環(huán)氧改性有機硅耐高溫樹脂的合成與性能

何彥萱，尚小琴，湯敏妮，黃代俊，郭俊浩，溫映秋，劉汝鋒

(廣州大學化學化工學院，廣東廣州510006)

摘要：以2(3,4環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷和γ縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷為主要原料合成了環(huán)氧改性有機硅耐高溫樹脂，采用紅外光譜和熱重分析研究了合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和耐熱性能，考察了固化溫度對干膜機械性能的影響。實驗結(jié)果表明，合成的樹脂為環(huán)氧–苯基甲基有機硅共聚物，其最大熱失重溫度高于400°C，當固化溫度為250~300°C時，其對不銹鋼基材的附著力達到1級，硬度為3H，沖擊強度50kg·cm。

關(guān)鍵詞：有機硅樹脂;環(huán)氧;改性;耐熱性;機械性能

中圖分類號：TQ630.7文獻標志碼：A

文章編號：1004–227X(2013)06–0062–03

有機硅樹脂具有良好的耐熱性和耐水性，是一種重要的高溫涂料用樹脂，廣泛應用于煙囪、高溫蒸氣管道、熱交換器、高溫爐等裝置的表面涂裝[1]。但有機硅樹脂附著力差、機械強度弱等方面的問題使有機硅樹脂在高溫涂料方面的應用受到很大限制。利用環(huán)氧樹脂優(yōu)良的粘結(jié)性能和機械性能，通過化學反應，在有機硅樹脂分子上引入環(huán)氧基、烴基等基團，對有機硅樹脂進行化學改性，能有效地提高有機硅樹脂的附著力和機械性能。經(jīng)環(huán)氧改性的有機硅樹脂可獲得令人滿意的效果[2-4]。近年來，環(huán)氧改性有機硅樹脂被廣泛關(guān)注，其應用領(lǐng)域也在日益擴大[5-6]。本文以有機硅單體、含環(huán)氧的有機硅單體為主要原材料，通過水解、縮聚等反應合成了新型的耐高溫環(huán)氧改性有機硅樹脂，并研究了合成產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性和機械性能。

1·實驗

1.1主要原料及儀器

2(3,4環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三甲氧基硅烷、γ縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷，工業(yè)級，清遠市方舟(佛岡)化學材料有限公司;氨水、二甲苯，分析純，廣州化學試劑廠;雙酚A型環(huán)氧樹脂828、聚二甲基硅氧烷，市售工業(yè)級。

Vector型傅里葉變換紅外光譜儀，德國Bruker公司;TG209熱重分析儀，德國NETZSCH公司;QHQ-A鉛筆硬度計，上海高致精密儀器有限公司。1.2環(huán)氧改性有機硅樹脂的制備

在250mL三口燒瓶中加入55mL甲基苯基二甲氧基硅烷和2(3,4環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三甲氧基硅烷的混合物，開啟攪拌器并緩慢滴加25%氨水15mL，常溫反應4h至水解反應完成。升溫至60°C抽真空，脫除產(chǎn)物中的氨水。加入適量二甲苯，升溫至110°C，反應20min后加入γ縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，制得環(huán)氧改性有機硅樹脂。

1.3不銹鋼片涂層的制備方法

用玻璃棒將待測樹脂均勻涂抹在3cm×7cm的不銹鋼片中，然后將涂抹好的不銹鋼片放進馬弗爐中緩慢加熱至80°C，放置30min，待揮發(fā)掉溶劑后，繼續(xù)升溫至250°C固化0.5h，即可制得涂層。

1.4結(jié)構(gòu)表征和性能測試

1.4.1傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析

采用Vector型傅里葉變換紅外光譜儀測定樹脂干膜樣品的紅外光譜，分辨率4cm1，掃描次數(shù)32次，測定區(qū)域0~4000cm1。

1.4.2熱重分析(TGA)

采用TG209熱重分析儀測定樣品的熱穩(wěn)定性。

測試溫度范圍為30~900°C，空氣氣氛，升溫速率為10°C/min。

1.4.3漆膜性能測試

附著力按照GB/T9286–1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》進行測定;鉛筆硬度按照GB/T6739–2006《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》，用QHQ-A鉛筆硬度計進行測定。