功能型有机硅改性环氧树脂的研究新进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.020

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (1): 126-131.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.020

功能型有机硅改性环氧树脂的研究新进展

王波¹^,²(), 张乾¹^,²(), 高艳¹^,², 吴龙坤¹^,², 雷颖¹^,², 刘念杰¹^,²

^1.西安理工大学理学院应用化学系，西安 710054
^2.咸阳新伟华绝缘材料有限公司，陕西咸阳 712000

收稿日期:2024-01-29 出版日期:2025-01-26 发布日期:2025-02-14
通讯作者: 张乾（1978-），男，教授，从事高分子与稀土材料、锂离子电池固态电解质、电子封装材料设计等方面的研究，qzh@xaut.edu.cn
E-mail:2234762673@qq.com;qzh@xaut.edu.cn
作者简介:王波（1998-），男，硕士研究生，主要从事高分子特种树脂材料的研究，2234762673@qq.com

Research progress in silicone⁃modified epoxy resin

WANG Bo¹^,²(), ZHANG Qian¹^,²(), GAO Yan¹^,², WU Longkun¹^,², LEI Ying¹^,², LIU Nianjie¹^,²

^1.Department of Chemistry，School of Science，Xi 'an University of Technology，Xi 'an 710054，China
^2.Xianyang Xinweihua Insulation Material Co，Ltd，Xianyang 712000，China

Received:2024-01-29 Online:2025-01-26 Published:2025-02-14
Contact: ZHANG Qian E-mail:2234762673@qq.com;qzh@xaut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

目前有机硅改性环氧树脂的方式主要有两种，物理共混和化学共聚，其中化学共聚改性以较优异的耐高温及防腐蚀性能等优点而被广泛使用和研究。本文主要介绍有机硅化学共聚改性环氧树脂的发展新策略，简述其反应机理，探讨不同改性方法的研究进展，并阐述其在电子电气封装材料、胶黏剂、涂料等领域的广泛应用，最后提出有机硅改性环氧树脂现阶段仍需解决的问题，对其未来的发展方向进行展望。

关键词: 有机硅, 多面体低聚倍半硅氧烷, 硅烷偶联剂, 环氧树脂, 改性

Abstract:

At present， there are two main ways to modify epoxy resin from silicone， including physical blending and chemical copolymerization. Chemical copolymerization modification has been widely used and studied because of its excellent high⁃temperature and corrosion resistances. This paper introduced the new development process of silicone chemical copolymerization⁃modified epoxy resin and briefly described its reaction mechanism. The research progress in different modification methods was analyzed， and the applications for electronic and electrical packaging materials， adhesives， coatings and other fields were briefly described. Finally， the current problems in the silicone⁃modified epoxy resin were proposed， and its future development direction was prospected.

Key words: silicone, polyhedral oligomeric sesquioxane, silane coupling agent, epoxy resin, modification

中图分类号:

TQ325.12

王波, 张乾, 高艳, 吴龙坤, 雷颖, 刘念杰. 功能型有机硅改性环氧树脂的研究新进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 126-131.

WANG Bo, ZHANG Qian, GAO Yan, WU Longkun, LEI Ying, LIU Nianjie. Research progress in silicone⁃modified epoxy resin[J]. China Plastics, 2025, 39(1): 126-131.

图/表 10

双酚A型EP

特征：价格低廉、原料易得、产量高、黏结强度高、力学性能好

双酚F型EP

特征：黏远低于双酚A型EP，适用于低黏度需求领域

双酚S型EP

特征：通常为固体，经过固化后软化点高，适用于耐高温领域

缩水甘油胺型EP

特征：环氧值高、固化后的EP有较高的耐热性、适用于高温胶黏剂领域

表1 典型EP及其特性［14⁃15］

Tab.1 Typical epoxy resins and their characteristics［14⁃15］

键	键长（A）	键能/kJ·mol^-1	键角
Si—O	1.64	452	130~160
C—O	1.43	360	110
C—C	1.34	356	109

表2 聚硅氧烷的结构性能数据［19⁃20］

Tab.2 Data on the structural properties of polysiloxanes［19⁃20］

图1 EP/PEO⁃POSS共混机理图［24］

Fig.1 Epoxy/PEO⁃POSS blending mechanism diagram［24］

图2 不同策略获得乙烯基聚氨酯环氧材料示意图［28］

Fig.2 Schematic diagram of different strategies to obtain vinyl urethane epoxy materials［28］

图3 硅化EP（SER）制备原理图［30］

Fig.3 Schematic diagram of siliconized epoxy resin preparation （SER）［30］

图4 SER桥接用有机硅涂料的制备原理图［32］

Fig.4 Schematic diagram of the preparation of silicone coatings for SER bridging［32］

图5 VPMQ的合成过程示意图［33］

Fig.5 Schematic diagram of the synthesis process of VPMQ［33］

图6 POSS端接PCL的合成示意图［34］

Fig.6 Schematic diagram of the synthesis of POSS terminated PCL［34］

图7 两个含环氧官能团DDSQ的结构和合成途径示意图等［14］

Fig.7 Schematic diagram of the structure and synthesis pathways of two epoxy⁃containing functional groups DDSQ［14］

图8 生物基EPSIEEP4和SIEEP2示意图［35］

Fig.8 Schematic diagram of bio⁃based epoxy resins SIEEP4 and SIEEP2［35］

参考文献 37

1	QI Y， WANG J， KOU Y， et al. Synthesis of an aromatic N⁃heterocycle derived from biomass and its use as a polymer feedstock ［J］. Nat Commun， 2019， 10（1）： 2107.
2	WU Q， HU Y， TANG J， et al. High⁃performance soybean⁃oil⁃based epoxy acrylate resins： "green" synthesis and application in UV⁃Curable coatings ［J］. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY &amp； ENGINEERING， 2018， 6（7）： 8 340⁃8 349.
3	YANG Z， FU G， LI H. Synthesis of DC-3074 and Z-1 Silicones Modified Epoxy Resin and Comparison of Salt Spray Resistance ［J］. Journal of Scientific &amp； Industrial Research， 2022， 81（4）： 367⁃373.
4	YANG S， ZHANG Z， XIAN Q， et al. An Aluminum⁃Based Microfluidic Chip for Polymerase Chain Reaction Diagnosis ［J］. Molecules， 2023， 28（3）.
5	YANG B， LU P， AN Q， et al. Protective effect of silicone⁃modified epoxy resin coating on iron⁃based materials against sulfate⁃reducing bacteria⁃induced corrosion ［J］. Progress in Organic Coatings， 2023， 174.
6	HENG Z， ZENG Z， CHEN Y， et al. Silicone modified epoxy resins with good toughness， damping properties and high thermal residual weight ［J］. Journal of Polymer Research， 2015， 22（11）.
7	HAN J， LI H， SHAO K， et al. Study on Synthesis of Epoxy Resin Modified with Polysiloxane； proceedings of the 4th International Conference on Frontiers of Manufacturing and Design Science （ICFMD 2013）， Hong Kong， PEOPLES R CHINA， F 2014 Sep 10⁃12， 2013 ［C］. 2014.
8	PRADHAN S， PANDEY P， MOHANTY S， et al. Insight on the Chemistry of Epoxy and Its Curing for Coating Applications： A Detailed Investigation and Future Perspectives ［J］. POLYMER⁃PLASTICS TECHNOLOGY AND ENGINEERING， 2016， 55（8）： 862⁃77.
9	庞玉宁. 有机硅改性环氧树脂涂料制备及性能研究［D］.沈阳工业大学， 2016.
10	MICHAEL D， ULRICH C， ROB R. Epoxy Resins ［M］. Vincentz Network.
11	SAMSON JEROLD SAMUEL CHELLADURAI R A， M.R.MEERA. Epoxy⁃Based Composites ［M］. IntechOpen.
12	邓勇宏. 有机硅改性环氧树脂及其纳米复合的研究［D］.广州：华南理工大学， 2018.
13	DUŠEK K.. Epoxy Resins and Composites IV ［M］. Springer， Berlin， Heidelberg.
14	曹骏. 有机硅改性环氧树脂的制备及其性能研究［D］.杭州：浙江大学， 2017.
15	RANGAPPA S M， PARAMESWARANPILLAI J， SIENGCHIN S， et al. Handbook of Epoxy/Fiber Composites ［M］.
16	吴彦芬. 耐高温耐磨有机硅改性环氧树脂复合涂料的制备与性能研究［D］.南昌：南昌大学， 2013.
17	THOMAS J， CHOI S B， FJELDHEIM R， et al. Silicones containing pendant biocides for antifouling coatings ［J］. Biofouling， 2004， 20（4/5）： 227⁃236.
18	RODRIGUES D D， BROUGHTON J G. Silane surface modification of boron carbide in epoxy composites ［J］. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADHESION AND ADHESIVES， 2013， 46： 62⁃73.
19	J⁃J PARK， C⁃Y YOON， LEE J⁃Y， et al. Effect of Silicone⁃modified Microsilica Content on Electrical and Mechanical Properties of Cycloaliphatic Epoxy/Microsilica System ［J］. Transactions on Electrical and Electronic Materials， 2016， 17（3）： 155⁃158.
20	范玲玉，陈立新，高李帅，等. 有机硅改性环氧树脂包封料的研制［J］. 中国胶粘剂，2014， 23（7）： 24⁃28.
21	LV X， LIANG Y， ZHONG J， et al. Organic silicone⁃modified waterborne epoxy coatings using aqueous curing agents technology ［J］. Pigment &amp； Resin Technology， 2022.
22	邱甲云，安秋凤，史书源，等. 有机硅改性环氧树脂的研究进展［J］. 绝缘材料，2023， 56（5）： 1⁃6.
23	WEN R， HUO J， LV J， et al. Effect of silicone resin modification on the performance of epoxy materials for LED encapsulation ［J］. Journal of Materials Science⁃Materials in Electronics， 2017， 28（19）： 14 522⁃14 535.
24	ZHANG Y， LI L， NIE K， et al. Thermomechanical， surface and shape memory properties of thermosetting blends of epoxy with Poly（ethylene oxide）： An impact of POSS microdomain formation ［J］. MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS， 2020， 240.
25	SHON M， KWON H. Comparison of surface modification with amino terminated polydimethylsiloxane and amino branched polydimethylsiloxane on the corrosion protection of epoxy coating ［J］. CORROSION SCIENCE， 2009， 51（3）： 650⁃657.
26	GONZALEZ M， KADLEC P， ŠTĚPáNEK P， et al. Crosslinking of epoxy⁃polysiloxane system by reactive blending %J Polymer ［J］. 2004， 45（16）.
27	XU T， LI H， SONG J， et al. Enhanced Corrosion Resistance of Silicone⁃Modified Epoxy Coatings by Surface⁃Wave Plasma Treatment ［J］. International Journal of Electrochemical Science， 2019， 14（6）： 5 051⁃5 063.
28	SPIESSCHAERT Y， GUERRE M， BAERE I D， et al. Dynamic Curing Agents for Amine⁃Hardened Epoxy Vitrimers with Short （Re）processing Times ［J］. MACROMOLECULES， 2020， 53（7）： 2 485⁃2 v495.
29	FERDOSIAN F， YUAN Z， ANDERSON M， et al. Sustainable lignin⁃based epoxy resins cured with aromatic and aliphatic amine curing agents： Curing kinetics and thermal properties ［J］. THERMOCHIMICA ACTA， 2015， 618： 48⁃55.
30	ZHOU C， LI R， LUO W， et al. The preparation and properties study of polydimethylsiloxane⁃based coatings modified by epoxy resin ［J］. JOURNAL OF POLYMER RESEARCH， 2015， 23（1）.
31	HE D， GUI X， LIN S， et al. Synthesis of Functionized Polymethylhydrosiloxane via Pt⁃Catalyzed Hydrosilylation and the Effect of Substituents at the Olefin on the Reaction ［J］. SILICON， 2023， 15（4）： 1 691⁃1 700.
32	XIONG G， KANG P， ZHANG J， et al. Improved adhesion， heat resistance， anticorrosion properties of epoxy resins/POSS/methyl phenyl silicone coatings ［J］. PROGRESS IN ORGANIC COATINGS， 2019， 135： 454⁃464.
33	JI J， GE X， LIANG W， et al. Synthesis of High Molecular Weight Vinylphenyl⁃Con Taining MQ Silicone Resin via Hydrosilylation Reaction ［J］. COATINGS， 2019， 9（10）.
34	ZENG K， WANG L， ZHENG S X， et al. Self⁃assembly behavior of hepta（3，3，3⁃trifluoropropyl） polyhedral oligomeric silsesquioxane⁃capped poly（epsilon⁃caprolactone） in epoxy resin： Nanostructures and surface properties ［J］. POLYMER， 2009， 50（2）： 685⁃695.
35	AZIZ T， ZHENG J Y， JAMIL M I， et al. Enhancement in Adhesive and Thermal Properties of Bio⁃based Epoxy Resin by Using Eugenol Grafted Cellulose Nanocrystals ［J］. JOURNAL OF INORGANIC AND ORGANOMETALLIC POLYMERS AND MATERIALS， 2021， 31（8）： 3 290⁃3 300.
36	SINH LE H， CUONG MANH V， LANH THI P， et al. Preparation and physical characteristics of epoxy resin/bacterial cellulose biocomposites ［J］. POLYMER BULLETIN， 2018， 75（6）： 2 607⁃2 625.
37	MANJUNATHA C M， TAYLOR A C， KINLOCH A J， et al. The tensile fatigue behaviour of a silica nanoparticle⁃modified glass fibre reinforced epoxy composite ［J］. COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY， 2010， 70（1）： 193⁃199.

[1]	余田亮, 陈文革, 陈施润, 陈达, 周伟, 周兰燕. 石墨烯增强PE复合材料的组织与性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 15-20.
[2]	徐强祥, 张国平, 胡一红, 杨法勇, 赵琼阳, 李志刚. 脱硫胶粉/SBS改性沥青性能及机理研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 13-18.
[3]	何文峰, 赵彤杰, 谢于辉, 梅毅, 谢德龙. 耐高温含氢乙烯基有机硅树脂的合成及改性[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 31-36.
[4]	高挺, 彭强, 马秀清. 聚碳酸酯增韧改性研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 37-43.
[5]	纪嘉骏, 张增平, 李俊辉, 施恩, 李清旭. 用于公路工程的环氧树脂密封胶的研究与应用进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 63-74.
[6]	文麒霖, 贾雪华, 孙炎君, 牛思霁, 陈英红, 陈宁. 生物可降解塑料包装薄膜的制备及应用进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 112-122.
[7]	崔豹, 杨建军, 吴庆云, 吴明元, 张建安, 刘久逸. 聚乳酸复合材料共混改性研究及应用进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 129-136.
[8]	曲道鹏, 张涛, 华晨曦, 宋欣雨, 程昌利, 刘禹, 王震宇. 高强电磁屏蔽环氧复合材料的3D打印工艺研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 24-29.
[9]	陈天欢, 严成, 蒋干兵, 郭帅, 颜甜甜, 钱坤, 俞科静. 单宁酸表面改性PE⁃UHMW纤维及其界面性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 26-32.
[10]	张馨鹏, 徐军, 杜夕彦, 郭宝华. 纳米蒙脱土复合改性酯化淀粉及其性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 8-12.
[11]	武伟红, 张竞, 张葛, 耿荣荣, 屈红强. 焦磷酸哌嗪@COF阻燃剂的制备及其对环氧树脂的阻燃作用[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 88-93.
[12]	徐传浩, 石振武, 池波. BMH型温拌剂对废塑/SBS复合改性沥青疲劳性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 94-99.
[13]	刘顺权, 张馨月, 冯占苗, 傅陈超, 薛平, 张润. PTFE改性技术及其性能优化研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 112-119.
[14]	孙芳芳, 宋运运. N⁃苯基马来酰亚胺共聚物的合成及对PVC树脂耐热改性效果研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 49-54.
[15]	赵永飞, 张文才, 王科, 郝晓刚, 申峻, 杨喜英, 赵丽荣, 李建红, 赵志新, 乔杰. 废弃聚乙烯改性剂改性沥青研究及其应用技术进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 93-99.

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Research progress in silicone⁃modified epoxy resin

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