论文部分内容阅读
环氧树脂和有机硅作为重要的功能材料被广泛应用于涂料、粘合剂、电子电气绝缘材料等领域，然而二者都存在一定的不足。用有机硅改性的主要目是提高环氧树脂的韧性与耐热性能，近年来国内外已有不少有机硅改性环氧树脂方面的文献报道，一般是通过有机硅链段的活性基团(羟基、羧基、氨基等)与环氧基团发生反应，环氧基的消耗导致了固化交联度的下降，增韧的同时伴随着耐热性能的下降，且多数研究采用全甲基类有机硅改性环氧树脂，大量甲基的存在使有机硅与环氧树脂的相容性进一步变差，因而改性用有机硅的比例也较低，再结合硅甲基比硅苯基本身具有更弱的耐热性能，所以其改性环氧树脂的耐热性能提高有限。为了进一步提高其耐热性能，有研究者采用聚甲基苯基类硅氧烷改性环氧树脂，其改性树脂的热分解温度(Td)有了一定的提高，但玻璃化转变温度(Tg)提高的不明显。
因此，本文首先采用聚甲基苯基甲氧基硅烷(DC-3074)改性E-20环氧树脂。紧接着采用苯基三甲氧基硅烷与二苯基二甲氧基硅烷部分水解合成了与DC-3074相近的全苯基聚硅氧烷(PPMS)，对PPMS的合成工艺进行了深入研究，通过正交实验讨论了水的用量、催化剂的用量、反应温度以及反应时间对合成聚苯基硅氧烷(PPMS)的影响，并对其进行结构表征和性能测试。结果表明合成的PPMS与理论相符，进而确定了最佳合成条件：水的加入量为完全水解总摩尔量的40％，催化剂用量为硅氧烷单体总摩尔量的0.2％，反应温度为60℃，反应时间为2h。在此最佳条件下合成的PPMS的相对分子质量约为1000～2000，w(OCH3)为15％～17％。同时，采用此最佳条件下合成的全苯基聚硅氧烷(PPMS)改性E-20环氧树脂，用红外光谱、凝胶色谱、示差扫描量热议、热失重分析仪等对DC-3074、PPMS改性环氧树脂进行了结构与性能的测试。
然后以脂环族改性胺作为固化剂，比较研究了两种有机硅改性环氧树脂固化体系的耐热性能、韧性及涂膜性能。实验表明，当E-20环氧树脂与DC-3074、PPMS的质量比为7∶3时，改性树脂固化体系的耐热性能明显提高，玻璃化转变温度(Tg)为88.3℃、95.8℃，分别比改性前提高了1.5℃和9.0℃；质量损失50％时的热分解温度(Td)为487.8℃、476.5℃，分别比改性前提高了69.5℃和58.3℃。ED-30、EPMS-30改性树脂固化体系均具有优良的韧性、耐热性能及涂膜性能。与ED-30固化体系相比，EPMS-30固化物的耐热性能，韧性等力学性能提高的更加明显，综合性能更加优异。
目前，中国科学院广州化学研究所已提供ED-30改性环氧树脂体系给广州秀珀化工股份有限公司，后者通过添加适当的耐核辐射颜填料、助剂等开发了一种室温同化用于核电站混凝土表面的耐核辐射涂料。成品涂料的常规漆膜性能已经符合要求。目前成品涂料正在进行耐辐照试验、去污试验以及模拟LOCA试验等一系列核电站专用涂料的漆膜性能测试。