紫外光/湿气双固化聚哇氧烷树脂的制备及其固化机理的研究

摘要

聚硅氧烷树脂可以通过硅羟基缩合及硅氢加成反应进行交联固化，同时固化产物具有优良的耐高低温性能和弹性的可调节性，在电子灌封以及建筑门窗密封等行业受到广泛应用，并且在诸多领域已经成为不可或缺的材料。随着实际应用的拓展，有机硅材料的传统固化方式暴露出的缺点越来越多，有机硅的新固化方式的研究和探索目前是该领域的重要方向之一。本论文通过结构设计，合成具有双固化特点的新型官能化聚硅氧烷树脂(ATPS)，综合了紫外光固化技术快速固化和湿气固化方便的特点，同时解决了紫外光固化存在的阴影及湿固化定位速度慢的难题，扩展了有机硅材料的应用。因此，研究新型官能化聚硅氧烷树脂(ATPS)不仅具有重要的现实应用意义，而且对新型紫外光固化预聚物的研发具有指导意义。
　　 本论文研究了各种反应条件及原料配比对合成反应的影响，同时采用红外及核磁等方法研表征了树脂的结构，通过平板-小刀法、实时红外(RZIR)等方法对双固化机理进行了考察，用DSC、TG方法研究了树脂双固化物的热性能。
　　 主要工作如下：
　　 1.设计反应路线，由端羟基聚二甲基硅氧烷与含可UV固化的丙烯酸酯的硅烷偶联剂(KH570)通过脱醇缩合反应得到端官能化的线形有机硅长链分子(ATPS)，并且建立了实现这种反应路线所需的工艺体系。
　　 2.通过IR、NMR等手段表征了ATPS树脂，从结构上确定了其具备双固化特性，且证明了该树脂结构为线形长链聚合物。
　　 3.研究了ATPS的双固化行为，结果表明：UV固化行为中，光引发剂种类及添加量、光照强度均受与双固化预聚物相容性影响；在湿气过程中，通过测定湿气固化过程的凝胶时间，经Arrhenius公式推导计算，在28％相对湿度的环境测试下，双固化预聚物的湿气固化反应表观活化能为23.2kJ/mol，频率指数lnA=-5.466。
　　 4.考察了通过添加胺类促进剂和加入活性含硅稀释剂两种提高ATPS树脂光固化速率的方法，结果表明，胺类促进剂在该体系中自身的阻聚作用强于对氧阻聚的抑制作用，而使光固化速率降低；活性含硅稀释剂的加入能在一定程度上加快光固化速率。
　　 5.研究了双固化树脂固化后的热力学性能，通过DSC测试双固化物的玻璃化转变温度Tg为-81.4℃，TGA测试该固化物的热失重10％的温度为427.8℃，经过公式推算，可以得出其热分解活化能为129.3kJ/mol。
　　 6.设计反应路线，将光引发剂1173与侧基为氢基的线形有机硅长链分子(PMHS)进行脱氢取代反应，合成了侧基含有光引发剂基团的长链聚硅氧烷树脂。相容性实验表明，其与ATPS树脂的相容性较好。