膠粘劑用有機(jī)硅改性聚合物的研究進(jìn)展

摘 要：有機(jī)硅材料有著良好的耐熱性、疏水性以及電絕緣性等優(yōu)質(zhì)特征，而利用有機(jī)硅改性聚合物，則可使膠粘劑具備有機(jī)硅的性質(zhì)，從而促進(jìn)粘合劑整體應(yīng)用效果的提升，拓展其在各行業(yè)、各領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍和效果。本文主要通過(guò)五個(gè)方面探討了目前膠粘劑用有機(jī)硅改性聚合物的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：膠粘劑;有機(jī)硅;改性;聚合物

膠粘劑屬于一類(lèi)依靠物理或化學(xué)界面作用，將不同材料進(jìn)行粘合的物質(zhì)，在航天航空、汽車(chē)制造、機(jī)械制造、醫(yī)療衛(wèi)生以及建筑等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)及生活活動(dòng)中對(duì)于膠粘劑應(yīng)用性能的要求越來(lái)越高，通過(guò)有機(jī)硅改性聚合物完善膠粘劑性能，已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。如何通過(guò)有機(jī)硅改性聚合物有效促進(jìn)膠粘劑整體性能的改良，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，值得廣大從業(yè)人員更為深入的探索。

1 有機(jī)硅改性聚氨酯

SPU實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)聚氨酯結(jié)構(gòu)及性能的有效集成，并能有效改善傳統(tǒng)聚氨酯無(wú)孔基材粘接效果較差、固化起泡等缺陷。此外，兼具有機(jī)硅材料所擁有的優(yōu)質(zhì)耐熱性與耐水性等。目前關(guān)于有機(jī)硅改性聚氨酯的研究成果主要包括：①結(jié)合摻入分子量不同有機(jī)硅二醇軟段的方式，經(jīng)過(guò)紫外固化得到氨基甲酸酯丙烯酸的低聚物，從而促進(jìn)3D多芯片封裝處理中臨時(shí)粘合與粘合劑剝離過(guò)程熱穩(wěn)定性的改良;②在SPU中加入苯胺基甲基三乙氧基硅烷，獲得能夠在常溫條件之下被濕氣固化，但不會(huì)釋放出二氧化碳的壓敏膠。此外，通過(guò)提高NCO/OH比值（或者減小PPG分子量），使SPU中的Tg降低，達(dá)到強(qiáng)化壓敏膠持粘性以及剝離性的效果，但起初粘性會(huì)呈現(xiàn)出一定程度的降低;③對(duì)三乙氧基甲硅烷基向聚氨酯進(jìn)行接枝處理，繼而經(jīng)過(guò)溶膠和凝膠過(guò)程中實(shí)現(xiàn)向PU鏈的交聯(lián)。因?yàn)槿嵝约坠柰榛慕宦?lián)基團(tuán)作用，和普通的線性PU比較，其具備更為良好的低溫柔韌特性，可以有效提升其拉伸強(qiáng)度。

2 有機(jī)硅改性聚醚

20世紀(jì)70年代末，日本鐘淵化學(xué)工業(yè)公司研發(fā)并推出第一代MS（即硅烷封端聚醚），通過(guò)聚醚烯丙基化與硅氫之間發(fā)生加成反應(yīng)獲得MS聚合物。鐘淵化學(xué)工業(yè)公司基于自身三十余年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出以下三種反應(yīng)技術(shù)相關(guān)的通用方法：①聚合物骨干設(shè)計(jì);②功能化和;③聚合物組合與改性。經(jīng)過(guò)對(duì)適合方法的選用，結(jié)合所需規(guī)格（亦或是聚合物特性）實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類(lèi)型MS聚合物的設(shè)計(jì)。

經(jīng)過(guò)對(duì)三種方法的組合應(yīng)用，研究出以下三類(lèi)聚合物技術(shù)：①低粘度技術(shù)。將分子量較低的MS聚合物當(dāng)作活性稀釋劑，以實(shí)現(xiàn)對(duì)增塑劑的替代;②高強(qiáng)度技術(shù)。結(jié)合聚丙烯酯改性處理的新型MS聚合物;③快速固化技術(shù)。言之具有快速固化功能的α型甲硅烷聚氨酯。

德國(guó)瓦克公司研發(fā)出以α-硅烷作為基礎(chǔ)的STP-E（即硅烷封端聚醚），其中并不含有異氰酸酯，同時(shí)也沒(méi)有溶劑，獲得不需要有機(jī)錫催化劑的粘合劑與密封膠，可以在短時(shí)間之內(nèi)獲得效果良好的初始強(qiáng)度與粘度。通過(guò)硅烷交聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，將STP-E作為有機(jī)聚合物的骨架，繼而研發(fā)Geniosil XB（即新型雜化聚合物），在固化過(guò)程中，甲硅烷基會(huì)獲得由硅氧烷與聚醚鏈段所構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)，其拉伸剪切度將大于10N/mm，與肖氏D的硬度相當(dāng)?？梢詫eniosil XB用于高強(qiáng)粘合，有效解決目前硅烷封端聚醚在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題。

與上述發(fā)達(dá)國(guó)家研究成果相比，我國(guó)對(duì)MS聚合物進(jìn)行研究的時(shí)間還相對(duì)較短，硅烷改性聚醚合成工藝藝術(shù)依然被少部分國(guó)家所壟斷，因此價(jià)格昂貴。所以，積極分析與研究硅烷改性聚醚，并將其合理應(yīng)用于實(shí)踐，對(duì)于我國(guó)航天航空、建筑以及電子封裝等領(lǐng)域的優(yōu)化發(fā)展將能起到良好的促進(jìn)作用。

3 有機(jī)硅改性丙烯酸酯

與其他材料相比，丙烯酸酯具有優(yōu)質(zhì)的耐候性能、光學(xué)性能、耐化學(xué)性能、高顏料結(jié)合性能以及低剝離轉(zhuǎn)變溫度等，因此在涂料與粘結(jié)劑制作應(yīng)用領(lǐng)域得到了較大范圍的應(yīng)用，但同時(shí)存在耐水性能、透濕性能以及耐沾污性能較差等缺陷。然而，有機(jī)硅氧烷則具備良好的柔順性能、耐水性能、耐高溫性能以及透氣性能等，將其融入到丙烯酸酯聚合物中，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)二者優(yōu)勢(shì)的充分融合。相關(guān)研究成果包括：①通過(guò)乳液聚合方式制作具有聚硅氧烷官能化特性的丙烯酸乳膠，在經(jīng)過(guò)改性之后，乳膠膜所具備的儲(chǔ)能模量以及表面能力都會(huì)呈現(xiàn)出一定程度的降低;②通過(guò)KH-540針對(duì)PDMS及表面加以改性處理，隨后進(jìn)行接枝聚合處理。在接枝過(guò)程當(dāng)中，主要適合在生物有機(jī)粘合劑表面進(jìn)行處理，能夠明顯優(yōu)化其粘附性，繼而供給出一種能夠完善生物素干燥粘合劑的全新方法;③以單甲基丙烯酰氧基對(duì)氟化大分子、KH-570之類(lèi)的自由基聚合進(jìn)行封端處理，以獲得包含ACCLF的丙烯酸聚合物。KH-570當(dāng)中所含有的甲氧基具有水解與縮合作用，能夠以聚合物為依托構(gòu)成三維交聯(lián)形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，繼而提升ACCLF薄膜整體的粘附性以及內(nèi)聚力;④利用溶液聚合法在丙烯酸酯當(dāng)中融入乙烯基硅樹(shù)脂，從而制備出丙烯酸酯壓敏膠。經(jīng)過(guò)改性處理之后，其耐熱性能、耐蝕性能、耐老化性能以及耐低溫性能都更為優(yōu)越。在60℃條件下經(jīng)過(guò)1000h的濕熱老化處理，其180°室溫剝離強(qiáng)度呈現(xiàn)為5.68N/25mm。在進(jìn)行高低溫沖擊以后，丙烯酸酯壓敏膠失去壓敏性，而改性壓敏膠還能呈現(xiàn)出10.32N/25mm的剝離強(qiáng)度。

4 硅烷改性酰亞胺

①硅烷偶聯(lián)劑能夠在二氧化硅涂層的界面與聚合物表面搭設(shè)分子橋，當(dāng)處于溶劑熱條件之下，可以通過(guò)γ-KH-550強(qiáng)化Kapton所具備的親水性。甲基三甲氧即硅烷等物質(zhì)對(duì)于提升外部二氧化硅涂層與Kapton底物粘附過(guò)程起到十分重要的作用。結(jié)合溶膠--凝膠法，于Kapton底物之上制備出均勻多層SiOx涂層;②通過(guò)導(dǎo)電陶瓷粉、KH-550以及聚酰亞胺等能夠制備出電阻率是0.25KΩm，而抗拉強(qiáng)度是0.85MPa的導(dǎo)電膠。當(dāng)處于300℃的環(huán)境之下，依然能保持良好的性能，而環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電膠在處于150℃后其性能會(huì)呈現(xiàn)出明顯的劣化效果。因此，制備出的聚酰亞胺導(dǎo)電膠有效改善了環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑耐熱性與穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)，可將其用于航天航空領(lǐng)域當(dāng)中的連接材料，有著非常良好的應(yīng)用前景。

5 硅烷改性環(huán)氧樹(shù)脂

環(huán)氧樹(shù)脂屬于一種重要的熱固性聚合物，在諸多領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。利用CFS、CFPS以及多面體倍半硅氧烷，隨后通過(guò)反應(yīng)性硅烷、二氧化硅填料等作改性處理，讓環(huán)氧樹(shù)脂具備復(fù)合材料與納米材料的應(yīng)用性能，繼而完善其整體效用。以此為基礎(chǔ)合成的防腐材料具有非常良好的耐久性，對(duì)于鋁、鋼等金屬材料能夠展現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的附著能力。此外，硅氧烷組分所具有的疏水特性，會(huì)讓涂料吸水率呈現(xiàn)出明顯降低效果，起到更為優(yōu)質(zhì)的防腐蝕保護(hù)效用。①將合成BSiO當(dāng)作EP表面處理劑，以提升EP和AL-SR間的界面粘合性。結(jié)合拉拔試驗(yàn)對(duì)二者之間的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，呈現(xiàn)為0.02MPa至0.18MPa;②一直以來(lái)，找出一種能夠改善環(huán)氧配方韌性的材料，將其當(dāng)作樹(shù)脂增強(qiáng)劑，都是學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。以KH-560官能化由稻殼當(dāng)中獲取SiO2（GRS）作為增強(qiáng)劑，并將己內(nèi)酰胺作為增韌劑，從而獲得雜化納米復(fù)合材料。此種材料和純EP比較，其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)度均有大幅度提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，通過(guò)有機(jī)硅改性聚合物改良膠粘劑應(yīng)用性能具有非常良好研究前景，值得廣大科研人員對(duì)其開(kāi)展更為深入的研究。作為一名膠粘劑技術(shù)研究人員，應(yīng)該在日常研究工作中積極探索，對(duì)國(guó)外的一些先進(jìn)研究技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)加以借鑒，繼而與我國(guó)各行業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求相結(jié)合，創(chuàng)建出一套更加實(shí)用的膠粘劑改良體系，在實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的同時(shí)，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)注入源源不斷的活力。

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作者簡(jiǎn)介：

賈明岳（1990- ），男，漢族，山東省臨清市人，碩士，助教，研究方向：有機(jī)硅膠，防腐涂料，金屬防護(hù)。