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硅改性粉末涂料用环氧有新招

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-12-07 5:19:12 * 浏览: 71

粉末涂料是环氧树脂的重要应用领域。最近西北工业大学理学院应用化学系,对粉末涂料用有机硅改性环氧树脂进行了研究。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,科研人员采用羟基硅油对环氧树脂进行改性,通过多种测试、实验手段,研究了有机硅改性环氧树脂的电性能。结果表明有机硅成功地连入环氧树脂链中,分子质量为5000,所制备的涂膜经高压蒸煮后电性能优异,该树脂可应用于绝缘粉末涂料中。

绝缘粉末涂料是用于电机、电工器材和电子元件的专用粉末涂料,它除应具有一般粉末涂料的保护和装饰等性能外,同时应具有良好的电器绝缘性能。环氧树脂具有优良的力学性能、电气性能、粘接阶能、耐热性、耐溶剂性以及易成型加工、成本低廉等优点;但由于其具有三维立体网状结构,分子链间缺少滑动,碳一碳键、碳一氧键键能较小、表面能较高,带有的一些羟基等使其内应力较大,发脆、高温下易降解、易受水影响,耐水煮性较差。有机硅具有热稳定性好、耐氧化、耐候、低温性能好、表面能低、介电强度高等优点;但是其力学性能、附着力、耐磨性、耐溶剂性较差,成本较高。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示,有机硅改性环氧树脂是近年来发展起来的既能降低环氧树脂内应力,又能增加环氧树脂韧性、耐高温性和耐水煮性等性能的有效途径。

有机硅改性环氧树脂根据不同用途有不同的改性方法,目前大部分有机硅改性环氧树脂均为液态,难于满足粉末涂料要求。因此实验中用羟基硅油改性环氧树脂,期望通过Si-O键(Si-O键能高于C-O键)连人环氧分子链中,在保证环氧树脂力学性能、电气性能、粘接性不降低的情况下,提高其耐湿热性及电性能,满足绝缘粉末涂料的要求。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说,目前有机硅改性环氧树脂的方法有共混与共聚2类。通过机械共混法得到改性样品,两相问相互作用力较差,容易发生明显的微相分离,形成较大的“海岛”结构。共聚是利用有机硅上的活性端基-羟基等与环氧树脂中的环氧基进行反应,生成嵌段高聚物,以解决相容性的问题,并在固化结构中引入稳定的柔性链(Si-O链),提高环氧树脂的断裂韧性,共聚改性的树脂,在高倍(约23000倍)SEM下,才观察到很微细的两相分离结构。

西北工业大学理学院的科研人员应用化学共聚的方法对环氧树脂进行改性,原理是:有机硅的羟基与环氧树脂的环氧基发生开环反应,形成稳定的Si-O-烷键;此外添加硅烷偶联剂KH-550为过渡相来改善2者的相容性,偶联剂上的氨基和烷氧基分别与环氧树脂的环氧基和端羟基、聚硅氧烷的羟基进行反应生成嵌段结构,提高相容性并降低体系的内应力。实验中发现环氧基团存在的同时硅油并未过量,可见所制定的合成配方是合理的。环氧树脂是由多种聚合度的预聚体组成的混合物,分子质量具有多分散性,而分子质量分布的宽窄对树脂的反应活性、固化期间的行为、固化产物的性能有很大的影响。有机硅改性环氧树脂属较高分子质量的环氧树脂;而高分子质量的树脂韧性较大、交联密度低、流平性差,因此在使用过程中应注意和其他环氧树脂配合使用。

在该研究课题中,粉末涂料是用硅改性环氧树脂、酚类固化剂与2-甲基咪唑配制的,质量比为100:23:1。采用差热分析测试有机硅树脂的反应性及玻璃化温度表明:该体系在110.66℃开始反应,在152.50℃反应最快,在189.67℃时反应基本完毕,体系玻璃化温度为105.72℃。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说,科研人员还对耐湿热性能进行了研究:称取一定量有机硅改性环氧树脂与其它环氧树脂配合,并加入固化剂、促进剂及一定量的增韧剂、流平剂和颜填料,通过熔融混合、粉碎制成粉末涂料,分别用配成的粉末涂料包封电容器在一定的条件下固化。

然后在压力为0.15MPa的高压锅中蒸煮2h,测试蒸煮前后的电压值及漏流值,与纯环氧树脂所配制的粉末涂料作对比。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,经过10d的耐湿性测试,试样的V0.01的平均变化率仅为-0.0966%,Vl的变化率为-0.2326%,IL也只变化了8.652%,可见有机硅改性树脂体系的耐湿热性十分优异。利用有机硅改性的环氧树脂配制绝缘粉末涂料确能提高涂料的低温韧性和耐湿热性,改性树脂和普通环氧粉末涂料在经过高压蒸煮前后的V1平均变化率分别为0.05876%和4.37375%,该有机硅改性环氧树脂可应用于绝缘粉末涂料的配制。