[发明专利]一种有机硅组分增韧的甲基硅树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅组分增韧的甲基硅树脂及其制备方法。特别适用于硬质或柔性透明、不透明塑料件的表面防护以及用于金属表面、石质材料防风化保护。

背景技术

甲基硅树脂是一种由MeSiO_1.5，Me₂SiO,Me₃SiO_0.5及SiO₂链节组合为主体的聚硅氧烷产品。该产品具有坚硬透明，高温失重少等优点，广泛应于耐磨增硬涂层、耐高温云母粘结剂及电阻涂料等。但是由于甲基硅树脂质脆，在固化过程中容易开裂，所形成的涂膜，在外界环境不断变化时，也常常会出现裂纹，甚至从基材上剥落下来。这些缺欠大大限制了甲基硅树脂的应用，因此，增韧甲基硅树脂就显得尤为重要了。李布春(有机硅材料与应用,1999,3,4-7)用短链羟基硅油和二甲基二氯硅烷来增韧甲基硅树脂，美国专利(US4368235)也提出了类似办法提高甲基硅树脂在固化时的抗开裂性能。但是，这种方法所能达到的增韧效果是极其有限的。当使用四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等强固化体系时，漆膜在固化过程中仍然容易产生银纹，漆膜弯曲或受到撞击时，也容易发生爆裂。CN103201318A公开了一种制备树脂-线型有机硅氧烷嵌段共聚物的方法,可以用来提高甲基硅树脂的断裂伸长率和断裂韧性。但是，当应用这种方法来提高甲基硅树脂的韧性时，漆膜的铅笔硬度也随之大大降低了，且漆膜的透明性也受到了影响。

发明内容

本发明的第一个目的是:提供一种兼顾硬度高、柔韧性好、耐高温的有机硅组分增韧的甲基硅树脂，该树脂克服了现有甲基硅树脂质脆，在固化过程中容易开裂，所形成的涂膜，在外界环境不断变化时，也常常会出现裂纹的缺点。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种有机硅组分增韧的甲基硅树脂，其特征在于，它由下述组分组成，按重量克计，各组分用量如下：有机硅组分2～30，去离子水或酸性硅溶胶20～40，甲基三烷氧基硅烷30～80，四烷氧基硅烷0～30，苯基三烷氧基硅烷0～15，二甲基二烷氧基硅烷0～10，硅烷偶联剂0～10，酸性催化剂0～10，固化剂0.02～0.5，乙醇或异丙醇0～15，流平剂0～0.5；

所述有机硅组分是由端氢硅油和乙烯基硅氧烷在铂金催化剂存在下合成的，其中，所用端氢硅油的含氢量在0.1wt％～1.5wt％；乙烯基硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种；

所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种；

所述固化剂为乙酰丙酮铝、二丁基锡二月桂酸酯、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、盐酸胍、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯中的一种或几种，或者为四甲基氢氧化铵的盐酸盐、四丁基氢氧化铵的盐酸盐、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的盐酸盐中的一种或几种，或者为四甲基氢氧化铵的醋酸盐、四丁基氢氧化铵的醋酸盐、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的醋酸盐中的一种或几种；

所述酸性硅溶胶的粒径为5～100nm。

上述有机硅组分增韧的甲基硅树脂，其所述有机硅组分的具体合成方法如下：

将反应容器置于水浴中，依次加入乙烯基硅氧烷和铂金催化剂，搅拌混合均匀，然后滴加到含氢量为0.1wt％～1.5wt％的端氢硅油中，控制反应液的温度≤80℃，滴加完毕，在80℃继续反应2小时即得到有机硅组分，保存备用，其中，乙烯基硅氧烷的加入量与端氢硅油中SiH基团的摩尔比为1～1.05；铂金催化剂用量为乙烯基硅氧烷用量的0.02％～0.06％。

上述有机硅组分增韧的甲基硅树脂，其所述甲基三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷；四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷；苯基三烷氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷；二甲基二烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。

上述有机硅组分增韧的甲基硅树脂，其所述酸性催化剂为盐酸、醋酸或硫酸。

上述有机硅组分增韧的甲基硅树脂，其所述有机硅组分增韧的甲基硅树脂的成膜条件是：在40℃下预干燥10min后，再在80～140℃下固化0.3～2h即形成有机硅组分增韧甲基硅树脂薄膜。

本发明的第二个目的是:提供一种操作简单且易于规模化生产的有机硅组分增韧的甲基硅树脂制备方法。