一定量二甲苯被蒸出來后，確保理論上瓶內所剩余有機硅的中間體固體為50%的質量分數;二是，在改性過程層面。恒溫加熱式磁力攪拌裝置升溫至180℃喉。三口瓶內定量加入環氧樹脂EP[有機硅（m）：EP（m）=4∶6]、四異丙基的鈦酸丁酯（理論上其用量所硅醇及EP總體質量0.1%左右），每間隔約0.5h，借助涂片方法對反應物透明度實施目測，直至涂片呈現透明狀態為止。加入異辛酸鋅（理論上其用量所硅醇及EP總體質量0.05%左右），持續反應，借助涂片方法對反應物實施測試，待黏度能夠拉絲便可終止，改性過程應注意油水分離裝置內部添加應一定量二甲苯，確保反應過程，二甲苯可回流至燒瓶內部[2]。

1.4 在制備固化樣品層面

改性環氧樹脂和MeTPHA固化劑依照著5：3質量比添加進去，且需加入固化DMP-30促進劑（用量應是樹脂質量約1%），混合均勻攪拌，實施20min振蕩，澆入涂覆著脫模劑且完成預熱處理模具當中，升序生完固化過后，實施冷卻脫模處理。

1.5 在結構表征及性能測試層面

選定Avatar-37型號傅里葉紅外變換光譜儀，將試樣涂至KBr的薄膜上面，實施紅外光譜系統化分析，掃描共為32次，掃描范圍即為4000～400cm-1;選定XJU-22型號沖擊試驗裝置，依照著GB1043—1979實施樹脂力學的性能測試;選定6P-TS 2000S型號拉力測試專用儀器儀實施拉力測試;選定STA 409 PC型號綜合熱分析專用儀器儀實施耐熱性測試，實行N2保護，設10℃/min升溫速度，升溫到700℃，針對材料自身耐熱性能實施測試與分析;針對接觸角的測定分析，試樣表面選定1000目細砂，予以打磨平整后，借助乙醇徹底淋洗干凈，放置60℃溫度環境干燥3h，借助C-1型號潤濕角測量專用儀器實施接觸角的測定分析;選取室溫環境下實施吸水性能測試。

2、性能分析

2.1 在力學性能層面

從表1當中便可了解到，相比較環氧樹脂EP來說，有機硅改性環氧樹脂CE呈優良力學性能，n（Ph）/n（R）值為一定情況下，伴隨n（R）/n（Si）值持續增加，固化物持續降低拉伸強度，沖擊強度及彎曲強度則持續增長;n（R）/n（Si）若為1.50，且n（Ph）/n（R）≈0.36情況下，相比較未改性過樹脂固化物，有機硅改性環氧樹脂實際拉伸強度增強3.86 MPa，沖擊強度增強6.18 kJ/m2、彎曲強度則提升9.49 MPa，固化物具備優良綜合的力學性能，這是因伴隨n（R）/n（Si）值持續增加，二官能團（CH3）2SiCl2增加單體用量，適量加入二甲基體，則合成樹脂有著良好柔韌性，但切勿過于高，過于高情況下，樹脂強度難以得到保證，且極易致使無交聯低分子的環體增加。故n（R）/n（Si）是1.50有機硅改性環氧樹脂，其相比較于n（R）/n（Si）是1.40有機硅改性環氧樹脂來說，其拉伸強度相對稍低。

2.2 在SEM層面

高分子類聚合物形態結構對聚合物自身力學性能起著決定作用。EP固化物所在沖擊性斷裂面相對平滑，且斷口尖銳，斷裂發生方向一致，裂紋擴展方向相對集中，從屬典型脆性的斷裂。有機硅改性環氧樹脂CE，這種固化物斷裂界面相對粗糙，且斷裂面的裂紋擴展呈相對分散方向，從屬韌性斷裂。故可以說，改性過后的環氧樹脂自身韌性增韌效果突出。

2.3 在耐熱性層面

樹脂的固化物整個熱分解過程包含三個不同階段，階段一是處于100～200℃溫度環境下，材料當中所殘存的低聚物揮發階段;階段二是250～380℃溫度環境下，環氧樹脂的骨架結構當中端基因消去反應情況產生所致;階段三是處于380～600℃溫度環境下，環氧樹脂的主鏈降解，為失重階段。針對改性數值和環氧樹脂的固化物，其熱分解處理過程較為類似，樹脂的固化物質量呈50%損失率情況下，樹脂熱分解的溫度即為EP（401℃）、CE（431℃），自370℃過后，純環氧樹脂，其相比較改性過后的樹脂來說，明顯提高了損失率，如此表明了有機硅的低聚物有效接枝于環氧樹脂當中，對環氧樹脂熱分解可起到延緩作用，因Si-O鍵能372.6kj/mol，其相比較C-C鍵能243.8kj/mol高，Si-O鍵能所需較高的能量遭到破壞，故改性過后環氧樹脂更具耐熱性能[3]。

2.4 在防潮性層面

CE相比較于EP，接觸角明顯增加，更具疏水性能，因有機硅的樹脂當中Si-O-Si主鏈結構呈一定疏水性，苯基及側基甲基均為非極性的基團，且有機硅的樹脂自身憎水特性突出，借助羥基硅氧烷的預聚物對環氧樹脂實施改性處理，硅嵌段易富集于樹脂表面，極大地影響固化物的表面性能，固化物更具憎水性，對水自身接觸角可從改性前期57.3°有效提升至75°;同時，相比較于EP，CE處于23℃溫度水環境及沸水環境當中浸泡，其均呈較低吸水率，因環氧樹脂呈較高的表面能，分子鏈當中帶有著羥基相應親水性的基團，以至于環氧樹脂的固化物更具親水性，易受到潮濕環境所影響。有機硅改性環氧樹脂，促使固化物更具交聯度，固化物實際自由體積減小，有機硅自身呈低表面能，固化物的吸水率必然下降。

3、結語

綜上所述，通過上述對于有機硅改性環氧樹脂制備及其性能綜合分析可了解到，有機硅改性環氧樹脂整個制備過程有著極高要求，需技術員結合實際需求情況做好試劑選用工作，嚴格依照著現行規范開展有機硅改性環氧樹脂制備操作，且有機硅改性環氧樹脂制備過后，有機硅改性環氧樹脂CE呈優良力學性能、韌性增韌效果突出，有著良好的耐熱性、防潮性，但仍然需嚴格控制改性過程，為有機硅改性過后環氧樹脂各項性能提供保障。

參考文獻：

[1]孫越、陳關喜、吳清洲、馮建躍.端環氧基有機硅改性環氧樹脂的性能[J].材料科學與工程學報，2020，38（05）：714-715.

[2]鄭杰元，方勇，范宏.腰果酚基環氧樹脂的制備及其硅烷化改性[J].中國膠粘劑，2021，30（01）：511-512.

[3]孫海靜，徐佳新，姚宇煊，等.水性有機硅改性環氧丙烯酸樹脂的制備及性能研究[J].電鍍與精飾，2020，42（23）：654-655.