粉末涂料用有机硅改性环氧树脂的研究讲解.docx
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粉末涂料用有机硅改性环氧树脂的研究讲解
【收稿日期】2004-12-22
【作者简介】郑亚萍（1969—
女,山西岢岚县人,博士,副教授,主要从事涂料、胶粘剂,聚合物基复合材料及纳米复合材料的研究。
粉末涂料用有机硅改性环氧树脂的研究
郑亚萍1,马 瑞1,夏印平2
（11西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710072;21咸阳康力电工材料有限公司,陕西712000
摘 要:
采用羟基硅油对环氧树脂进行改性,GPC法测试分子质量,采用差热扫描研究了其反应性。
耐湿热实验,研究了有机硅改性环氧树脂的电性能。
,分子质量为5000,所制备的涂膜经高压蒸煮后,,。
关键词:
;:
15:
A 文章编号:
1002-7432（200503-0039-04
STUDYONHYDROXYLSILICONMODIFIEDEPOXY
RESINUSEDINPOWEDRCOATINGS
ZHENGYa2ping1,MARui1,XIAYing2ping2
（11DepartmentofChemicalEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an,710072,China;
21XianYangKangLiElectricMaterialCo.Ltd.,Xianyang,712000,China
Abstract:
Hydroxylsiliconwasusedtomodifyepoxyresin.Themoleculestructure,moleculeweightandreac2tionofmodifiedepoxyresinwasdeterminedthroughIR,GPCandDSCrespectively.Electricitypropertiesofthemodifiedepoxypowdercoatingswereresearchedthroughhighpressuredigestiveexperiment,resistancehu2mityexperiment.Asaresult,organicsiliconwasreactedwithepoxy,moleculeweightwas5000,electricalpropertiesweregoodengoughtousedininsulativepowedrcoating.Keywords:
insulativepowdercoating,organicsilicon,epoxyresin0 引 言
绝缘粉末涂料是用于电机、电工器材和电子元
件的1种专用粉末涂料,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、粘接性能、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-碳键、碳-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。
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[1]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,本实验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键连入环氧分子链中,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[2,3]。
1 实验部分111 原 料
环氧树脂CYD-128及CYD-014
工业级,岳阳石油化工总厂;羟基硅油（羟基含量小于8%,工业级,中昊晨光化工研究院;酚类固化剂PSG201（酚羟基含量013eq/100g工业级,西安
・
93・ 第20卷第3期Vol120 No13 2005年5月May12005热固性树脂
ThermosettingResin
大禾化工材料公司;催化剂,CT-3,天津市合成材料工业研究所,其他试剂均为工业级。
112 改性树脂的制备及测试方法
在三口瓶中加入200～230g环氧树脂、100g甲苯、25～40g双酚A及1～5g碱式催化剂,在140～200℃下反应1～3h,加入羟基硅油10～30g,在140～200℃下反应015～2h,反应
完毕后脱除溶剂,即得成品。
113 树脂性能测试方法
1GPC法测分子质量
采用美国Waters进行测试,:
25,注射容量:
202采用北京第二光学仪器厂WQF2310型傅立叶变换红外光谱仪,用压片法制备试样。
取015gKBr粉末和5mg左右的试样在玛瑙研钵中,置于
红外灯下混匀并研细。
然后用粉末压片机在25MPa下压制10min制成测试所用薄片样品。
3环氧值的测定
采用盐酸丙酮法。
4DSC测试固化过程放热
对于有机硅改性环氧树脂/PSG201/22MI固化体系,采用USATAMDSC2910测试固化过程的放热情况。
5玻璃化转变温度的确定
玻璃化温度采用USATAMDSC2910测试。
（氮气氛下,升温速度为20℃/min。
114 粉末涂料的制备及测试方法
将有机硅改性的环氧树脂与环氧CYD2014、CYD2012等及一定量的固化剂、促进剂,颜填料按配比称量、混合,用双螺杆挤出机熔融挤出,冷却粉碎后过180目筛,待用。
1高压蒸煮测试
在0115MPa的高压锅中蒸煮2h,测蒸煮前后的电压值及漏流值。
2耐湿热试验包封的电容器在湿度>95%,45℃的湿热环境下存放,10d后取出,测其电压值及漏流值,并与初始值比较。
2 结果与讨论211 改性方法
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,两相间相互
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,（
约23000倍SEM下,[4,5]。
性。
[6]。
此外,添加硅烷为过渡相来改善2者的相容性,偶端羟基、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。
212 红外光谱[7,8
]
测定有机硅改性环氧树脂的红外光谱图,并与
环氧CYD2014进行对比,见图1和图2。
波数/cm-1
图1 CYD2014树脂的红外光谱
波数/cm-1
a11037cm-1;b1827cm-1;c11247cm-1
图2 有机硅改性环氧树脂红外光谱
比较图1和图2,可以明显看出试样在a、b、
・
04・
热固性树脂第20卷
c处均有较强的吸收峰,说明Si—O—C键成功地
连入环氧分子中,a、b、c对应的峰分别为Si—O—Me键、Me3—Si—O015、Me2—Si—O—等官能团的吸收峰;而在3690cm-1处没有尖峰,说明有机化合物中无游离的Si—OH基,羟基硅油已完全反应了;而在946cm-1有1吸收峰,说明环氧基团的存在,硅油并未过量。
因此所制定的合成配方
是合理的。
213 GPC法测分子质量及分布
物,分子质量具有多分散性]。
。
t/min
图3 有机硅改性环氧树脂的分子质量分布
经测定,有机硅改性环氧树脂的分子质量大约
为5000,环氧值为（0118±0101eq/100g。
工业级环氧树脂CYD2014的分子质量为1700左右,E206（607的分子质量约为3500,而E203（609的分子质量为6600。
由此看出,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。
214 有机硅树脂反应性研究
用硅改性环氧树脂、酚类固化剂与22甲基咪
唑,配制粉末涂料,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（见图4、5,测其DSC数据见表1。
由表1可知,该体系在110166℃开始反应,在152150℃反应最快,在189167℃时,反应基本完毕。
体系玻璃化温度为105172℃。
表1 有机硅改性环氧树脂的DSC
数据
Ti/
℃
Tp/℃
Tf/℃
H/（Jg-1
Tg/℃
110166152150189167
57117
105172
温度/℃
图5 有机硅改性环氧树脂的玻璃化温度
215 耐湿热性能研究
称取一定量有机硅改性环氧树脂,与其他环氧
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0115MPa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,结果见表2。
表2 有机硅改性环氧树脂的耐高压蒸煮性
样品
蒸煮前
蒸煮后
变化率/%
V011
V1
IL
V011
V1
IL
V011
V1
IL
有机硅改性环氧树脂260270211259269251720138201371123181261270213259270221020177
856152
257
26611825426525102111720138128818925826711825626618122017820137911111248260119347259
812391920138331158
263
27321026027111132111420173465100纯环氧树脂
4074223114064224615-0125
140010
41043321839542582162316621185285010410
425
217
214
41372002471802218226656617
注:
V011:
011A电流通过电阻时,其上降落的电压值
V1:
1A电流通过电阻时,其上降落的电压值,IL为漏流值,是指在一定电压下,测试电容器的电流值。
漏流值越小越好。
V1变化率不超过5%为合格,IL变化不超过10%为合格。
（下转第49页
・
14・ 第3期
郑亚萍等:
粉末涂料用有机硅改性环氧树脂的研究
（4:
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（上接第41页
从表1、表2可以看出,有机硅改性环氧树脂粉末涂料的性能优于纯环氧树脂体系。
有机硅改性环氧树脂10d的耐湿热性能测试结果见表3。
表3 有机硅改性环氧树脂的耐湿热性
样品编号
10d前
10d后
变化率/%
V0101
V1
IL
V0101
V1
IL
V0101
V1
IL
141242811941142821020124305126241142821141142821120
00340942421040942421400204413428210413428210
00541843011841743021220123902212264054222184054222180007414429212414429212
008420429211419429215201238
19104
94064303104054203162012462213262010
410
423
214
410
423
214
注:
固化程序:
30min/80℃+30min/100℃+60min/150℃
测试条件:
湿度:
>95%,温度:
45℃,:
时间10d
从表3可看出,在经过10d的耐湿性测试,试样的V0101的平均变化率仅为-010966%,V1的变
化率为-012326%,IL也只变化了81652%,可见
有机硅改性树脂体系的耐湿热性十分优异。
3 结 论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0105876%和4137375%,该有机硅改性环氧树脂可应用于绝缘粉末涂料的配制。
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94・ 第3期
彭朝荣等:
环氧树脂电子束辐射固化研究进展
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