[发明专利]一种有机硅改性的环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种有机硅改性的环氧树脂及其制备方法，通过Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷改性双酚A型环氧树脂，制备含有POSS壳的有机硅‑环氧树脂杂化共交联结构。本发明所得有机硅改性的环氧树脂具有耐热的POSS纳米核和聚甲基苯基硅氧烷的结构的协同作用，能够整体提高环氧树脂的耐热性，此外，聚硅氧烷的良好的柔性能够大大提高改性环氧树脂的韧性，能够广泛应用于高端LED封装、航空航天复合材料等尖端领域。

技术领域

本发明涉及一种有机硅改性的环氧树脂及其制备方法，属于高分子精细化工技术领域。

背景技术

环氧树脂具有粘接强度高、固化收缩率低、硬度大、耐磨性好、加工性能好、电绝缘性好、原料易得、成本低廉等优点，作为胶黏剂、封装胶、复合材料树脂等材料广泛应用于包括日常生活至航空航天等各个领域。常规的环氧树脂脆性大，韧性差，因而耐冲击强度差，此外，环氧树脂的耐热温度一般在170℃以下，因而，在航空航天等尖端领域其性能还不能满足要求。高韧性、耐热性好的环氧树脂在复合材料领域有着急迫的需求。

使用聚硅氧烷接枝环氧树脂可以在一定程度上提高环氧树脂的韧性。传统的接枝聚硅氧烷的方法是使用带活性的聚硅氧烷(羟基、氨基、环氧基等)与环氧树脂反应形成嵌段聚合物来提高环氧树脂的韧性。如中国专利CN 103013048 A制备了PGMA-PBMA-PDMS-PBMA-PGMA五元嵌段共聚物，有效的提高了环氧树脂的韧性。但是，这样制备嵌段聚合物步骤繁琐，同时聚合物的耐热性差，因而其实际应用受到一定的限制。此外，聚硅氧烷与环氧树脂的相容性差，因而简单的合成接枝聚合物的稳定性一般，耐热性也较差。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种有机硅改性的环氧树脂，所制备的含有POSS壳的有机硅-环氧树脂杂化共交联结构具有耐热的POSS纳米核和聚甲基苯基硅氧烷的结构的协同作用，能够整体提高环氧树脂的耐热性，此外，聚硅氧烷的良好的柔性能够大大提高改性环氧树脂的韧性。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种有机硅改性的环氧树脂，其结构示意图如图1所示，其制备方法为：首先制备Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷，再用Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷改性双酚A型环氧树脂，制备得到含有POSS壳的有机硅-环氧树脂杂化共交联结构。以甲氧基型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷为例，合成路线如图2所示。

进一步地，上述有机硅改性的环氧树脂的制备方法为：Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷与环氧树脂按照质量比1:1-1:100在80-150℃下回流反应6h以上，得到有机硅改性的环氧树脂。

进一步地，所述Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷的制备方法为：端羟基苯基硅油与Q型POSS按照质量比1000:1至10:1在50-120℃下进行回流反应5h以上，得到Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷。

更具体的，本发明采用的方法是使用Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷与环氧树脂共交联制备高耐热、高韧性的环氧树脂，制备方法主要包括如下两步：

(1)Q型POSS封端聚甲基苯基硅氧烷的制备

按质量份数计，取Q型POSS1份，端羟基苯基硅油(分子量1000-100000)10-1000份，待混合均匀后，在50-120℃下回流搅拌5h以上(一般5-20h)，冷却后出料，即为Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷；

(2)有机硅改性环氧树脂的制备

按质量份数计，取1份步骤(1)中制备的Q型POSS封端的聚甲基苯基硅氧烷，加入经过真空干燥除水的双酚A型环氧树脂1-100份，在80-150℃的条件下搅拌回流6h以上(一般6-20h)，冷却后即得有机硅改性的环氧树脂。

按上述方案，所述Q型POSS为带有硅三烷氧基基团的POSS，其结构以及缩略结构表达式均如图3所示。