文献综述
1.有机硅环氧树脂
1.1环氧树脂
环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的材料之一。环氧树脂是一种热固性树脂，具有优异的物理机械性能、黏结性能、电绝缘性能和化学稳定性能[1]，且具有收缩率低、易加工成型、应力传递好和成本低廉等优点，由于这些优异的性能及其使用工艺的灵活性，使得其作为胶黏剂、涂料、浇铸料、层压材料、模压料以及绝缘材料等[2]，被广泛应用于轻工、建筑、电子电气、机械、航天航空等各个领域，甚至被作为先进复合材料的聚合物基体[3]。可以说是以各种形式影响着国民经济的各个行业。但是，将环氧树脂固化成交联网络结构后，存在着一定的缺点，例如交联密度高、内应力大，以及由于结构中的羟基易吸水而引起的吸湿性大、尺寸稳定性差、柔韧性低、介电性能差等[4]。
1.2有机硅环氧树脂
有机硅材料具有良好的低温柔韧性、优异的耐高低温，低表面能、热稳定性、耐候、憎水以及介电性等优点[5]，因而在耐高温胶黏剂的研制领域被世人重视。但有机硅树脂也存在与其它材料混溶性差以及黏附性较差等方面的缺点。然而，有机硅化合物或聚合物可以被赋予多种反应性功能基团，采用功能化有机硅化合物或聚合物进行聚合物材料反应性改性，将使得被改性聚合物材料具有某些独特的性能，尤其在提高光通率、耐高温降解以及耐烧蚀、消融（性能）等方面具有显著的优势[6]，使之具有优良的综合性能。因而，用有机硅改性环氧树脂能提高环氧树脂的韧性、耐高温性、憎水性，同时能降低环氧树脂的交联密度和内应力等。其中环氧化改性有机硅树脂的研究是改性有机硅研究领域中较为重要的一种方法 ,通过引入环氧基, 可提高树脂的粘接性能和力学性能[7-8]。因此，有机硅常被国内外科研工作者作为环氧树脂的改性剂，以提高环氧树脂的性能，从而满足树脂材料的高性能化需求[9]。
将环氧官能团和有机硅树脂骨架连接起来的有机硅环氧树脂综合了两者的优势，兼具了有机硅树脂良好的热稳定性、防潮性、耐候性、低表面能、介电性能以及抗原子氧侵蚀能力，又具有环氧树脂对基材的粘接性、耐腐蚀性和耐溶剂性及良好的机械性能[10]。由于有机硅和环氧树脂二者的结合既能发挥各自的特点，又能弥补各自的不足，因此有机硅环氧树脂发展的很快，品种也很多，用途很广。可用作纤维处理剂、表面上光剂、涂料、粘合剂、复合材料树脂基体和电子封装材料等[11-13]。
1.3有机硅环氧树脂的制备
有机硅改性环氧树脂的制备方法，可以分为两大类：其中一个是物理改性，将有机硅树脂与环氧树脂进行物理共混改性，其最大的难点在于改善两者的相容性问题，由于两者的溶解度参数相差很大，所以两者在一般情况下是互不相容的。所以，如果将两者仅通过简单共混固化，那么就会由于张力过大，使得改性后的环氧树脂性能比较差。一般情况下通过增加过渡相的方法来改善两者的相容性。包括：采用有机硅偶联剂、增容剂、过渡相功能的第三组分[14]。
第二大类是化学改性，化学改性在于有机硅聚合物当中支链或者是在主链两端含有柔性的活性集团，能够与环氧树脂中的活性基团或者环氧基进行接枝，而形成的共聚物。常见的化学合成方法有以下三种：一是通过Si-OH或Si-Cl与环氧树脂中的羰基缩合将有机硅组分引入环氧树脂[15]；二是通过硅氢加成反应将环氧基团引入有机硅树脂[16]；第三种是通过带有环氧基的有机硅单体与烷基类的有机硅单体水解缩合制备有机硅环氧树脂。其中第二种硅氢加成反应是最为常见的合成有机硅环氧树脂的方法，是有机硅化学中合成Si-C键有机硅产品的重要方法之一，具有公认的原子经济性[17]，作为有机硅领域中的基本反应，研究和制备高活性、高选择性的催化剂具有重要的意义和使用价值[18-20]。相对来讲，化学改性的环氧树脂要比物理改性的环氧树脂的性能更好一些，热性能更加稳定，韧性也有所增加。
硅氢加成反应的催化反应机理，主要有自由基加成反应、离子加成反应和配位加成反应。一般来说，自由基加成反应[21]由紫外线、gamma;射线、高温、过氧化物及偶氮化合物等引发，但选择性不高，尤其在一些体系中难以避免发生不饱和化合物的聚合反应，使用起来受到诸多限制；离子加成反应[22]通常在有机碱存在下较易进行的；配位加成反应[23-24]一般采用第ⅧA族过渡金属或其配合物作为催化剂，是近年来硅氢加成催化反应研究和应用中被人们广泛接受的理论。
1.4有机硅环氧树脂的发展趋势
近年来研究人员一直寻求通过合适的方法对传统的环氧树脂材料进行改性来提 高其性能，利用有机硅化合物或聚合物对环氧树脂材料的各种改性研究表明，提高了环氧树脂材料的各项综合性能，尤其在保持环氧树脂机械性能的前提下，提高其抗冲击韧性、阻尼性能、耐热氧稳定性以及耐烧蚀性能等，有机硅改性环氧树脂具有独到的优势，即使时代在发展，其在各个领域都占据着不可动摇的地位。利用有机硅与环氧树脂间的共聚反应改性、含有机硅环氧化物与环氧树脂共混交联改性以及有机硅增容环氧树脂改性等，对于环氧树脂的增韧以及热氧稳定性改善等方面效果显著；而采用功能性有机硅交联剂固化环氧树脂，由于引进了柔性有机硅链节，提高了环氧树脂的交联密度，因而使得采用该有机硅改性体系制备的环氧树脂材料，在保持或增强力学性能、提高热氧稳定性以及增强模量等方面，均具有许多鲜明的特点[25]。
随着科学技术的不断发展，人们对树脂材料的功能性要求越来越高，故有机硅改性环氧树脂未来的发展趋势将随着各材料的高性能要求方向发展。有机硅环氧树脂是一类含环氧基团和硅有机结构的聚合物，其分子链段中的环氧基团可以参与反应。用有机硅环氧树脂改性环氧树脂，既能增加其与环氧树脂之间的相容性，避免了像其他有机硅向表面迁移而引起的相分离现象，又能保证二者的固化速度相互匹配。以有机硅环氧树脂改性环氧树脂可获得具有高性能的新型官能团环氧树脂和新型结构环氧树脂[26]。
有机硅改性环氧树脂应根据不同的应用特点，采用有效的改性手段。预期今后在高性能应用领域，有机硅改性环氧树脂材料将以功能性有机硅化合物或低聚物为交联剂，对环氧树脂进行固化反应改性为主要研究方向，以进一步拓宽环氧树脂在航空、航天、高性能聚合物基复合材料等领域的应用。
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