[发明专利]支化有机硅环氧树脂固化剂及环氧固化体系

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂应用领域，尤其涉及一种支化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包括有机胺、有机酸酐、咪唑等几大类，其中由于品种多样、性能易于调控，胺类固化剂的应用最广。但传统的低分子量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，而分子量稍高的胺类如异佛尔酮二胺等虽然沸点较高，粘结强度相对较好，但以其固化的环氧耐热性以及弯曲强度均不理想，以上传统胺类固化剂难以满足环氧树脂在高技术领域的应用。

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。但是由于固化剂中存在的大量烷氧基链段，其耐热性以及材料弯曲模量受到限制。

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，但是由于引入了羧基，其固化速度低于胺类固化剂，交联密度和力学性能也受到影响

公开号为CN102224199A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，且固化后材料内应力较高，影响到其耐久性。

公开号为CN101225156B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。该固化剂易于制备，但是固化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，从而使反应性较低，导致其固化的环氧交联密度和力学性能受到影响。

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、弯曲强度及环氧树脂的韧性。

支化有机硅环氧树脂固化剂，结构式如式（Ⅰ）所示：

其中，X、Y为0～50的整数；R1、R2、R3、R4为由以下一种或几种化学分子结构所构成的官能团：-H、-C_nH_2n+1、-NH₂、-COOH、-SH、-C_nH_2n-、-NH-、-COO-、其中n为1-10的整数。

该有机硅环氧固化剂具体制备方法为：以化合物(Ⅱ)为原料，搅拌下直接滴加到化合物（III）的原料中，控制反应温度在60-100℃，反应时间1-3h，反应结束后分离出下层固化剂层，并减压蒸馏，得到化合物（Ⅰ）；

R₄-NH₂

（III）

其中，X、Y为大于0的整数，R1、R2、R3为由以下一种或几种化学分子结构所构成的官能团：-H、-C_nH_2n+1、-NH₃、-COOH、-SH、-C_nH_2n-、-NH-、-COO-、其中n为1-10的整数。

包含所述的支化有机硅环氧固化剂的环氧固化体系，主要成分包括：

环氧树脂                  100    重量份，

支化有机硅环氧树脂固化剂  5～80  重量份，

固化促进剂                0～20   重量份。

其中，该环氧固化体系进一步优选为：

环氧树脂                  100    重量份，

支化有机硅环氧树脂固化剂  5～20  重量份，