[发明专利]一种有机硅环氧树脂固化剂及包含它的环氧固化体系

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂应用领域，尤其涉及一种有机硅环氧树脂固化剂及包含它的环氧固化体系。

背景技术

环氧树脂因机械性能和电气性能优异而发展成为热固性树脂的一大类并被广泛应用于胶粘剂、结构复合材料、电子半导体封装等领域。其中，固化剂对其性能的影响较大。如今应用较广的固化剂主要是胺类固化剂，但低分子量的胺类物质如乙二胺等具有易挥发的缺点，对施工人员身体伤害较大，而且以该胺类物质固化的环氧树脂抗冲击性能差，交联密度难以调节，使环氧树脂在高技术领域的应用受到限制。

针对以上问题，一系列较大分子量的胺类固化剂被开发，如美国专利US3,549,592和US4,403,078采用聚烷氧基胺类作为固化剂，由于烷氧基链段较软，能提高交联密度，故能改善环氧树脂固化后的性能。美国专利US3,732,189提出用胺类与酸酐反应制备的低分子预聚体作为固化剂来固化环氧树脂，但是由于引入了羧基，其固化速度低于胺类固化剂。

公开号为CN 102224199A的中国专利公开了一种具有五元或六元芳环结构的环氧树脂固化剂，该固化剂的芳环上取代有至少两个均能与环氧树脂反应的官能团，所述的官能团选自羟基、胺基、咪唑基、吖嗪基、酰肼基，酐基和路易斯酸基团。但是该芳胺类固化剂的固化反应活性不够高。

公开号为CN 101225156B的中国专利公开了一种液态多元胺类固化剂，该类固化剂使用芳香胺类化合物的混合物作为固化剂，常温下为液态，易与环氧树脂混合。该固化剂易于操作，但是制备得到的环氧树脂罐封胶的冲击强度不高，力学性能并不好。

张靓靓等人以4-二氨基二苯甲烷、苯甲醛和亚磷酸二乙酯为原料，合成了含磷的环氧树脂固化剂(含磷固化剂及固化环氧树脂的合成及表征，石油化工，2006，35(8)：774-777)。该类固化剂具有出色的阻燃性能，其缺点是反应性较低，这是由于P＝O基的强吸电子效应，使得-NH₂基团上电子云密度降低。

公开号为CN 1583816A的中国专利公开了将硅氧烷链段引入胺类固化剂体系中，在固化促进剂的存在下，该固化剂可固化多种环氧树脂。该类固化剂提高了环氧树脂的介电性能，但是由于硅氧烷链段的体积较大，影响到周围胺基基团参与固化反应，其力学性能并不是太理想。

发明内容

本发明提供了一种有机硅环氧树脂固化剂，该类固化剂能够提高环氧树脂制品的抗冲强度、粘结性能和弯曲强度。

一种有机硅环氧树脂固化剂，其结构通式如(I)所示：

其中，X为大于0的整数；R¹为烷基或苯基；R^a，R^b为亚烷基或亚芳基。

在式(I)中，所含的硅氧烷链段起着增韧和调节体系交联密度的作用。硅氧烷链段长度增加，X值增加，体系交联密度增加，制品的韧性提高，但同时单位固化剂能固化的环氧树脂的量减少，固化效率降低，一般情况下选择X为1～10的整数。

当R¹为烷基时，链长增加，环氧树脂体系的韧性提高，单位固化剂能固化的环氧树脂的量减少，固化反应效率降低，一般选择R¹为C₁-C₅的烷基，更优选为甲基，此时经固化反应得到的环氧树脂体系的刚性模量和韧性都较好；当R¹为苯基时，此时经固化反应得到的环氧树脂体系的刚性模量更高。

选择不同的R^a、R^b可以调节固化反应的速率，当R^a，R^b为亚苯基时，固化剂结构最为稳定；当R^a、R^b为亚烷基时，固化剂反应活性较高，烷基链越长，单位固化剂能固化的环氧树脂的量越少，一般情况下，R^a、R^b选择为C₁-C₅的亚烷基，更优选为-CH₂CH₂-，固化剂活性较高，而且能固化的环氧树脂的量较大。

基于上述分析，本发明的固化剂最优选为：

本发明还提供了所述有机硅环氧树脂固化剂的制备方法，包括：