一种光固化有机硅/环氧树脂复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光固化有机硅/环氧树脂复合材料及其制备方法和应用。该复合材料是将环氧树脂与阳离子光引发剂按照一定质量比例共混，然后加入有机硅环体，混合均匀制备而成。在阳离子光引发剂作用下，环氧树脂发生交联固化，同时有机硅环体进行开环反应，从而能原位形成有机硅/环氧树脂复合材料。该材料具有低收缩、高强度、耐候性、耐老化、热稳定性、韧性好的特点，解决了环氧树脂固化过程中体积收缩和脆性问题。该材料适用于电子封装材料，3D打印耗材、绝缘涂层等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光固化功能材料
，更具体地，涉及一种光固化有机硅/环氧树脂复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
有机硅聚合物是半无机半有机高分子化合物，赋予其诸多优异性能，如耐老化、耐高低温、耐候、耐辐射、耐化学品、表面张力低以及生理惰性等，使其在航空、航天、轻工、化工、建筑、电子、电气、医疗、纺织等领域得到广泛应用。但有机硅材料由于其分子结构的特性，使其与其它材料相容性较差，限制了其更加广泛的应用。。环氧树脂介电性能良好，硬度高，对碱及大部分溶剂稳定，对金属和非金属材料的表面的粘接性能好，因而被广泛用于浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等领域。但环氧树脂耐老化性能差，易发脆，耐湿热性欠佳，剪切强度不高，固化过程中还存在体积收缩。目前，制备有机硅/环氧树脂复合材料主要是通过在有机硅聚合物分子结构上接枝环氧基团，然后再与环氧树脂共混固化，如CN102199276等，然而由于聚硅氧烷分子链段与环氧树脂之间相容性较差，容易出现相分离，从而对材料的力学性能、耐老化性能等产生影响，也限制了该材料的应用范围。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中环氧树脂固化过程中体积收缩和脆性，以及环氧树脂与有机硅材料之间相容性差等问题，提供一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料。本专利技术的另一目的是提供一种上述光固化的有机硅/环氧树脂复合材料的制备方法，能够解决环氧树脂固化过程中体积收缩，以及有机硅和环氧树脂氧树脂两相之间的相容性的问题。本专利技术的再一目的是提供一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料在电子封装材料、3D打印耗材以及绝缘涂层领域的应用。本专利技术上述目的是通过以下技术方案予以实现：一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，按重量计，包括以下组分：环氧树脂80～95份；有机硅环体5～15份；阳离子光引发剂1～5份；助剂0.1～3份。优选地，按重量计，包括以下组分：环氧树脂85～90份；有机硅环体6～13份；阳离子光引发剂2～4份；助剂0.2～2份。更为优选地，按重量计，包括以下组分：环氧树脂87份；有机硅环体10份；阳离子光引发剂3份；助剂1.5份。优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂、脂环族环氧树脂或脂肪族缩水甘油酯类环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。优选地，所述阳离子光引发剂为三氟甲基磺酸、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳茂铁盐中的一种或任意几种的混合物。优选地，所述有机硅环体为六甲基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或任意几种的混合物。一种可光固化有机硅/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1.按照上述的可光固化有机硅/环氧树脂复合材料准备各原料；S2.将环氧树脂与阳离子光引发剂装入三口烧瓶中，以350rpm/min的速度机械搅拌混合，得到均匀混合物A；S3.将有机硅环体加入步骤S2所得混合物A中，然后加入助剂，在机械搅拌500rpm/min混合，制成有机硅/环氧树脂混合材料B；S4.将步骤S3中所得有机硅/环氧树脂混合材料B进行抽真空，排除体系内的气泡，待气泡排尽后，将其倒入聚四氟乙烯模具中，在紫外光固化机上光照处理1～5min，即得光固化有机硅/环氧树脂复合材料。优选地，步骤S1所述环氧树脂：阳离子光引发剂的质量比为(80～95)：(1～5)。优选地，步骤S2所述混合物A：有机硅环体：助剂的质量比为(81～100)：(5～15)：(0.1～3)。上述可光固化有机硅/环氧树脂复合材料在电子封装材料、3D打印耗材以及绝缘涂层领域的应用也在本专利技术的保护范围内。本专利技术在交联固化过程中，由于环氧树脂单体分子原本的范德华力作用的变成了化学共价键合作用，距离变短，原子间排列更紧密，致使固化后体积收缩。开环聚合反应在反应过程中每一范德华距离转变成共价距离，必有一个共价距离转变成接近范德华距离，由此产生的收缩和膨胀可以部分抵消，最终可导致体积发生膨胀。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的光固化有机硅/环氧树脂复合材料是利用环氧树脂在阳离子光引发剂作用下发生交联固化反应时，有机硅环体也在阳离子光引发剂作用下发生开环聚合反应形成聚硅氧烷聚合物，由于有机硅硅环体在开环聚合反应过程中其体积会发生一定的膨胀，从而能部分抵消环氧树脂交联固化过程中产生的体积收缩，也就能使环氧树脂固化过程中体积收缩减小。此外，由于复合材料是由环氧树脂的交联固化反应与有机硅环体的开环聚合反应同时进行而原位聚合形成的，这有利于环氧树脂与有机硅分子链之间发生缠结和交联等作用，从而增强两相之间的相互作用，并有效改善材料的相容性。附图说明图1为实施例1-7的光固化有机硅/环氧树脂复合材料应力-应变曲线。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例1将80g双酚A型环氧树脂E-51、10g脂环族环氧树脂CY-179在机械搅拌下混合均匀，然后再加入2g混合型三芳基六氟磷酸硫鎓盐，搅拌混合均匀后加入5g八苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.2g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理4min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。实施例2将60g双酚A型环氧树脂E-51、30g脂环族环氧树脂CY-179在机械搅拌下混合均匀，然后再加入2.5g硫鎓盐Esacure 1187，搅拌混合均匀后加入10g四甲基四苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.2g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理3min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。实施例3将85g双酚A型环氧树脂828、7.5g脂环族环氧树脂CY-179在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3g硫鎓盐Uvacure1590，搅拌混合均匀后加入7g六甲基环三硅氧烷，再混合均匀后加入0.35g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。实施例4将75g双酚A型环氧树脂828、5g脂环族环氧树脂UVR-6105在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3.5g双十二烷基苯碘鎓盐，搅拌混合均匀后加入15g四甲基四苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.4g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。实施例5将75g双酚A型环氧树脂E-44、25g脂环族环氧树脂UVR-6128在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3g异丙苯茂铁六氟磷酸盐，搅拌混合均匀后加入8g四甲基四乙烯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.25g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，按重量计，包括以下组分：环氧树脂80～95份；有机硅环体5～15份；阳离子光引发剂1～5份；助剂0.1～3份。

【技术特征摘要】
1.一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，按重量计，包括以下组分：环氧树脂80～95份；有机硅环体5～15份；阳离子光引发剂1～5份；助剂0.1～3份。2.根据权利要求1所述的光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，按重量计，包括以下组分：环氧树脂85～90份；有机硅环体6～13份；阳离子光引发剂2～4份；助剂0.2～2份。3.根据权利要求1所述的光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，按重量计，包括以下组分：环氧树脂87份；有机硅环体10份；阳离子光引发剂3份；助剂1.5份。4.根据权利要求1-3任一项所述光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂、脂环族环氧树脂或脂肪族缩水甘油酯类环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。5.根据权利要求1-3任一项所述光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述阳离子光引发剂为三氟甲基磺酸、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳茂铁盐中的一种或任意几种的混合物。6.根据权利要求1-3任一项所述光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述有机硅环体为六甲基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧烷、四...

【专利技术属性】
技术研发人员：向洪平，崔艳艳，苏嘉辉，刘晓暄，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44