環氧樹脂20世紀40年代出現以來,日益受到人們的廣泛重視,目前已廣泛應用于塑料、
涂料、機械、國防等許多領域。近年來其應用擴展到結構膠粘劑,及半導體封裝、纖維強化材料、層壓板、銅箔、集成電路等領域。環氧樹脂具有優良的力學性能、電氣性能、粘接性能、耐熱性、耐溶劑性,以及易加工成型、成本低廉等優點。然而由于其三維立體網狀結構、分子鏈間缺少滑動,碳-碳鍵、碳-氧鍵鍵能較小表面能較高,帶有的一些羥基等使其內應力較大,發脆、高溫下易降解、易受水影響。有機硅具有熱穩定性好、耐氧化、耐候,低溫性能好、表面能低、介電強度高等優點,但是其制造成本較高,力學性能、附著力、耐磨性、耐溶劑性較差。有機硅改性環氧樹脂是近年來,發展起來的既能降低環氧樹脂內應力,又能增加環氧樹脂韌性、耐高溫等性能的有效途徑。目前有機硅改性環氧樹脂,方法主要有共混與共聚兩類。共聚是利用有機硅上的活性端基,如羥基、氨基、烷氧基與環氧樹脂中,環氧基、羥基進行反應生成嵌段高聚物,從而解決相容性的問題,并在固化結構中引入穩定和柔性的Si-O鏈,提高環氧樹脂的斷裂韌性;但與環氧基反應引入有機硅鏈段,不但消耗了環氧基使固化網絡交聯度下降,且大分子柔性鏈段的引入,也降低了環氧樹脂的剛性,因此增韌的同時伴隨著耐熱性(Tg)的下降。
(2)熱失重性能測試
TA-2400型示差掃描量熱儀,靜態空氣,升溫速率5℃/min。
(3)樹脂固化物微觀形貌分析
JEOLJSM-560LV型掃描電子顯微鏡。
(三)結果與討論
1、新型有機烷氧基硅烷的分子結構
用有機硅改性環氧樹脂,可使熱分解溫度提高,耐候性、脆性等性能得到改善,但固化物的玻璃化溫度往往降低,因此必須解決熱分解溫度升高與玻璃化溫度降低之間的矛盾。本研究首先合成了脂肪族二官能度端環氧基聚二甲基硅氧烷,以及含酚羥基的有機硅改性劑。
該類型有機硅分子含有兩個酚羥基,可提高有機硅的極性,增加相容性,苯基通過固化反應進入改性樹脂固化物的主鏈提高大分子的剛性,并形成穩定的硅-氧-烷鍵,有助于提高耐熱性和力學性能。在對這兩種改性劑的改性效果進行了深入研究的基礎上,設計、合成了新型含環氧基的多官能度有機硅改性劑,對環氧樹脂進行改性。
(1)端環氧基聚二甲基硅氧烷
以端羥基聚二甲基硅氧烷和環氧氯丙烷為原料,形成有機硅二醇醚中間體,在堿的作用下脫氯化氫閉環形成的端環氧基聚二甲基硅氧烷合成反應如下: