CN103289409B - 一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子化合物技术领域，为解决有机硅树脂存在着易应力开裂，力学强度低，韧性差等问题，本发明提出一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，各组份的重量百分比为：有机硅树脂70～95%，热塑性聚合物0.5～25%，催化剂0.01～2.5%，脱模剂0.1～5%；本发明的制备工艺简单，采用本方法制备的有机硅树脂复合材料具有良好的弯曲性能。
Description
技术领域
本发明涉及涉及高分子化合物技术领域，具体地说涉及一种提高有机硅树脂复合材料弯曲性能的制备方法。
背景技术
有机硅树脂具有优异的耐热性及耐候性，兼有优良的电绝缘性、憎水性、阻燃性、低介电损耗性能等，且其介电性能参数随温度和频率的变化改变很小。因此，以有机硅树脂作为基料做成的电绝缘漆、涂料、模塑料、脱模剂和防潮剂等各类产品，在电子、电器、航空、航天、建筑、纺织、医药、日化等工业领域获得了广泛应用，成为国民经济发展和人民生活水平提高不可或缺的新材料。
有机硅树脂是以Si-O-Si为主链，硅原子上带有有机基团的交联型半无机半有机类型的高聚物。硅树脂的高分子结构中，具有多个活性基团，在加热或由催化剂存在下可进一步发生交联反应，固化形成不溶不熔的热固性树脂。由于高度三维网状结构，硅树脂往往会表现出易应力开裂，力学强度低，韧性差等缺点，使其应用受到很大的限制。为了在保持原有硅树脂优良性能的基础上改进其不足目前提出了很多方法。例如，美国专利US5714265公开了一种硅橡胶复合体和环氧树脂及其制备方法，该发明通过选择合适的环氧树脂和有机硅树脂的共混物，坚固地结合在一起的有机硅-环氧树脂组合物的复合材料的制备方法。此外，在申请号为CN200580047516.0的中国专利公开了一种有机硅树脂和环氧树脂的结合复合材料及其制备方法，利用环氧树脂与有机硅结合制备出坚固紧密的复合材料。上述两种有机硅改性环氧树脂的制备方法虽然将可以将有机硅和环氧树脂结合在一起，提高环氧树脂的热学性能，但材料的力学性能仍不理想，两种热固性聚合物固化后形成的三维交联网络结构的抵抗裂纹扩展能力仍很差。考虑到有机硅材料的优异性能，申请号为200480008371.9的中国公开了聚酯树脂组合物，通过添加含聚硅氧烷的接枝聚合物来得到一种弯曲弹性模量、抗冲击性热塑性聚酯树脂组合物，然而热塑性聚合物随温度的变化产品性能会有很大幅度的波动，其耐高温性能和耐侯性能与有机硅树脂材料相比仍有很大的差距。
发明内容
为解决有机硅树脂存在着易应力开裂，力学强度低，韧性差等问题，本发明提出一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，本发明的制备工艺简单，采用本方法制备的有机硅树脂复合材料具有良好的弯曲性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法为以下步骤：
(1)称取各组份，各组份的重量百分比为：
有机硅树脂 70～95％，
热塑性聚合物 0.5～25％，
催化剂 0.01～2.5％，
脱模剂 0.1～5％；
作为优选，制备方法中称取各组份，各组份的重量百分比为：
有机硅树脂 80～90％，
热塑性聚合物 2.5～20％，
催化剂 0.05～1.5％，
脱模剂 1～3.5％。
(2)在温度为80～100℃的开炼机上，将有机硅树脂加热至熔融状态，然后加入热塑性聚合物和脱模剂，辊炼20～45分钟，再加入催化剂后辊炼5～10分钟后得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物。
(3)将步骤(2)得到的有机硅树脂/热塑性聚合物混合物冷却到室温后粉碎，得到有机硅树脂复合材料母粒，经后加工得到有机硅树脂复合材料。室温为18～25℃。有机硅树脂复合材料母粒经后加工得到有机硅树脂复合材料，后加工为现有技术的模压成型和传递模压成型。
本发明以有机硅树脂为基体来制备耐高温耐候阻燃的高性能有机硅材料，所述的有机硅树脂选自甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂中的一种或几种。有机树脂为热固性塑料，第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。
所述热塑性聚合物的软化点应在170℃以上，热塑料性塑料粉细度大于等于100目。作为优选，所述的热塑性聚合物选自尼龙610、尼龙6、尼龙66、聚碳酸酯、聚三氟氯乙烯、聚-4-甲基戊烯-1、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮中的一种或几种。热塑性物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。大多数线型聚合物均表现出热塑性，很容易进行挤出、注射或吹塑等成型加工，在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能。
本发明通过在有机硅树脂材料中添加热塑性聚合物来提高有机硅树脂弯曲性能。硅树脂基复合材料需要通过催化剂加热固化成高度交联网状分子结构，表现出阻止裂纹扩展能力差、易应力开裂和疲劳寿命短缺点，在冲击和疲劳载荷作用下容易产生缺陷。而热塑性聚合物是一种线性结构的分子，具有很好的韧性和机械性能。通过热塑性聚合物添加到硅树脂中，在材料断裂失效过程中，可以有效吸收断裂能量，从而提高复合材料韧性和机械性能。我们之所以选择软化点高热塑性聚合物，主要目的是保持硅树脂复合材料的耐高温特性。
催化剂选自N，N二甲基苄胺、苯甲酸酐、碱式碳酸铅、苯甲酸中的一种或几种。
脱模剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：制备方法简单，同时改进了有机硅的弯曲性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施中所用原料均可市购。
实施例1：
在80-85℃的开炼机上，将140g的甲基硅树脂加热至熔融状态下，依次加入30g100目尼龙66、20g250目尼龙610和9.98g硬酯酸钙，混炼20分钟，再加入0.01g苯甲酸酐和0.01g碱式碳酸铅混炼10分钟得到得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物。
出料后冷却后粉碎得到，得到有机树脂复合材料母粒，经在175℃和15MPa下压制成型，制得80×10×4mm的样条，按同样的方法制备不加热塑性聚合物的样品，然后按GB/T9341-2008塑料弯曲性能的测定。
实施例2
在95-100℃的开炼机上，将190g的甲基苯基硅树脂加热至熔融状态下，4.8g300目聚碳酸酯和加入0.2g硬酯酸锌，混炼45分钟，再加入5gN，N二甲基苄胺后，再混炼6分钟，得到得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物。
出料后冷却后粉碎得到，得到有机树脂复合材料母粒，经在175℃和15MPa下压制成型，按同样的方法制备不加热塑性聚合物的样品，制得80×10×4mm的样条，然后按GB/T9341-2008塑料弯曲性能的测定。
实施例3
在85-90℃的开炼机上，将90g甲基硅树脂和94g甲基苯基硅树脂加热至融状态下，加入1g200目聚三氟氯乙烯和10g硬酯酸镁，混炼30min，再加入2.5g碱式碳酸铅和2.5g苯甲酸后，混炼7分钟，得到得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物。
出料后冷却后粉碎得到，得到有机树脂复合材料母粒，经在175℃和15MPa下压制成型，制得80×10×4mm的样条，按同样方法制备不加热塑料性聚合物样品，然后按GB/T9341-2008塑料弯曲性能的测定。
实施例4
在90-95℃的开炼机上，将170g的甲基苯基硅树脂至融状态下，加入14g200目聚对苯二甲酸乙二醇酯、10g150目聚醚醚酮和5g硬酯酸镁，混炼25分钟，再加入0.5g碱式碳酸铅和0.5g苯甲酸酐，混炼8分钟，得到得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物。
出料后冷却后粉碎得到，得到有机树脂复合材料母粒，经在175℃和15MPa下压制成型，制得80×10×4mm的样条，按同样方法制备不加热塑性聚合的样品，然后按GB/T9341-2008塑料弯曲性能的测定。
实施例5
在80-85℃的开炼机上，将120g甲基硅树脂40g甲基苯基硅树脂至融状态下，加入20g250目聚-4-甲基戊烯-1、10g150目尼龙6和7g硬酯酸镁，混炼35分钟，再加入3gN，N二甲基苄胺后，再混炼5分钟，得到得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物。
出料后冷却后粉碎得到，得到有机树脂复合材料母粒，经在175℃和15MPa下压制成型，制得80×10×4mm的样条，按同样方法制备不添加热塑料聚合物的样品，然后按GB/T9341-2008塑料弯曲性能的测定。
测试结果
添加前后弯曲强度测试结果表
Claims (5)
1. 一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为以下步骤：
（1）称取各组份，各组份的重量百分比为：
有机硅树脂 70～95 %，
热塑性聚合物 0.5～25 %，
催化剂 0.01～2.5 %，
脱模剂 0.1～5 %；
（2）在温度为80～100℃的开炼机上，将有机硅树脂加热至熔融状态，然后加入热塑性聚合物和脱模剂，辊炼20～45分钟，再加入催化剂辊炼5～10分钟，得到有机硅树脂/热塑性聚合物混合物，
（3）将步骤（2）得到的有机硅树脂/热塑性聚合物混合物冷却到室温后粉碎，得到有机硅树脂复合材料母粒，经后加工得到有机硅树脂复合材料，
所述的热塑性聚合物选自尼龙610、尼龙6、尼龙66、聚碳酸酯、聚三氟氯乙烯、聚-4-甲基戊烯-1、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮中的一种或几种；
所述热塑性聚合物的软化点应在170℃以上，热塑料性塑料粉细度大于等于100目。
2. 根据权利要求1所述的一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法中称取各组份，各组份的重量百分比为：
有机硅树脂 80～90 %，
热塑性聚合物 2.5～20 %，
催化剂 0.05～1.5 %，
脱模剂 1～3.5 %。
3. 根据权利要求1或2所述的一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述的有机硅树脂选自甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂中的一种或几种。
4. 根据权利要求1或2所述的一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，其特征在于，催化剂选自N，N二甲基苄胺、苯甲酸酐、碱式碳酸铅、苯甲酸中的一种或几种。
5. 根据权利要求1或2所述的一种具有高弯曲性能的有机硅树脂复合材料的制备方法，其特征在于，脱模剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的一种或几种。
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