[发明专利]一种环氧/有机硅/无机纳米杂化材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种环氧/有机硅/无机纳米杂化材料及其制备方法和 应用。

背景技术

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、低介电常数、低 应力、减震低噪音、环保低毒性、难燃或不燃性等优点；环氧树脂具有优良的机械性能、电 气性能、粘接性能、耐热性、耐溶剂性以及易成型加工、成本低廉等优点，有机硅改性环氧 树脂常用于高性能胶黏剂、涂层材料、光学、电子保护材料等。但采用简单共混的方法容易 发生相分离，力学性能差；通常通过加成或缩合反应制备环氧/有机硅树脂。如W.Huang等 (Journal of Adhesion and Interface Vol.7，No.4，2006)通过含氢聚硅氧烷和含环氧环己基的烯 烃在Pt无机纳米粒子下硅氢加成反应来制备环氧/有机硅树脂。日本专利JP 200610429通过将 环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷在碱催化下水解然后缩合制备环氧/ 有机硅树脂。通过化学改性方法的缺点是过程复杂，通常会用到溶剂造成提纯困难，并且难 于控制反应程度。

在聚合物树脂作为胶黏剂、光学保护材料、涂层材料等应用时，有时需要长时间高热量、 高光条件下使用，而聚合物树脂容易成型、粘结性能好但热稳定性、耐光性差，若使用无机 材料，耐热性、耐光性好，但难于成型、附着力差，常采用无机纳米改性聚合物树脂用于改 进上述问题，但无机纳米粒子需要通过改性剂改性以提高与聚合物的相容性，难于获得透明 性好、无机纳米含量高的无机纳米改性聚合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、高耐候、高耐热、高耐光的环氧/有机硅/无机 纳米杂化材料。

本发明还提供上述环氧/有机硅/无机纳米杂化材料的制备方法及应用。

本发明还提供一种通过简单物理共混方法原位获得环氧/有机硅/无机纳米杂化材料的方 法。

本发明还提供一种酸性无机纳米粒子提高杂化材料耐热性、耐候性和耐光性的方法，有 机-无机相、环氧-有机硅相分散均匀，没有相分离。

本发明还提供一种环保、节能的环氧/有机硅/无机纳米杂化材料绿色合成方法。

本发明将环氧树脂和有机硅树脂先通过简单物理混合方法将其制成混合物，再利用环氧 树脂与有机硅树脂在无机纳米粒子催化作用下发生原位杂化固化，得到环氧/有机硅/无机纳米 杂化材料，有机相-无机相、环氧-有机硅相分散均匀，没有相分离。

本发明提出的环氧/有机硅/无机纳米杂化材料，它包含：(a)至少一种环氧树脂，(b)至少 一种有机硅树脂，(c)至少一种酸性无机纳米粒子，(d)非必需的有机硅烷，(e)非必需的助剂； 各组分用量为：环氧树脂100份，有机硅树脂1～500份，酸性无机纳米粒子1～100份，有机 硅烷0～50份，助剂0～20份。先将环氧树脂和有机硅树脂做简单物理混合，再利用无机纳米 粒子催化作用使用环氧/有机硅发生原位杂化固化，生成环氧/有机硅/无机纳米杂化杂化材料；

本发明提出的环氧/有机硅/无机纳米杂化材料，各组分用量优选为：环氧树脂100份，有 机硅树脂1～300份，酸性无机纳米粒子0.01～80份，有机硅烷0～50份，助剂0～10份。

本发明提出的环氧/有机硅/无机纳米杂化材料，环氧树脂选自双酚A环氧树脂、氢化双酚 A环氧树脂、脂环族环氧树脂。

本发明提出的环氧/有机硅/无机纳米杂化材料，所述环氧树脂的非限制性实例包括：如： 瑞士汽巴精化有限公司(Ciba)生产的双酚A环氧树脂GY240，GY250，GY260，GY226等以及脂 环族环氧树脂PY284、CY179，美国陶氏化学(DOW)生产的双酚A环氧树脂D.E.R.331、D.E.R. 331j、D.E.R.383、D.E.R.332、D.E.R.337等以及脂环族环氧树脂ERL 4229、ERL-4221，美国 壳牌公司(Shell)生产的双酚A环氧Epon 825、Epon826、Epon828、Epon830、Epon834等以及 氢化双酚A环氧树脂EPONEX 1510、德国巴斯夫公司(BASF)生产的氢化双酚A环氧树脂 HBGE.，常熟佳发化学有限责任公司生产的脂环族环氧树脂JEw-0112、武汉森茂精细化工有 限公司生产的脂环族环氧树脂CER-170、广东宏昌电子材料股份有限公司的氢化双酚A环氧树 脂GEST3000等。