胶粘剂用有机硅改性聚合物的研究进展

摘 要：有机硅材料有着良好的耐热性、疏水性以及电绝缘性等优质特征，而利用有机硅改性聚合物，则可使胶粘剂具备有机硅的性质，从而促进粘合剂整体应用效果的提升，拓展其在各行业、各领域中的应用范围和效果。本文主要通过五个方面探讨了目前胶粘剂用有机硅改性聚合物的研究进展。

关键词：胶粘剂;有机硅;改性;聚合物

胶粘剂属于一类依靠物理或化学界面作用，将不同材料进行粘合的物质，在航天航空、汽车制造、机械制造、医疗卫生以及建筑等多个领域得到广泛应用。然而，随着社会经济的发展，人们在日常生产及生活活动中对于胶粘剂应用性能的要求越来越高，通过有机硅改性聚合物完善胶粘剂性能，已经成为一项重要的研究内容。如何通过有机硅改性聚合物有效促进胶粘剂整体性能的改良，并实现大规模生产应用，值得广大从业人员更为深入的探索。

1 有机硅改性聚氨酯

SPU实现了对传统聚氨酯结构及性能的有效集成，并能有效改善传统聚氨酯无孔基材粘接效果较差、固化起泡等缺陷。此外，兼具有机硅材料所拥有的优质耐热性与耐水性等。目前关于有机硅改性聚氨酯的研究成果主要包括：①结合掺入分子量不同有机硅二醇软段的方式，经过紫外固化得到氨基甲酸酯丙烯酸的低聚物，从而促进3D多芯片封装处理中临时粘合与粘合剂剥离过程热稳定性的改良;②在SPU中加入苯胺基甲基三乙氧基硅烷，获得能够在常温条件之下被湿气固化，但不会释放出二氧化碳的压敏胶。此外，通过提高NCO/OH比值（或者减小PPG分子量），使SPU中的Tg降低，达到强化压敏胶持粘性以及剥离性的效果，但起初粘性会呈现出一定程度的降低;③对三乙氧基甲硅烷基向聚氨酯进行接枝处理，继而经过溶胶和凝胶过程中实现向PU链的交联。因为柔性甲硅烷基的交联基团作用，和普通的线性PU比较，其具备更为良好的低温柔韧特性，可以有效提升其拉伸强度。

2 有机硅改性聚醚

20世纪70年代末，日本钟渊化学工业公司研发并推出第一代MS（即硅烷封端聚醚），通过聚醚烯丙基化与硅氢之间发生加成反应获得MS聚合物。钟渊化学工业公司基于自身三十余年研发经验，开发出以下三种反应技术相关的通用方法：①聚合物骨干設计;②功能化和;③聚合物组合与改性。经过对适合方法的选用，结合所需规格（亦或是聚合物特性）实现对各种类型MS聚合物的设计。

经过对三种方法的组合应用，研究出以下三类聚合物技术：①低粘度技术。将分子量较低的MS聚合物当作活性稀释剂，以实现对增塑剂的替代;②高强度技术。结合聚丙烯酯改性处理的新型MS聚合物;③快速固化技术。言之具有快速固化功能的α型甲硅烷聚氨酯。

德国瓦克公司研发出以α-硅烷作为基础的STP-E（即硅烷封端聚醚），其中并不含有异氰酸酯，同时也没有溶剂，获得不需要有机锡催化剂的粘合剂与密封胶，可以在短时间之内获得效果良好的初始强度与粘度。通过硅烷交联技术的应用，将STP-E作为有机聚合物的骨架，继而研发Geniosil XB（即新型杂化聚合物），在固化过程中，甲硅烷基会获得由硅氧烷与聚醚链段所构成的三维网络，其拉伸剪切度将大于10N/mm，与肖氏D的硬度相当。可以将Geniosil XB用于高强粘合，有效解决目前硅烷封端聚醚在实际应用中的问题。

与上述发达国家研究成果相比，我国对MS聚合物进行研究的时间还相对较短，硅烷改性聚醚合成工艺艺术依然被少部分国家所垄断，因此价格昂贵。所以，积极分析与研究硅烷改性聚醚，并将其合理应用于实践，对于我国航天航空、建筑以及电子封装等领域的优化发展将能起到良好的促进作用。

3 有机硅改性丙烯酸酯

与其他材料相比，丙烯酸酯具有优质的耐候性能、光学性能、耐化学性能、高颜料结合性能以及低剥离转变温度等，因此在涂料与粘结剂制作应用领域得到了较大范围的应用，但同时存在耐水性能、透湿性能以及耐沾污性能较差等缺陷。然而，有机硅氧烷则具备良好的柔顺性能、耐水性能、耐高温性能以及透气性能等，将其融入到丙烯酸酯聚合物中，便能实现对二者优势的充分融合。相关研究成果包括：①通过乳液聚合方式制作具有聚硅氧烷官能化特性的丙烯酸乳胶，在经过改性之后，乳胶膜所具备的储能模量以及表面能力都会呈现出一定程度的降低;②通过KH-540针对PDMS及表面加以改性处理，随后进行接枝聚合处理。在接枝过程当中，主要适合在生物有机粘合剂表面进行处理，能够明显优化其粘附性，继而供给出一种能够完善生物素干燥粘合剂的全新方法;③以单甲基丙烯酰氧基对氟化大分子、KH-570之类的自由基聚合进行封端处理，以获得包含ACCLF的丙烯酸聚合物。KH-570当中所含有的甲氧基具有水解与缩合作用，能够以聚合物为依托构成三维交联形式的网络结构，继而提升ACCLF薄膜整体的粘附性以及内聚力;④利用溶液聚合法在丙烯酸酯当中融入乙烯基硅树脂，从而制备出丙烯酸酯压敏胶。经过改性处理之后，其耐热性能、耐蚀性能、耐老化性能以及耐低温性能都更为优越。在60℃条件下经过1000h的湿热老化处理，其180°室温剥离强度呈现为5.68N/25mm。在进行高低温冲击以后，丙烯酸酯压敏胶失去压敏性，而改性压敏胶还能呈现出10.32N/25mm的剥离强度。

4 硅烷改性酰亚胺

①硅烷偶联剂能够在二氧化硅涂层的界面与聚合物表面搭设分子桥，当处于溶剂热条件之下，可以通过γ-KH-550强化Kapton所具备的亲水性。甲基三甲氧即硅烷等物质对于提升外部二氧化硅涂层与Kapton底物粘附过程起到十分重要的作用。结合溶胶--凝胶法，于Kapton底物之上制备出均匀多层SiOx涂层;②通过导电陶瓷粉、KH-550以及聚酰亚胺等能够制备出电阻率是0.25KΩm，而抗拉强度是0.85MPa的导电胶。当处于300℃的环境之下，依然能保持良好的性能，而环氧树脂导电胶在处于150℃后其性能会呈现出明显的劣化效果。因此，制备出的聚酰亚胺导电胶有效改善了环氧树脂粘合剂耐热性与稳定性较差的缺点，可将其用于航天航空领域当中的连接材料，有着非常良好的应用前景。

5 硅烷改性环氧树脂

环氧树脂属于一种重要的热固性聚合物，在诸多领域得到较为广泛的应用。利用CFS、CFPS以及多面体倍半硅氧烷，随后通过反应性硅烷、二氧化硅填料等作改性处理，让环氧树脂具备复合材料与纳米材料的应用性能，继而完善其整体效用。以此为基础合成的防腐材料具有非常良好的耐久性，对于铝、钢等金属材料能够展现出优质的附着能力。此外，硅氧烷组分所具有的疏水特性，会让涂料吸水率呈现出明显降低效果，起到更为优质的防腐蚀保护效用。①将合成BSiO当作EP表面处理剂，以提升EP和AL-SR间的界面粘合性。结合拉拔试验对二者之间的粘结强度进行测定，呈现为0.02MPa至0.18MPa;②一直以来，找出一种能够改善环氧配方韧性的材料，将其当作树脂增强剂，都是学术领域的研究重点。以KH-560官能化由稻壳当中获取SiO2（GRS）作为增强剂，并将己内酰胺作为增韧剂，从而获得杂化纳米复合材料。此种材料和纯EP比较，其拉伸强度、冲击强度以及弯曲强度均有大幅度提升。

6 结束语

总而言之，通过有机硅改性聚合物改良胶粘剂应用性能具有非常良好研究前景，值得广大科研人员对其开展更为深入的研究。作为一名胶粘剂技术研究人员，应该在日常研究工作中积极探索，对国外的一些先进研究技术和经验加以借鉴，继而与我国各行业实际应用需求相结合，创建出一套更加实用的胶粘剂改良体系，在实现自我价值的同时，为国家经济建设注入源源不断的活力。

参考文献：

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作者简介：

贾明岳（1990- ），男，汉族，山东省临清市人，硕士，助教，研究方向：有机硅胶，防腐涂料，金属防护。