一种有机硅树脂模塑料及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104327507 A (43)申请公布日 2015.02.04 C N 1 0 4 3 2 7 5 0 7 A (21)申请号 201410470983.5 (22)申请日 2014.09.15 C08L 83/04(2006.01) C08K 13/04(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 3/36(2006.01) B29C 43/58(2006.01) (71)申请人杭州师范大学 地址 310036 浙江省杭州市下沙经济开发区 学林路16号 (72)发明人汤龙程 陈利民 赵丽 裴勇兵 龚丽秀 吴连斌 蒋剑雄 邱化玉 (74)专利代。

2、理机构杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 代理人王江成 朱实 (54) 发明名称 一种有机硅树脂模塑料及其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及有机高分子化学领域，具体涉及 一种有机硅树脂模塑料及其制备方法。这种有机 硅树脂模塑料包括以下重量份数的各组分：有机 硅树脂15-60份、石英粉/纳米二氧化硅混合物 20-60份、玻璃纤维15-35份、催化剂0.01-2.50 份和脱模剂0.1-5.0份。制备的有机硅树脂模塑 料，力学性能优异，弯曲强度得到了很大的提升。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 。

3、说明书5页 (10)申请公布号 CN 104327507 A CN 104327507 A 1/1页 2 1.一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，所述有机硅树脂模塑料包括以下重量份数的 各组分：有机硅树脂15-60份、石英粉/纳米二氧化硅混合物20-60份、玻璃纤维15-35份、 催化剂0.01-2.50份和脱模剂0.1-5.0份。 2.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，所述有机硅树脂模塑 料还包括硅橡胶颗粒0.5-5.0份，硅橡胶颗粒的粒径为1-50微米。 3.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，所述石英粉/纳米二氧 化硅混合物中石英粉与纳米二氧化硅的比例。

4、为5/1-20/1。 4.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，石英粉的粒径为 200-6000目。 5.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，纳米二氧化硅的粒径 为20-100nm。 6.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，玻璃纤维的长度为 3-6mm。 7.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，催化剂为N，N-二甲基 苄胺、苯甲酸酐、苯甲酸或碱式碳酸铅中的一种或多种。 8.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料，其特征在于，脱模剂为硬脂酸钙、硬 脂酸镁或硬脂酸锌。 9.一种根据权利要求1所述的一种有机硅树脂模塑料的制备方法。

5、，其特征在于，包括 以下步骤： (1)首先将石英粉/纳米二氧化硅混合物、硅橡胶颗粒和玻璃纤维混合均匀为混合填 料，将有机硅树脂在开炼机中预热至熔融状态，温度为80-85； (2)将上述混合填料分3-6次加入到熔融的有机硅树脂中，进行物理共混，混炼时间为 20-30分钟，开炼机辊速为50-200rpm； (3)将步骤(2)中的混合填料与硅树脂混合均匀后，加入催化剂、脱模机和颜料等，物 理共混5-15min； (4)将步骤(3)混合后的产物从开炼机取下，冷却后并粉碎得到有机硅树脂模塑料粉 末； (5)根据实际需求，将有机硅树脂模塑料粉末进行模压成型，成型工艺为175和 15MPa条件下10-30m。

6、in，并在200下固化120min。 权 利 要 求 书CN 104327507 A 1/5页 3 一种有机硅树脂模塑料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及有机高分子化学领域，具体涉及一种有机硅树脂模塑料及其制备方 法。 背景技术 0002 有机硅树脂的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，其高 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。因此，硅树脂具备突出的、稳定的耐候性，是任何一种有机硅树 脂所望尘莫及的，即使在紫外线强烈照射下，硅树脂也耐泛黄。此外，硅树脂还具有优异的 介电性能，在很大的温度、湿度和频率。

7、范围内爆出稳定，以及耐阻燃、耐高温、耐氧化、耐电 弧、耐辐照、防水、防烟雾等特性。随着科技水平的不断提升，这些特性使得硅树脂为基体制 备得到的绝缘漆、涂料、粘接剂和有机硅塑料等在一些重要领域有着良好的应用前景。 0003 由于高度三维网状结构，硅树脂往往会表现出易应力开裂，力学强度低等缺点，使 其应用受到很大的限制。为了获得满足实际应用的硅树脂基复合材料，通常都往基体添加 不同增强填料和各种助剂。例如，中国专利“CN86105393A”公开了以聚硅氧烷为原料，结合 含有碳原子为8-24异构烷烃和填料(如石英粉，硫酸钙，滑石粉等)可以制备得到一种可 用于牙科模料的有机硅模塑料制品。此外，在申请号。

8、为“CN200810137199.7”的中国专利 “硅树脂基复合材料的制备方法”中，将硅树脂涂覆到纤维布上，再经过浸润、加热和氮气处 理，得到一种具有优异力学性能的硅树脂复合材料。这些方法虽然可以制备得到较为理想 的硅树脂模塑料，但其成本较高，且加工工艺也相对复杂，这一定程度限制其在电子电器领 域的应用。 发明内容 0004 为了解决目前的有机硅树脂模塑料易应力开裂、力学强度低以及制备模塑料的工 艺复杂、成本较高的问题，本发明提供一种有机硅树脂模塑料及其制备方法。 0005 为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案： 一种有机硅树脂模塑料，所述有机硅树脂模塑料包括以下重量份数的各组分： 有。

9、机硅树脂15-60份、石英粉/纳米二氧化硅混合物20-60份、玻璃纤维15-35份、催 化剂0.01-2.50份和脱模剂0.1-5.0份。 0006 采用不同尺寸的石英粉和纳米二氧化硅复配，并调控他们之间比例含量(石英粉 /二氧化硅的比例为5/1-20/1之间)，这一多尺度耦合能够产生协同增强效应，同时能够改 善硅树脂与短纤维之间的界面，从而显著提高硅树脂/短玻璃纤维复合材料的弯曲强度； 作为优选，所述有机硅树脂模塑料还包括硅橡胶颗粒0.5-5.0份，硅橡胶颗粒的粒径 为1-50微米。 0007 采用填充适量的硅橡胶粉末还能够提高断裂能量，避免缓冲材料失效过程中的脆 性断裂，改善了其抗弯曲形变。

10、的能力。 说 明 书CN 104327507 A 2/5页 4 0008 硅橡胶具有很好变形能力和耐高温性能，并能够在材料失效过程中能够吸收内部 缺陷引发断裂能，从而有效提高有机硅树脂模塑料的力学性能和保持其耐高温性能。 0009 作为优选，所述石英粉/纳米二氧化硅混合物中石英粉与纳米二氧化硅的比例为 5/1-20/1。 0010 作为优选，石英粉的粒径为200-6000目。 0011 作为优选，纳米二氧化硅的粒径为20-100nm。 0012 作为优选，玻璃纤维的长度为3-6mm。 0013 作为优选，催化剂为N，N-二甲基苄胺、苯甲酸酐、苯甲酸或碱式碳酸铅中的一种 或多种。 0014 作为。

11、优选，脱模剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸锌。 0015 本发明基于材料空间分布原理，采用不同尺度石英粉或纳米二氧化硅和增强填料 短玻璃纤维协同增强硅树脂：不同尺度石英粉和纳米二氧化硅的耦合可以有效地解决纤维 束间的空间间隙，以减少缺陷的产生；同时多尺度的石英粉和纳米二氧化硅也能够改善纤 维与树脂基体间的界面。本发明采用不同尺寸石英粉和纳米二氧化硅与短纤维复配相结合 来增强硅树脂，并利用合适比例的不同尺寸石英粉来优化复合材料内部结构，从而制备得 到具有优异力学性能硅树脂模塑料制品。结果显示：采用一定的比例不同尺寸的石英粉复 配，利用简单的机械共混工艺，可以制备得到优异力学性能的硅树脂模塑料，其弯。

12、曲强度达 到约62MPa，比纯硅树脂提高了约300。 0016 一种有机硅树脂模塑料的制备方法，包括以下步骤： (1)首先将石英粉/纳米二氧化硅混合物、硅橡胶颗粒和玻璃纤维混合均匀为混合填 料，将有机硅树脂在开炼机中预热至熔融状态，温度为80-85； (2)将上述混合填料分3-6次加入到熔融的有机硅树脂中，进行物理共混，混炼时间为 20-30分钟，开炼机辊速为50-200rpm； (3)将步骤(2)中的混合填料与硅树脂混合均匀后，加入催化剂、脱模机和颜料等，物 理共混5-15min； (4)将步骤(3)混合后的产物从开炼机取下，冷却后并粉碎得到有机硅树脂模塑料粉 末； (5)根据实际需求，将有。

13、机硅树脂模塑料粉末进行模压成型，成型工艺为175和 15MPa条件下10-30min，并在200下固化120min。 0017 本发明与现有技术相比，有益效果是： 制备的有机硅树脂模塑料，力学性能优异，弯曲强度得到了很大的提升。应力均匀不易 开裂。本发明的制备工艺简单，成本较低。 具体实施方式 0018 下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。 0019 如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施 例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。 0020 以下实施例，每份为100g。 0021 实施例1： 说 明 书CN 104327507 A 3/5页 5。

14、 一种有机硅树脂模塑料的制备方法，包括以下步骤： (1)首先将20份的石英粉/纳米二氧化硅混合物(石英粉/纳米二氧化硅混合物中石 英粉与纳米二氧化硅的比例为20/1)、0.5份硅橡胶颗粒和15份玻璃纤维混合均匀为混合 填料，将60份有机硅树脂在开炼机中预热至熔融状态，温度为80；石英粉的粒径为6000 目，纳米二氧化硅的粒径为20nm，玻璃纤维的长度为6mm (2)将上述混合填料分3次加入到熔融的有机硅树脂中，进行物理共混，混炼时间为30 分钟，开炼机辊速为50rpm； (3)将步骤(2)中的混合填料与硅树脂混合均匀后，加入2.50份催化剂、0.1份脱模机 和颜料等，物理共混15min；颜料为。

15、常规加入量；催化剂为N，N-二甲基苄胺；脱模剂为硬脂 酸钙； (4)将步骤(3)混合后的产物从开炼机取下，冷却后并粉碎得到有机硅树脂模塑料粉 末； (5)根据实际需求，将有机硅树脂模塑料粉末进行模压成型，成型工艺为175和 15MPa条件下10min，并在200下固化120min。制得80104mm的样条。 0022 按国家标准GB/T 9341-2008测试塑料的弯曲性能(表1)。 0023 实施例2 一种有机硅树脂模塑料的制备方法，包括以下步骤： (1)首先将60份的石英粉/纳米二氧化硅混合物(石英粉/纳米二氧化硅混合物中 石英粉与纳米二氧化硅的比例为5/1)、3份硅橡胶颗粒和35份玻璃纤。

16、维混合均匀为混合填 料，将15份有机硅树脂在开炼机中预热至熔融状态，温度为85；石英粉的粒径为200目， 纳米二氧化硅的粒径为100nm，玻璃纤维的长度为3mm (2)将上述混合填料分6次加入到熔融的有机硅树脂中，进行物理共混，混炼时间为20 分钟，开炼机辊速为200rpm； (3)将步骤(2)中的混合填料与硅树脂混合均匀后，加入0.01份催化剂、5.0份脱模机 和颜料等，物理共混5min；颜料为常规加入量；催化剂为苯甲酸酐；脱模剂为硬脂酸镁； (4)将步骤(3)混合后的产物从开炼机取下，冷却后并粉碎得到有机硅树脂模塑料粉 末； (5)根据实际需求，将有机硅树脂模塑料粉末进行模压成型，成型工艺。

17、为175和 15MPa条件下30min，并在200下固化120min。制得80104mm的样条。 0024 按国家标准GB/T 9341-2008测试塑料的弯曲性能(表1)。 0025 实施例3 一种有机硅树脂模塑料的制备方法，包括以下步骤： (1)首先将55份的石英粉/纳米二氧化硅混合物(石英粉/纳米二氧化硅混合物中 石英粉38份，1200目11份，/6000目38份，纳米二氧化硅6份，20nm)、5份硅橡胶颗粒和 22份玻璃纤维混合均匀为混合填料，将26份有机硅树脂甲基苯硅树脂在开炼机中预热至 熔融状态，温度为80-85；玻璃纤维的长度为3mm； (2)将上述混合填料分3次加入到熔融的有机。

18、硅树脂中，进行物理共混，混炼时间为30 分钟，开炼机辊速为100rpm； (3)将步骤(2)中的混合填料与硅树脂混合均匀后，加入0.01份催化剂、0.1份脱模机 说 明 书CN 104327507 A 4/5页 6 和颜料等，物理共混10min；颜料为常规加入量；催化剂为苯甲酸酐；脱模剂为硬脂酸钙； (4)将步骤(3)混合后的产物从开炼机取下，冷却后并粉碎得到有机硅树脂模塑料粉 末； (5)根据实际需求，将有机硅树脂模塑料粉末进行模压成型，成型工艺为175和 15MPa条件下10-30min，并在200下固化120min。制得80104mm的样条。 0026 按国家标准GB/T 9341-20。

19、08测试塑料的弯曲性能(表1)。 0027 实施例4 一种有机硅树脂模塑料的制备方法，包括以下步骤： (1)首先将60份的石英粉/纳米二氧化硅混合物(石英粉/纳米二氧化硅混合物中石 英粉与纳米二氧化硅的比例为5/1)和35份玻璃纤维混合均匀为混合填料，将15份有机硅 树脂在开炼机中预热至熔融状态，温度为85；石英粉的粒径为2000和1000目各一半，纳 米二氧化硅的粒径为100nm，玻璃纤维的长度为3mm； (2)将上述混合填料分6次加入到熔融的有机硅树脂中，进行物理共混，混炼时间为20 分钟，开炼机辊速为200rpm； (3)将步骤(2)中的混合填料与硅树脂混合均匀后，加入0.01份催化剂、。

20、5.0份脱模机 和颜料等，物理共混5min；颜料为常规加入量；催化剂为碱式碳酸铅；脱模剂为硬脂酸锌； (4)将步骤(3)混合后的产物从开炼机取下，冷却后并粉碎得到有机硅树脂模塑料粉 末； (5)根据实际需求，将有机硅树脂模塑料粉末进行模压成型，成型工艺为175和 15MPa条件下30min，并在200下固化120min。制得80104mm的样条。 0028 按国家标准GB/T 9341-2008测试塑料的弯曲性能(表1)。 0029 对比例 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60g的3mm 短玻璃纤维和5.6g硬酯酸钙，混炼30分钟，再加入0.01g苯甲酸。

21、酐和0.01g碱式碳酸铅 混炼10分钟，出料粉碎得到模塑料粉，经在175和15MPa下压制成型，制得80104mm 的样条。作为比较，未添加短纤维的硅树脂也利用上述工艺制备得到。按国家标准GB/T 9341-2008测试塑料的弯曲性能(表1)，相应的弯曲强度约为37.88MPa，比纯硅树脂提高了 近156。 0030 表1 材料材料的弯曲强度MPa材料的弯曲应变 纯树脂14.811.72 1.720.61 对比例37.885.03 4.811.38 实施例1 61.877.64 2.600.89 实施例2 63.114.68 2.481.25 实施例3 62.035.07 2.510.12 说 明 书CN 104327507 A 5/5页 7 实施例4 62.126.39 2.500.63 通过各实施例、对比例以及纯树脂对比可知，本发明的方案对材料的力学性能进行了 很大的优化，极大提高了材料的力学性能。 说 明 书CN 104327507 A 。