一種有機(jī)硅樹脂模塑料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及有機(jī)高分子化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)硅樹脂模塑料及其制備方法。這種有機(jī)硅樹脂模塑料包括以下重量份數(shù)的各組分：有機(jī)硅樹脂15-60份、石英粉/納米二氧化硅混合物20-60份、玻璃纖維15-35份、催化劑0.01-2.50份和脫模劑0.1-5.0份。制備的有機(jī)硅樹脂模塑料，力學(xué)性能優(yōu)異，彎曲強(qiáng)度得到了很大的提升。
【專利說(shuō)明】一種有機(jī)硅樹脂模塑料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)高分子化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)硅樹脂模塑料及其制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)硅樹脂的硅原子上帶有有機(jī)基團(tuán)的交聯(lián)型半無(wú)機(jī)半有機(jī)類型的高聚物，其高 分子結(jié)構(gòu)中具有多個(gè)活性基團(tuán)，在加熱或由催化劑存在下可進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，固化形 成不溶不熔的熱固性樹脂。因此，硅樹脂具備突出的、穩(wěn)定的耐候性，是任何一種有機(jī)硅樹 脂所望塵莫及的，即使在紫外線強(qiáng)烈照射下，硅樹脂也耐泛黃。此外，硅樹脂還具有優(yōu)異的 介電性能，在很大的溫度、濕度和頻率范圍內(nèi)爆出穩(wěn)定，以及耐阻燃、耐高溫、耐氧化、耐電 弧、耐輻照、防水、防煙霧等特性。隨著科技水平的不斷提升，這些特性使得硅樹脂為基體制 備得到的絕緣漆、涂料、粘接劑和有機(jī)硅塑料等在一些重要領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
[0003] 由于高度三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硅樹脂往往會(huì)表現(xiàn)出易應(yīng)力開裂，力學(xué)強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，使 其應(yīng)用受到很大的限制。為了獲得滿足實(shí)際應(yīng)用的硅樹脂基復(fù)合材料，通常都往基體添加 不同增強(qiáng)填料和各種助劑。例如，中國(guó)專利"CN86105393A"公開了以聚硅氧烷為原料，結(jié)合 含有碳原子為8-24異構(gòu)烷烴和填料（如石英粉，硫酸鈣，滑石粉等）可以制備得到一種可 用于牙科模料的有機(jī)硅模塑料制品。此外，在申請(qǐng)?zhí)枮?CN200810137199. 7"的中國(guó)專利 "硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法"中，將硅樹脂涂覆到纖維布上，再經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)、加熱和氮?dú)馓?理，得到一種具有優(yōu)異力學(xué)性能的硅樹脂復(fù)合材料。這些方法雖然可以制備得到較為理想 的硅樹脂模塑料，但其成本較高，且加工工藝也相對(duì)復(fù)雜，這一定程度限制其在電子電器領(lǐng) 域的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決目前的有機(jī)硅樹脂模塑料易應(yīng)力開裂、力學(xué)強(qiáng)度低以及制備模塑料的工 藝復(fù)雜、成本較高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種有機(jī)硅樹脂模塑料及其制備方法。
[0005] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種有機(jī)硅樹脂模塑料，所述有機(jī)硅樹脂模塑料包括以下重量份數(shù)的各組分： 有機(jī)硅樹脂15-60份、石英粉/納米二氧化硅混合物20-60份、玻璃纖維15-35份、催 化劑0. 01-2. 50份和脫模劑0. 1-5. 0份。
[0006] 采用不同尺寸的石英粉和納米二氧化硅復(fù)配，并調(diào)控他們之間比例含量（石英粉 /二氧化硅的比例為5/1-20/1之間），這一多尺度耦合能夠產(chǎn)生協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，同時(shí)能夠改 善硅樹脂與短纖維之間的界面，從而顯著提高硅樹脂/短玻璃纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度； 作為優(yōu)選，所述有機(jī)硅樹脂模塑料還包括硅橡膠顆粒〇. 5-5. 0份，硅橡膠顆粒的粒徑 為1-50微米。
[0007] 采用填充適量的硅橡膠粉末還能夠提高斷裂能量，避免緩沖材料失效過(guò)程中的脆 性斷裂，改善了其抗彎曲形變的能力。
[0008] 硅橡膠具有很好變形能力和耐高溫性能，并能夠在材料失效過(guò)程中能夠吸收內(nèi)部 缺陷引發(fā)斷裂能，從而有效提高有機(jī)硅樹脂模塑料的力學(xué)性能和保持其耐高溫性能。
[0009] 作為優(yōu)選，所述石英粉/納米二氧化硅混合物中石英粉與納米二氧化硅的比例為 5/1-20/1。
[0010] 作為優(yōu)選，石英粉的粒徑為200-6000目。
[0011] 作為優(yōu)選，納米二氧化硅的粒徑為20-100nm。
[0012] 作為優(yōu)選，玻璃纖維的長(zhǎng)度為3-6mm。
[0013] 作為優(yōu)選，催化劑為N，N-二甲基芐胺、苯甲酸酐、苯甲酸或堿式碳酸鉛中的一種 或多種。
[0014] 作為優(yōu)選，脫模劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鎂或硬脂酸鋅。
[0015] 本發(fā)明基于材料空間分布原理，采用不同尺度石英粉或納米二氧化硅和增強(qiáng)填料 短玻璃纖維協(xié)同增強(qiáng)硅樹脂：不同尺度石英粉和納米二氧化硅的耦合可以有效地解決纖維 束間的空間間隙，以減少缺陷的產(chǎn)生；同時(shí)多尺度的石英粉和納米二氧化硅也能夠改善纖 維與樹脂基體間的界面。本發(fā)明采用不同尺寸石英粉和納米二氧化硅與短纖維復(fù)配相結(jié)合 來(lái)增強(qiáng)硅樹脂，并利用合適比例的不同尺寸石英粉來(lái)優(yōu)化復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而制備得 到具有優(yōu)異力學(xué)性能硅樹脂模塑料制品。結(jié)果顯示：采用一定的比例不同尺寸的石英粉復(fù) 配，利用簡(jiǎn)單的機(jī)械共混工藝，可以制備得到優(yōu)異力學(xué)性能的硅樹脂模塑料，其彎曲強(qiáng)度達(dá) 到約62MPa，比純硅樹脂提高了約300%。
[0016] 一種有機(jī)硅樹脂模塑料的制備方法，包括以下步驟： (1) 首先將石英粉/納米二氧化硅混合物、硅橡膠顆粒和玻璃纖維混合均勻?yàn)榛旌咸?料，將有機(jī)硅樹脂在開煉機(jī)中預(yù)熱至熔融狀態(tài)，溫度為80-85°C ; (2) 將上述混合填料分3-6次加入到熔融的有機(jī)硅樹脂中，進(jìn)行物理共混，混煉時(shí)間為 20-30分鐘，開煉機(jī)輥速為50-200rpm; (3) 將步驟（2)中的混合填料與硅樹脂混合均勻后，加入催化劑、脫模機(jī)和顏料等，物 理共混5_15min; (4) 將步驟（3)混合后的產(chǎn)物從開煉機(jī)取下，冷卻后并粉碎得到有機(jī)硅樹脂模塑料粉 末； (5) 根據(jù)實(shí)際需求，將有機(jī)硅樹脂模塑料粉末進(jìn)行模壓成型，成型工藝為175°C和 15MPa 條件下 10-30min，并在 200°C下固化 120min。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是： 制備的有機(jī)硅樹脂模塑料，力學(xué)性能優(yōu)異，彎曲強(qiáng)度得到了很大的提升。應(yīng)力均勻不易 開裂。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述說(shuō)明。
[0019] 如果無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施例中所采用的原料均為本領(lǐng)域常用的原料，實(shí)施 例中所采用的方法，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0020] 以下實(shí)施例，每份為l〇〇g。
[0021] 實(shí)施例1 : 一種有機(jī)硅樹脂模塑料的制備方法，包括以下步驟： (1) 首先將20份的石英粉/納米二氧化硅混合物（石英粉/納米二氧化硅混合物中石 英粉與納米二氧化硅的比例為20/1)、0. 5份硅橡膠顆粒和15份玻璃纖維混合均勻?yàn)榛旌?填料，將60份有機(jī)硅樹脂在開煉機(jī)中預(yù)熱至熔融狀態(tài)，溫度為80°C;石英粉的粒徑為6000 目，納米二氧化硅的粒徑為20nm，玻璃纖維的長(zhǎng)度為6_ (2) 將上述混合填料分3次加入到熔融的有機(jī)硅樹脂中，進(jìn)行物理共混，混煉時(shí)間為30 分鐘，開煉機(jī)輥速為50rpm; (3) 將步驟（2)中的混合填料與硅樹脂混合均勻后，加入2. 50份催化劑、0. 1份脫模機(jī) 和顏料等，物理共混15min;顏料為常規(guī)加入量；催化劑為N，N-二甲基芐胺；脫模劑為硬脂 酸鈣； (4) 將步驟（3)混合后的產(chǎn)物從開煉機(jī)取下，冷卻后并粉碎得到有機(jī)硅樹脂模塑料粉 末； (5) 根據(jù)實(shí)際需求，將有機(jī)硅樹脂模塑料粉末進(jìn)行模壓成型，成型工藝為175°C和 15MPa條件下lOmin，并在200°C下固化120min。制得80X10X4mm的樣條。
[0022] 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008測(cè)試塑料的彎曲性能（表1)。
[0023] 實(shí)施例2 一種有機(jī)硅樹脂模塑料的制備方法，包括以下步驟： (1) 首先將60份的石英粉/納米二氧化硅混合物（石英粉/納米二氧化硅混合物中 石英粉與納米二氧化硅的比例為5/1)、3份硅橡膠顆粒和35份玻璃纖維混合均勻?yàn)榛旌咸?料，將15份有機(jī)硅樹脂在開煉機(jī)中預(yù)熱至熔融狀態(tài)，溫度為85°C;石英粉的粒徑為200目， 納米二氧化硅的粒徑為lOOnm，玻璃纖維的長(zhǎng)度為3mm (2) 將上述混合填料分6次加入到熔融的有機(jī)硅樹脂中，進(jìn)行物理共混，混煉時(shí)間為20 分鐘，開煉機(jī)輥速為200rpm; (3) 將步驟（2)中的混合填料與硅樹脂混合均勻后，加入0.01份催化劑、5.0份脫模機(jī) 和顏料等，物理共混5min;顏料為常規(guī)加入量；催化劑為苯甲酸酐；脫模劑為硬脂酸鎂； (4) 將步驟（3)混合后的產(chǎn)物從開煉機(jī)取下，冷卻后并粉碎得到有機(jī)硅樹脂模塑料粉 末； (5) 根據(jù)實(shí)際需求，將有機(jī)硅樹脂模塑料粉末進(jìn)行模壓成型，成型工藝為175°C和 15MPa條件下30min，并在200°C下固化120min。制得80X10X4mm的樣條。
[0024] 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008測(cè)試塑料的彎曲性能（表1)。
[0025] 實(shí)施例3 一種有機(jī)硅樹脂模塑料的制備方法，包括以下步驟： (1) 首先將55份的石英粉/納米二氧化硅混合物（石英粉/納米二氧化硅混合物中 石英粉38份，1200目11份，/6000目38份，納米二氧化硅6份，20nm)、5份硅橡膠顆粒和 22份玻璃纖維混合均勻?yàn)榛旌咸盍?，?6份有機(jī)硅樹脂甲基苯硅樹脂在開煉機(jī)中預(yù)熱至 熔融狀態(tài)，溫度為80-85°C;玻璃纖維的長(zhǎng)度為3mm; (2) 將上述混合填料分3次加入到熔融的有機(jī)硅樹脂中，進(jìn)行物理共混，混煉時(shí)間為30 分鐘，開煉機(jī)輥速為lOOrpm; (3) 將步驟（2)中的混合填料與硅樹脂混合均勻后，加入0.01份催化劑、0. 1份脫模機(jī) 和顏料等，物理共混lOmin ;顏料為常規(guī)加入量；催化劑為苯甲酸酐；脫模劑為硬脂酸鈣； (4) 將步驟（3)混合后的產(chǎn)物從開煉機(jī)取下，冷卻后并粉碎得到有機(jī)硅樹脂模塑料粉 末； (5) 根據(jù)實(shí)際需求，將有機(jī)硅樹脂模塑料粉末進(jìn)行模壓成型，成型工藝為175°C和 15MPa條件下10-30min，并在200°C下固化120min。制得80X10X4mm的樣條。
[0026] 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008測(cè)試塑料的彎曲性能（表1)。
[0027] 實(shí)施例4 一種有機(jī)硅樹脂模塑料的制備方法，包括以下步驟： (1) 首先將60份的石英粉/納米二氧化硅混合物（石英粉/納米二氧化硅混合物中石 英粉與納米二氧化硅的比例為5/1)和35份玻璃纖維混合均勻?yàn)榛旌咸盍希瑢?5份有機(jī)硅 樹脂在開煉機(jī)中預(yù)熱至熔融狀態(tài)，溫度為85°C ;石英粉的粒徑為2000和1000目各一半，納 米二氧化硅的粒徑為l〇〇nm，玻璃纖維的長(zhǎng)度為3mm ; (2) 將上述混合填料分6次加入到熔融的有機(jī)硅樹脂中，進(jìn)行物理共混，混煉時(shí)間為20 分鐘，開煉機(jī)輥速為200rpm; (3) 將步驟（2)中的混合填料與硅樹脂混合均勻后，加入0.01份催化劑、5.0份脫模機(jī) 和顏料等，物理共混5min ;顏料為常規(guī)加入量；催化劑為堿式碳酸鉛；脫模劑為硬脂酸鋅； (4) 將步驟（3)混合后的產(chǎn)物從開煉機(jī)取下，冷卻后并粉碎得到有機(jī)硅樹脂模塑料粉 末； (5) 根據(jù)實(shí)際需求，將有機(jī)硅樹脂模塑料粉末進(jìn)行模壓成型，成型工藝為175°C和 15MPa條件下30min，并在200°C下固化120min。制得80X10X4mm的樣條。
[0028] 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008測(cè)試塑料的彎曲性能（表1)。
[0029] 對(duì)比例 在80-85°C的開煉機(jī)上，將140g的甲基硅樹脂加熱至熔融狀態(tài)下，依次加入60g的3mm 短玻璃纖維和5. 6g硬酯酸鈣，混煉30分鐘，再加入0. Olg苯甲酸酐和0. Olg堿式碳酸鉛 混煉10分鐘，出料粉碎得到模塑料粉，經(jīng)在175°C和15MPa下壓制成型，制得80X 10X4mm 的樣條。作為比較，未添加短纖維的硅樹脂也利用上述工藝制備得到。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008測(cè)試塑料的彎曲性能（表1)，相應(yīng)的彎曲強(qiáng)度約為37. 88MPa，比純硅樹脂提高了 近 156%。
[0030] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，所述有機(jī)硅樹脂模塑料包括以下重量份數(shù)的 各組分：有機(jī)硅樹脂15-60份、石英粉/納米二氧化硅混合物20-60份、玻璃纖維15-35份、 催化劑0. 01-2. 50份和脫模劑0. 1-5. 0份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，所述有機(jī)硅樹脂模塑 料還包括硅橡膠顆粒0. 5-5. 0份，硅橡膠顆粒的粒徑為1-50微米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，所述石英粉/納米二氧 化硅混合物中石英粉與納米二氧化硅的比例為5/1-20/1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，石英粉的粒徑為 200-6000 目。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，納米二氧化硅的粒徑 為 20_100nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，玻璃纖維的長(zhǎng)度為 3-6mm〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，催化劑為N，N-二甲基 芐胺、苯甲酸酐、苯甲酸或堿式碳酸鉛中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅樹脂模塑料，其特征在于，脫模劑為硬脂酸鈣、硬 脂酸鎂或硬脂酸鋅。
9. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)娃樹脂模塑料的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟： (1) 首先將石英粉/納米二氧化硅混合物、硅橡膠顆粒和玻璃纖維混合均勻?yàn)榛旌咸?料，將有機(jī)硅樹脂在開煉機(jī)中預(yù)熱至熔融狀態(tài)，溫度為80-85°C ; (2) 將上述混合填料分3-6次加入到熔融的有機(jī)硅樹脂中，進(jìn)行物理共混，混煉時(shí)間為 20-30分鐘，開煉機(jī)輥速為50-200rpm ; (3) 將步驟（2)中的混合填料與硅樹脂混合均勻后，加入催化劑、脫模機(jī)和顏料等，物 理共混5_15min ; (4) 將步驟（3)混合后的產(chǎn)物從開煉機(jī)取下，冷卻后并粉碎得到有機(jī)硅樹脂模塑料粉 末； (5) 根據(jù)實(shí)際需求，將有機(jī)硅樹脂模塑料粉末進(jìn)行模壓成型，成型工藝為175°C和 15MPa 條件下 10-30min，并在 200°C下固化 120min。
【文檔編號(hào)】C08K3/36GK104327507SQ201410470983
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】湯龍程, 陳利民, 趙麗, 裴勇兵, 龔麗秀, 吳連斌, 蔣劍雄, 邱化玉 申請(qǐng)人:杭州師范大學(xué)