有机硅树脂介绍分析.ppt

2008年有机硅培训班 2008年11月 有机硅树脂 唐红定 武汉大学有机硅化合物及材料教育部工程研究中心 武汉大学化学与分子科学学院 目 录 有机硅树脂化学 硅树脂的特性 硅树脂中有机基团对性能影响 硅树脂固化交联反应及优缺点 硅树脂的制备 改性硅树脂制备 硅树脂应用 展望 有机硅化学结构单元 硅树脂制备化学 Si-O-Si键 形成硅树脂最基本、最主要的键型，其键能高达1014.2kJ/mol； 在强酸和强碱存在时Si-O-Si键发生断裂。 硅树脂预聚物及硫化(固化或交联)产物 预聚物 固化产物 硅树脂命名 按有机基团命名 甲基硅树脂、苯基硅树脂、甲基苯基硅树脂等 按结构单元命名 　 ＭＱ、ＭＴＱ、ＴＱ、ＭＤＱ等 按用途和形态命名 　 清漆、绝缘漆、涂料、胶粘剂、有机硅塑料、硅微粉等 按有机改性树脂命名 有机改性有机硅树脂、有机硅改性聚酯树脂、 有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅改性环氧树脂 有机硅改性酚醛树脂、有机硅改性聚酰亚胺树脂 按固化交联反应命名 缩合型硅树脂 硅树脂的特性 耐热性 电绝缘性 耐候性 表面性能 机械性能 耐化学试剂 硅树脂与有机树脂性能比较 有机硅树脂耐热性 Si-O-Si骨架是有机硅树脂优良耐热性的基础 硅上取代基不同将影响其优良耐热性的发挥 C6H5ClC6H4Cl3C6H2Cl2C6H3CH2=CHCH3C2H5 评价硅树脂耐热性的方法 热重法 加热前后硅树脂漆膜的热弹性、抗黄变性和光泽保持率 弯曲考核法 有机树脂改性的硅树脂耐热性与有机树脂和硅树脂的耐热性能密切相关。而对于同种有机树脂改性的硅树脂，改性硅树脂的耐热性与硅树脂的含量成正比，硅树脂含量越高其耐热性越好。 有机硅树脂的电绝缘性 评价电气性能的几个指标： 介质损耗角正切，介电常数，电阻率 潮湿和高温状态下优异的电气性能 硅树脂的介质损耗角正切室温下约为2?10-3，并且随温度变化很小； 介电强度可以达到50kV/mm，体积电阻1011 ? 1015 Ωcm，介电常数为3； 硅树脂的介电常数随温度的上升而下降，特别是当温度高于100oC时更明显； 硅树脂的体积电阻率随温度的上升而缓慢降低。 硅树脂的机械性能 硅树脂的机械强度(弯曲、抗张、冲击、耐擦伤性等)较弱。 作为涂料使用时：机械性的要求主要作重于硬度、柔韧性、热塑性和粘结性。 硬度和柔韧性： 硅树脂结构 (交联度和基团)； 颜料和催化剂； 硅树脂之间的复配； 有机树脂改性。 粘结性： 对铁、铝、银等金属以及玻璃、陶瓷等较好，无需处理。但对铜的粘附性不是很好，特别是高温时。 对有机材料如塑料、橡胶等依赖于二者表面能和相容性。 硅树脂的耐候性 耐候性是有机硅最为突出的优点。 耐候性的评价：漆膜光泽变化和色变度(色差，ΔE) 影响因素：硅氧烷含量的影响；硅氧烷种类；有机树脂的种类 硅树脂中的有机基团对性能影响 R/Si比例对硅树脂性能的影响 硅树脂最终加工制品的性能取决于所含有机基团的数量(即R与Si的比值)。一般有实用价值的硅树脂，其分子组成中R与Si的比值在1.2～1.6之间。一般规律是，R/Si值愈小，所得到的硅树脂就愈能在较低温度下固化；R/Si的值愈大，所得到的硅树脂要使它固化就需要在200～250℃的高温下长时间烘烤，所得的漆膜硬度差，但热弹性要比前者好得多。 主要表现方面： 树脂的干燥性 漆膜硬度 柔软性 热失重 耐热开裂性 R基团种类对硅树脂性能的影响 甲基：高的热稳定性，好的脱模性、憎水性、耐电弧性。 苯基：高的氧化稳定性，在一定的温度范围可破坏高聚物的结晶性。 乙烯基：改善树脂的固化特性，并赋予偶联性。 四氯苯：改善树脂的润滑性。 2-苯乙基：改善硅树脂与有机物的共混性。 氨丙基：改善硅树脂的水溶性，并赋予偶联性。 戊基：改善硅树脂的憎水性。 硅树脂的硫化(固化) 缩聚合交联：利用硅原子上的羟基或其它硅官能团进行缩聚合交联而成网状结构，这是硅树脂固化所采取的主要交联方式。 乙烯基的过氧化物交联：利用硅原子上连接的乙烯基，采用有机过氧化物为触媒，类似高温硫化硅橡胶硫化的方式。 硅氢加成交联：利用硅原子上连接的乙烯基和硅氢键进行加成反应的方式，例如无溶剂硅树脂与发泡剂混合可以制得泡沫硅树脂。 紫外光交联：利用光(uv)引发链结构使活性基团反应交联固化。 固化条件 加热固化 常温干燥 常温固化 光固化 固化条件优缺点比较 硅树脂的制备——缩合型硅树脂 原料：甲基三氯(烷氧基)硅烷、二甲基二氯(烷氧基)硅烷、甲基苯基二氯(烷氧基)硅烷、苯基三氯(烷氧基)硅烷、二苯基二氯(烷氧基)硅烷及四氯化硅以及相应的烷氧基硅烷等。 分类：甲基硅树脂、苯基硅树脂