聚硅氧烷改性环氧树脂体系的制备、形态与性能

聚硅氧烷－环氧树脂体系微相分离形态的形成过程不同于一般反应性液体橡胶改性环氧树脂。此体系微相分离结构是在预反应过程中形成的，是聚硅氧烷在环氧树脂中的分散和聚结两种趋势共同作用的结果。预反应中形成的嵌段共聚物使该体系微相分散微细而且均匀。与未改性环氧树脂相比，经预反应制得的固化物弯曲杨氏模量和玻璃态线性热膨胀系数均有明显下降，因此内应力大幅度降低，抗开裂指数大为提高；而直接共混法改性环氧树脂低应力化效果较差。光电子能谱分析的结果表明，预反应可以有效抑制聚硅氧烷向改性环氧树脂表面富集的倾向。

聚硅氧烷改性环氧树脂

本文综述了将聚硅氧烷引入到双酚－Ａ型环氧树脂的四种途径，即，活性端基反应；利用硅氧烷偶联剂生成嵌段共聚物；取代聚硅氧烷部分侧基和预先制备聚硅氧烷粒子，并介绍了聚硅氧烷改性该种环氧树脂的固化动力学。

聚硅氧烷改性环氧树脂的研究进展

综述了聚硅氧烷改性环氧树脂的机理和方法,对几种环氧树脂增韧方法进行了比较。通过国内外的研究进展介绍了物理共混和化学共聚2种改性方法,证实化学共聚改性的产物性能更佳,最后对其发展进行了展望。

含氨基聚硅氧烷改性环氧树脂

采用八甲基环四硅氧烷(D4 )、甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷(DL 602)为单体,以六甲基二硅氧烷(MM)为封端剂合成不同粘度的侧氨基聚硅氧烷(SAPS),并用合成的侧氨基聚硅氧烷来改性环氧树脂(E 44),制备一系列的样品.通过动态机械热分析(DMTA)、接触角仪、电子拉力试验机以及扫描电镜(SEM)对其进行研究.结果表明对于含固定侧氨基比例的聚硅氧烷,其与环氧树脂的相容性随着聚硅氧烷的粘度先增大后减小;含侧氨基聚硅氧烷能有效增韧环氧树脂,而且SAPS粘度越大,被改性的环氧基体的抗冲击强度就越高.

聚硅氧烷改性环氧树脂的研究进展

综述了制备聚有机硅氧烷改性环氧树脂的4种途径:含羟基或烷氧基的聚硅氧烷与环氧树脂的反应、含氨基的聚硅氧烷与环氧树脂的反应、含硅氢基的聚硅氧烷与环氧树脂的反应、含杂原子的聚硅氧烷与环氧树脂的反应,并讨论了聚有机硅氧烷改性环氧树脂对环氧树脂的相结构、机械性能和热稳定性的影响。

聚硅氧烷改性环氧树脂研究

将端氢硅油与烯丙基缩水甘油醚（AGE）在一定条件下，通过硅氢加成反应合成聚硅氧烷改性的环氧树脂。研究了催化剂、反应时间、温度、AGE和端氢硅油中的C=C／Si—H物质的量比等因素对合成产物结构及性能的影响。采用红外光谱、凝胶色谱、环氧值对改性的环氧树脂进行了表征和分析。结果表明，当催化剂氯铂酸用量为反应物质量的0．0100％t0．0200％，AGE和端氢硅油中的C=C／Si—H物质的量比为4．28：1．00，反应温度80~85℃，反应时间6h时，改性环氧树脂的环氧值、相对分子质量大小及分布合理，活泼氢转化率高。

含巯基聚硅氧烷改性环氧树脂的制备及性能

以双酚A环氧树脂(E51)为基料、聚醚胺(D-230)为固化剂、含巯基聚硅氧烷(PMMS)为改性剂,分别经过简单物理混合和化学改性的方法,制备了一系列聚硅氧烷改性环氧树脂(E51-D-PMMS)固化物。通过衰减全反射红外(ATR-FTIR)和X射线衍射仪(XRD)表征了固化物的结构特征;通过拉伸测试和冲击实验、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量(CA)、动态热力学分析(DMA)及中性盐雾实验探究了改性固化物的力学性能、热稳定性、防腐性能等。结果表明,化学改性的E51-D-PMMS固化物的综合物理化学性能优于简单物理改性的,当PMMS含量为1%(质量分数,下同)时,改性固化物的拉伸强度为74.63 MPa,较改性前提高了13.5%,断裂伸长率提高了40.2%,冲击强度提高了43.7%;水接触角从改性前的72.8°增至100.3°,表面能从39.4 J/m^(2)降至17.4 J/m^(2),吸水率下降了44%,耐水性能大大增强;其防腐性能和玻璃化转变温度(T_(g))也有一定的提升。

聚硅氧烷改性环氧树脂对玻璃纤维/酚醛复合材料高温残余强度的影响

ASTM 3059-18标准将高温残余力学性能纳入树脂基复合材料阻燃指标,突破了复合材料传统化学阻燃概念,标志着结构阻燃概念得到了设计方的重视。本文将自制的聚硅氧烷改性环氧树脂(EP-Si)与酚醛树脂(PF)共混,并辅以无机粉料和玻璃纤维增强体,通过力学性能、热失重(TGA)、锥形量热(CCT)和扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了EP-Si和无机粉料对玻璃纤维/酚醛复合材料高温残余强度的影响。实验结果表明:当EP-Si用量为40wt%,复合材料的常温及高温残余弯曲强度分别为384.4 MPa、53.3 MPa,相比PF复合材料提高了78.7%、85.1%;辅以适当比例无机粉料,高温残余弯曲强度最高可达85.1 MPa,相比PF复合材料提升了195.5%。高温处理后含硅PF复合材料厚度膨胀而PF复合材料厚度收缩;含硅PF复合材料的热解残留率更高,表层氧化降解更快,但内层生成CO含量低于PF复合材料;含硅树脂基体的无机热解产物保护了内层树脂和纤维,原位热解无机产物分布更均匀、与无机粉料相容性好及可能存在的共烧结作用进一步隔离了氧气侵入,提高了结构完整性和高温残余强度。

超支化聚硅氧烷在改性BMI/CE树脂方面的研究进展

综述了近年来超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺和氰酸酯树脂的研究进展,重点总结了超支化聚硅氧烷在改性树脂力学性能、热性能及阻燃性能方面的应用,并对超支化有机硅功能高分子未来的发展作出了展望。

环氧树脂的亲水改性及固化特征研究

以环氧树脂E-51与二乙醇胺进行开环加成,在疏水环氧树脂分子中引入亲水基团,加酸成盐后得到环氧树脂水性体系。利用红外光谱和热失重对产物进行分析,研究了反应温度、反应时间等对反应产物的影响,最优反应温度为80℃,反应时间为3 h。此外,还对亲水改性环氧树脂的涂膜表干时间、附着力、硬度和柔韧性进行了研究,结果表明,亲水改性环氧树脂有良好的应用前景和价值。

碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性的研究进展

碳纤维/环氧树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)因其高强度、高刚性和低密度等优异性能,在航空航天、汽车、船舶和风能等领域得到了广泛应用。然而,环氧树脂基体的固有脆性限制了CFRP的广泛应用。因此,如何提高其韧性成为研究的热点。综述了近年来碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性的研究进展,重点介绍了树脂改性、界面改性及结构设计等方法,对未来研究方向进行了展望。

1,5-萘二酚改性环氧树脂及其氮化硼复合材料的制备与导热性能

环氧树脂是导热复合材料领域必不可少的,但是由于其本征导热系数较低限制了应用,因此提高环氧树脂本征导热系数对于高性能导热复合材料的开发具有重要意义。环氧树脂本征热导率的提高通常可采用引入刚性基团的方式实现,而实际操作中往往受限于含刚性基团分子与环氧树脂分子之间存在极性差异、相容性不一致等问题,导致环氧树脂及其复合材料结构设计与合成具有复杂性,限制了其实际应用。采用含较强刚性萘环的1,5-萘二酚(Naphthalenediol)改性环氧树脂(EP)制备萘改性环氧树脂(NEP),改善环氧树脂分子链的“有序性”,减少导热过程中声子的散射,提高材料的导热性。研究结果表明,NEP的导热系数为0.32 W/(m·K),是EP导热系数0.19 W/(m·K)的1.68倍。氮化硼(BN)填料的加入使NEP/BN复合材料的热导率提升至1.25 W/(m·K),为EP/BN复合材料热导率1.01 W/(m·K)的1.24倍,EP的6.58倍。NEP及NEP/BN复合材料导热性能的提升,归因于萘环的刚性引起分子链的排列更加有序,以及改性过程中形成氢键的协同作用。向环氧树脂中引入萘环结构,采用简单的试验操作,明显提高了环氧树脂的本征热导率,可以为具有良好导热性能的树脂材料的开发提供思路。

环氧树脂胶粘剂化学改性方法研究进展

环氧树脂是一种应用广泛的胶粘剂材料,但传统环氧胶粘剂往往达不到如今多样化的性能需求,需要改性后使用。本文从环氧胶粘剂固化关键成分的角度,分类综述了近十年来环氧胶粘剂化学改性方法,如新型环氧树脂和固化剂的合成、复合改性等。结合近几年的研究热点,对环氧胶粘剂未来的发展方向进行了分析和展望。

含硼三烯丙基化合物改性环氧树脂的研究

采用含硼三胺(TAB)和香草醛衍生的烯类化合物(AM)为原料,通过希夫碱合成反应设计制备了一种含硼三烯丙基化合物(TABM),通过改变TABM的添加量得到一系列改性树脂(E-51+TABM)。对固化后树脂的结构、热稳定性、热机械性能、拉伸剪切性能、阻燃性能以及微观断裂形貌进行了表征。研究结果表明:(1)红外光谱和核磁氢谱的测试结果均表明,成功地制备了目标产物TABM。(2)热稳定性和热机械性能研究表明,随着TABM用量的增加,固化后环氧树脂的储能模量和残碳率也随之增大,但其玻璃化转变温度和交联密度降低。这表明TABM的添加可以降低材料的刚性,提升环氧树脂的韧性。(3)添加TABM后,环氧树脂在室温和100℃条件下的拉伸剪切强度均得到提升,当添加10份TABM时,拉伸剪切强度在25℃的条件下提升了25.5%,在100℃的条件下提升了37.5%。(4)随着树脂中TABM含量的增加,固化后树脂的极限氧指数(LOI)值也随之提升,直到添加量达到20份时达到最大值,说明TABM的添加,使得固化后树脂的阻燃性得到了有效改善。(5)微观断裂形貌分析表明,共混树脂(E-51+TABM)的断裂韧性得到了提高。

填料增强改性环氧树脂力学性能的研究进展

综述了近年来不同种类填料——碳纳米材料、陶瓷、金属、天然填料增强环氧树脂的研究进展,详细概述了填料类型、填料分散以及填料表面改性对环氧树脂力学性能的增强效果,并展望了环氧树脂增强改性的研究发展方向。

水性有机硅改性环氧树脂的制备与性能

利用二甲基二氯硅烷(DMDCS)与环氧树脂E51中-OH缩合反应合成有机硅改性环氧树脂,并采用相反转法制备水性有机硅改性环氧树脂,以疏水性优选有机硅改性环氧树脂合成条件,分析了乳化工艺对乳液平均粒径的影响,并考察了固化膜性能。结果表明,在环氧树脂40 g、DMDCS 1.6 g、溶剂用量20 mL、50℃反应8 h的条件下,有机硅改性环氧树脂与水的接触角为106.8°;当乳化剂用量为25%、乳化温度为65℃、剪切机转速为3000 r/min时,乳液平均粒径为1.011μm,储存稳定性(30 d)和离心稳定性(3000 r/min,30 min)良好;水性有机硅改性环氧固化膜固化时间短,具有优良的疏水性、力学性能、耐腐蚀性能。

含聚硅氧烷链段邻苯二甲腈树脂的制备及性能

以端羟基聚二甲基硅氧烷和4-硝基邻苯二甲腈为原料,在强极性溶剂中进行亲核取代反应合成了含聚硅氧烷链段邻苯二甲腈树脂(SIPH),并利用氨基改性剂(AWL)与该树脂进行反应制备了改性含聚硅氧烷链段邻苯二甲腈树脂预聚物(SIPH-AL)。通过红外光谱和核磁共振表征了SIPH树脂的化学结构;采用差示扫描量热法、红外光谱法、热重分析和动态力学热分析表征了SIPH-AL的固化行为和固化物的耐热性。结果表明,SIPH-AL起始固化温度为207℃,其固化物在空气和氮气中失重5%的温度(T_(d5))及1000℃质量保留率分别是453℃,29%和500℃,77%;石英纤维增强SIPH-AL复合材料室温和600℃时的弯曲强度分别为515.5 MPa和94.5 MPa,玻璃化转变温度(T_(g))高于500℃。

用于导热绝缘环氧树脂复合材料的氮化硼改性研究进展

环氧树脂是电子器件常用的绝缘高分子基体材料,但存在导热性偏低的问题。六方氮化硼(h-BN)常被用于环氧树脂的导热填料,而h-BN的化学惰性使其在环氧树脂中的分散性和相容性较差,限制了其作用的发挥,因而对其进行改性就成了导热绝缘环氧树脂复合材料制备中需要面对的一个重要问题。本文主要总结了近年来用于导热绝缘环氧树脂复合材料的氮化硼的改性方法及其特点,其中包括剥离、包覆、场取向和杂化等物理方法,以及功能化、偶联剂修饰、活性剂修饰、化学接枝等化学方法,并对BN改性今后的发展趋势进行了讨论。

利用聚多巴胺硅烷双重改性氮化硼提高环氧树脂复合材料热物性

添加高导热无机填料可以有效改善环氧树脂(EP)的低导热性,但高填料含量往往会降低复合材料的力学性能。本研究针对少导热填料含量(小于15%(质量分数,下同))下改性氮化硼/环氧树脂复合材料的综合物性进行研究;利用多巴胺、硅烷偶联剂修饰氮化硼,将得到的改性氮化硼添加到环氧树脂中,分析了不同含量的改性填料复合材料的导热性、热稳定性和力学性能。结果表明,表面改性提高了氮化硼在树脂基质中的分散性和与树脂的相容性;与氮化硼/环氧树脂复合材料相比,改性氮化硼/环氧树脂复合材料导热系数、玻璃化转变温度、热稳定性得到了有效提高。当改性氮化硼含量为15%时,改性氮化硼/环氧树脂复合材料的导热系数为0.63 W/(m·K),为纯环氧树脂导热系数的324%,玻璃化转变温度和热分解温度(T10%)分别提高到132.34℃和379.68℃,相较于纯环氧树脂分别提高了10.44℃和10.2℃。当氮化硼填充物的质量分数为3%时,复合材料的拉伸和弯曲强度分别增加为纯环氧树脂的108%和106%。

改性AlN/磷片石墨/环氧树脂层状结构复合材料的制备与性能

环氧树脂(EP)作为被应用最为广泛的电子封装绝缘材料,但由于其较低的热导率[0.1~0.3 W/(m·K)]及在X波段较差的电磁屏蔽效能(1~2 dB),影响了电子元器件的服役寿命及信号稳定。本文利用芬顿反应改性鳞片石墨(FG)和硅烷偶联剂(KH560)改性氮化铝(AlN)作为填料,利用自沉降机制制备了具有分层结构环氧树脂基复合材料。结果表明,当改性氮化铝与改性鳞片石墨体积分数分别为2%和8%时,导热系数为0.60 W/(m·K),10 GHz的电磁屏蔽效能为17.1 dB,相较于纯树脂,热导率与电磁屏蔽值分别提升了3倍和8倍,同时仍保持着较高的电绝缘性能(鳞片石墨沉积测表面电阻率7.78×10^(8)Ω,体积电阻率4.91×10^(11)Ω·cm)。