[发明专利]一种环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂及其制法

说明书

本发明涉及环氧树脂技术领域，且公开了一种环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂，固化过程中环氧树脂以及环氧基笼型倍半硅氧烷的环氧基与固化剂三乙烯四胺中的氨基进行开环交联反应，同时环氧基笼型倍半硅氧烷中的环氧基团可与环氧树脂中的羟基发生键合作用，使环氧基笼型倍半硅氧烷与环氧树脂的相容性大大提高，有利于提升环氧树脂的热稳定性。一种环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂，其中环氧基笼型倍半硅氧烷是中空笼型结构，含有大量的空隙，将其通过化学键合的方式引入环氧树脂结构中，可以增加体系的交联密度，对链段运动起到了很好的阻碍作用，从而使复合后的环氧树脂材料拉升强度的力学性能方面得到了极大提高。

技术领域

本发明涉及环氧树脂技术领域，具体为一种环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂及其制法。

背景技术

聚倍半硅氧烷是较为特殊的一类硅氧烷聚合物，其聚合物主体组成为(RSiO_1.5)_n，具有良好的耐热性和更低的表面能，适用于耐高温涂料的基料，并且可用作高分子液晶材料，可分为笼型结构和非笼型结构两类，笼型聚倍半硅氧烷简称POSS，是一种性能优异的杂化材料，可以提高复合材料的力学性能和使用温度。

环氧树脂又称做人工树脂或者树脂胶，泛指分子中含有两个或两个以上的环氧基团的有机高分子化合物，相对分子质量大部分都不高，是一类重要的热固性熟料，具有良好的耐化学腐蚀性能和优良的机械性能，广泛用于粘合剂、涂料等用途。

但是环氧树脂固化产物的交联密度通常都很大，质地较脆，导致其耐冲击性能差，并且热稳定性和力学性能都不太好，极大的限制了环氧树脂在某些方面的应用，因此通过一种物质来对环氧树脂进行改性处理就显得很有必要。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂及其制法，解决了环氧树脂韧性差的问题，同时解决了环氧树脂的热稳定性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂，所述环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂制备方法如下：

(1)在氮气氛围中，向三颈烧瓶中加入丙烯基缩水甘油醚和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，搅拌混合均匀后，在80-100℃的条件下向烧瓶中滴加四甲基二硅氧烷，反应6-12h，减压蒸馏并进行纯化，制备得到1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷-丙基缩水甘油醚；

(2)向烧瓶中加入丙酮和乙烯基三甲氧基硅烷，用磁力搅拌器充分搅拌，然后滴加质量分数为36-38％的浓盐酸，在40-50℃下回流反应36-60h，将溶液减压蒸馏，固体产物进行重结晶纯化过程，制备得乙烯基笼型倍半硅氧烷；

(3)在氮气氛围中，向三口烧瓶中加入甲苯、乙烯基笼型倍半硅氧烷和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，然后滴加1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷-丙基缩水甘油醚的甲苯溶液，在60-80℃的条件下反应5-10h，通过柱层析分离纯化，甲苯作为洗脱剂，制备得到环氧基笼型倍半硅氧烷；

(4)向丙酮溶剂中加入环氧树脂、固化剂三乙烯四胺三乙烯四胺和环氧基笼型倍半硅氧烷，超声分散均匀，涂敷在模具中，在100-120℃的条件下交联30-60min，得到环氧基笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂；

优选的，所述步骤(1)中的丙烯基缩水甘油醚、铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和四甲基二硅氧烷的质量比为100:0.001-0.003:4000-6500。

优选的，所述步骤(2)中的乙烯基三甲氧基硅烷和浓盐酸的质量比为10:15-20。