有机硅改性环氧/酚醛树脂及其复合材料的性能强化

【作者】 范宏； 李诚； 曹骏； 张先伟；

【机构】 浙江大学化学工程与生物工程学院；

【摘要】 环氧树脂和酚醛树脂是两类综合性能优异、用途很广的热固性高分子树脂,尤其作为基体粘接树脂在复合材料制备和应用领域发挥着重要的作用。随着复合材料在性能上要求越来越高,需要对基体树脂进行必要的改性。本工作通过分子结构设计以提高改性剂与树脂相容性为切入点,设计合成了多种不同结构类型的含硅氧烷多元脂肪胺、含硅氧烷多官能度环氧树脂、含双层倍半硅氧烷环氧树脂,以及含硅氧烷链段多元酚,通过固化反应或参与树脂合成,将硅氧烷链段分别引入环氧树脂或酚醛树脂交联网络中,实现分子水平的结构调控与改性。研究了有机硅改性环氧树脂/酚醛树脂固化机理及其动力学,建立了完整的速率方程并较好地模拟了反应速率,分析了反应机理。^[1]进一步制备了剑麻增强有机硅酚醛模塑料SIEC,其力学性能、电气性能比普通酚醛模塑料均有提高,且有机硅链段的存在还大大降低了酚醛模塑料的吸水率。^[2]在环氧树脂和酚醛树脂复合体系中,引入纳米层状双金属氢氧化物（LDH）,增强树脂阻燃性能。通过锥形量热测试（CCT）表明,添加LDH的剑麻增强酚醛模塑料在加强热强迫燃烧的测试条件下总热释放值大大低于未添加LDH的样品,而且有机硅对降低燃烧产生的烟密度也有明显作率。^[2]采用含磷的有机硅插层剂对LDH进行插层改性制备的层状双金属氢氧化物LDH对环氧树脂的阻燃性能在仅少量添加（4、6、8 wt.%）的情况下有明显的提升效果,此外改性LDH对环氧固化物的力学性能提高也有一定的作用。^[4]更多还原