一种环氧/有机硅聚合物复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种环氧/有机硅聚合物复合材料及其制备方法与应用。本发明专利技术将环氧树脂、芳烷基甲基聚硅氧烷和MQ硅树脂按重量份数100份、5～500份、10～200份混合后于20～180℃固化处理，得到环氧/有机硅聚合物复合材料。环氧树脂不仅自交联，并且与MQ硅树脂通过芳烷基甲基聚硅氧烷发生固化交联或形成互穿网络形成高的强度和玻璃化转变温度，达到改善环氧/有机硅聚合物复合材料的粘接性；MQ硅树脂通过形成多元结构，使得环氧/有机硅聚合物复合材料的膜表面粗糙度显著提高，水接触角大大提高。本发明专利技术的原料易得，成本较低，制备工艺简单；制备的环氧/有机硅聚合物复合材料具有优异的憎水防污性、力学强度、粘接性、防腐性及耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧/有机硅聚合物复合材料及其制备方法与应用
本专利技术属于材料
，特别涉及一种环氧/有机硅聚合物复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
聚合物纳米复合材料兼具有有机材料的可加工性和无机材料的功能性与结构特性，成为现今世界的热点。这一类材料是结构复合材料中的主体。在纳米材料复合与制备过程中，纳米粒子通过自组装可以在聚合物基体材料中形成纳/微米多级结构。通过外掺入微米粒子和纳米粒子也可直接制备纳/微米结构复合材料。纳/微米微观粗糙结构表面容易被外力破坏，表现为接触角滞后增大，滚动角减小，水滴在表面粘附。因此复合材料的表面强度是保持其疏水超疏水性能的重要参数。有机聚硅氧烷是一类低表面能疏水材料，但是，有机聚硅氧烷内聚强度低、粘附力弱，通常要加入偶联剂改性后的白炭黑进行补强来提高粘接强度和内聚强度，同时要对粘接面的表面处理来提高粘接强度，这样操作很不方便。有机硅树脂以Si-O-Si为主链，硅树脂中T链节(RSiOv2)或Q链节(SiO2)是其中的必需成份，硅原子上连接有机基团的交联型半无机高聚物，具有优异的耐热性及耐候性，兼具优良的电绝缘性、耐化学药品性、憎水性及阻燃性。纳米MQ硅树脂是由单官能团(M基团)有机硅氧烷封闭链节R3SiOv2和四官能团(Q基团)有机硅氧烷链节SiO2进行水解缩合而成的性能特殊的纳米尺寸有机硅树脂材料，为双层结构紧密球状体，其中球芯为Si-O链连接，密度较高，聚合度为15 50的笼状 SiO2，球壳为密度较低的R3Si01/2层，其摩尔质量一般为1000 8000g/mol。目前国内已工业化规t旲生广的纳米MQ娃树脂王要为甲基MQ娃树脂、乙稀基甲基MQ娃树脂和含氣甲基MQ 娃树脂，分子内除含有甲基外，还可能含有乙稀基、轻基、烧氧基或娃氢!基。但是这些有机娃聚合物的粘接性和力学强度仍达不到较高要求。环氧树脂具有优良的机械性能、电气性能、粘接性能、耐热性、耐溶剂性、防腐蚀性以及易成型加工、成本低廉等优点，但其表面能较高、内应力较大、发脆、高温下易降解、易受水影响，很少单独使用。环氧树脂/有机硅复合材料是近年来迅速发展起来的既能降低环氧树脂内应力，又能增加环氧树脂韧性、耐高温性等性能的有效途径。目前环氧树脂/有机硅复合材料的制备方法有共混与共聚两类。相容性问题是环氧树脂/有机硅的关键所在。环氧树脂与有机硅聚合物的容度参数相差较大，两者的相容性差。如果改性时只是简单的把二者混合在一起，由于两相界面张力大，呈多相分离结构甚至发生宏观相分离， 改性的效果就差，因此多采用增加含相容基团的过渡相的方法来改善二者的相容性。聚甲基苯基娃氧烧含有的苯基及端环氧基聚~■甲基娃氧烧含有的环氧基与环氧树脂相容，是常用的两种改性材料。但两者价格高昂，特别是高苯基含量的聚甲基苯基硅氧烷每公斤价格在几百至上千元，应用极为有限，难以大规模使用。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种环氧/有机硅聚合物复合材料。本专利技术的另一目的在于提供所述的环氧/有机硅聚合物复合材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供所述的环氧/有机硅聚合物复合材料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种环氧/有机硅聚合物复合材料，包括以下按重量份数计的组分5 500份芳烷基甲基聚硅氧烷、100份环氧树脂、10 200份 MQ硅树脂、O 5份催化剂和10 100份固化剂；所述的芳烷基甲基聚硅氧烷为苯乙基甲基聚硅氧烷、苯乙基甲基含氢聚硅氧烷、 取代苯乙基甲基聚硅氧烷或取代苯乙基甲基含氢聚硅氧烷；所述的芳烷基甲基聚硅氧烷优选为苯乙基甲基含氢聚硅氧烷、苯乙基甲基聚硅氧烷、对甲基-苯乙基甲基含氢聚硅氧烷和a-甲基苯乙基甲基含氢聚硅氧烷中的一种或两种混合物；所述的环氧树脂优选为芳香族环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂和丙烯酸环氧树脂中的一种或两种混合物；所述的芳香族环氧树脂优选为E-51双酚A型环氧树脂、E-44双酚A型环氧树脂或苄基缩水甘油醚；所述的脂环族环氧树脂优选为二氧化双环戊二烯、氢化双酚A环氧树脂或4-乙烯基环氧环己烷；所述的脂肪族环氧树脂优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述的MQ硅树脂优选为由M基团有机硅单体和Q基团有机硅单体按摩尔比O. 5 1.51进行水解缩合而成的纳米有机硅树脂材料；所述的M基团优选为单官能团有机娃氧烧封闭链节R3Si01/2 ；所述的R优选为甲基、乙烯基、氢、羟基或烷氧基；所述的Q基团优选为四官能团有机娃氧烧链节SiO2 ；所述的水解缩合优选在甲苯-乙醇-水混合介质中进行；所述的苯-乙醇-水混合介质优选为甲苯、乙醇和水按体积比1:1:2混合的介质；所述的水解缩合优选在酸催化环境中进行；所述的酸优选为盐酸或硫酸；所述的水解缩合的条件优选为60°C水解缩合3小时；所述的MQ娃树脂优选为甲基MQ娃树脂、乙稀基甲基MQ娃树脂和甲基含氣MQ娃树脂中的一种或两种混合物(如果MQ硅树脂是自己制备的，那么在实施例中要给出制备MQ 硅树脂的步骤；如果是购买的，请在实施例中给出购买的厂家、型号);所述的催化剂优选为乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、醋酸锌、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、氯钼酸和钼的含乙烯基的有机硅配合物中的一种或两种混合物；所述的固化剂优选为酸酐或胺类化合物；所述的酸酐优选为甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐或甲基六氢邻苯二甲酸酐；所述的胺类化合物优选为孟烷二胺或三乙烯四胺；所述的环氧/有机硅聚合物复合材料的制备方法，包括如下步骤将100份环氧树脂、5 500份芳烷基甲基聚硅氧烷、10 200份甲基MQ硅树脂、 O 5份催化剂及10 100份固化剂混合均匀，20 180°C固化处理2 4h或室温固化 6 7天，得到环氧/有机硅聚合物复合材料；所述的份数均为重量份数；所述的20 180°C固化处理2 4h优选采用以下方式进行于20 80°C保温 I 2h后再于90 180°C保温I 2h ;所述的环氧/有机硅聚合物复合材料可作为环保节能型防护涂料、自清洁防污涂料、防涂鸦涂料、防腐涂料、耐磨材料、耐高温绝缘涂覆材料或灌封材料在材料领域中进行应用。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果(I)本专利技术以环氧树脂、芳烷基甲基聚硅氧烷和MQ硅树脂为原料，通过20 180°C 固化处理得到环氧/有机硅聚合物复合材料。环氧树脂不仅自交联，并且与MQ硅树脂通过芳烷基甲基聚硅氧烷发生固化交联或形成互穿网络形成高的强度和玻璃化转变温度，达到改善环氧/有机硅聚合物复合材料的粘接性；MQ硅树脂通过形成多元结构，使得环氧/有机硅聚合物复合材料的膜表面粗糙度显著提高，水接触角大大提高。(2)本专利技术的原料易得，成本较低，制备工艺简单，环保无溶剂；制备得到的环氧/ 有机硅聚合物复合材料具有优异的憎水防污性、力学强度、粘接性、防腐性及耐高温性能， 可用作环保节能型防护涂料、自清洁防污涂料、防涂鸦涂料、防腐涂料、耐磨材料、耐高温绝缘涂覆材料或灌封材料。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例I(I)芳烧基甲基含氧聚娃氧烧和芳烧基甲基聚娃氧烧的制备将工业高含氢硅油(活性氢含量为I. 55wt%) IOOg和苯乙烯104g于室温下混合均匀，边搅拌边加入Kasted催化剂(钼的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧/有机硅聚合物复合材料，其特征在于包括以下按重量份数计的组分：5～500份芳烷基甲基聚硅氧烷、100份环氧树脂、10～200份MQ硅树脂、0～5份催化剂和10～100份固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种环氧/有机硅聚合物复合材料，其特征在于包括以下按重量份数计的组分5 500份芳烷基甲基聚硅氧烷、100份环氧树脂、10 200份MQ硅树脂、O 5份催化剂和10 100份固化剂。2.根据权利要求I所述的环氧/有机硅聚合物复合材料，其特征在于 所述的芳烧基甲基聚娃氧烧为苯こ基甲基聚娃氧烧、苯こ基甲基含氧聚娃氧烧、取代苯こ基甲基聚硅氧烷或取代苯こ基甲基含氢聚硅氧烷； 所述的环氧树脂为芳香族环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂和丙烯酸环氧树脂中的ー种或两种混合物。3.根据权利要求2所述的环氧/有机硅聚合物复合材料，其特征在于 所述的芳烷基甲基聚硅氧烷为苯こ基甲基含氢聚硅氧烷、苯こ基甲基聚硅氧烷、对甲基-苯こ基甲基含氢聚硅氧烷和α-甲基苯こ基甲基含氢聚硅氧烷中的ー种或两种混合物； 所述的芳香族环氧树脂为Ε-51双酚A型环氧树脂、Ε-44双酚A型环氧树脂或苄基缩水甘油醚； 所述的脂环族环氧树脂为ニ氧化双环戊ニ烯、氢化双酚A环氧树脂或4-こ烯基环氧环己烷； 所述的脂肪族环氧树脂为甲基丙烯酸缩水甘油酷。4.根据权利要求I所述的环氧/有机硅聚合物复合材料，其特征在于 所述的MQ硅树脂优选为由M基团有机硅单体和Q基团有机硅单体按摩尔比O. 5 I. 5 I进行水解缩合而成的纳米有机硅树脂材料； 所述的M基团为单官能团有机硅氧烷封闭链节R3SiOv2 ； 所述的R为甲基、こ稀基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄月文，罗广建，刘伟区，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：