瓦克有机硅杂化物——助力现代材料的性能发展
来源：瓦克化学  2013-06-02 10:25:00
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文章关键词： 瓦克 有机硅杂化物

原文：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=677　　当今的技术进步对材料的要求越来越高。比如，涂层必须具有可靠的保护功能和长久的耐候性能；塑料在经受高温考验的同时，在低温环境下也不能发生裂变，并且需要可以进行经济化的批量生产；各种大型设备或建筑的部件在越来越轻质的同时，还必须具有更强的性能。而很多性能的组合往往是传统的单一材料无法做到的。 

瓦克的新型杂化材料助剂为现代材料的发展提供了优良的解决方案。通过使用瓦克特殊的杂化技术制成的共聚物，可以将有机硅的一些典型特性，如优良的可塑性、持久的耐候性，高度的可加工性，及在大幅温度波动下的稳定性等一一带入新的材料体系，提高传统材料的性能以符合现代科技发展的需求。

利用有机硅杂化技术，改进热固性材料（例如环氧树脂）

热固性的材料，例如环氧树脂，因其具有较高的硬度和机械强度、良好的耐高温和耐化学品性能，且对许多基体材料有出色的粘结力等一系列特性，被广泛应用于航天，航空，能源及电子等高科技领域。但是传统的热固性材料却存在一个致命的弱点：固化后会变脆且易碎，尤其在低温条件下无法承受冲击力和振动，容易出现裂缝和损伤。如何有效增强热固性材料的韧性，以提高其抗冲击力就成为了现代材料学首当其冲的一个问题。

瓦克的抗冲击改性剂GENIOPERL®P52正是在这样一个需求背景下研发而成的。 传统的有机硅材料虽然也能够增强环氧树脂的韧性，但与环氧树脂的相容性能却很有限。现在，瓦克GENIOPERL®P52通过特殊杂化技术，解决了这一难题，除了大大提高了与环氧树脂体系的相容性外，还能在不影响环氧树脂的机械强度和耐温性能的前提下极大程度地改善它的冲击韧性。关键原理在其核-壳结构，GENIOPERL® P52是一种粉末状助剂，由大小几乎完全一样的球状微粒组成。这些微粒直径为几十微米，各有一个柔软且具弹性的交联有机硅核，以及有机聚合物构成的硬壳。当掺入反应型环氧树脂液时，这些颗粒会完全分散，由此释放出来的核-壳微粒便可均匀地分布于整个树脂液中。聚合物外壳所具有的特殊形态增加了其与各种树脂体系的相容性能，使其均匀细密地分布在环氧树脂液中，而有机硅核心则凭借其极低的Tg（玻璃化温度)增强了在低温(-130度)条件下这个那个树脂体系的韧性。

　　
核–壳颗粒

GENIOPERL® P52另一优势在于，即使在添加量较少的情况下也能显著提高环氧树脂固化后的韧性。并且因为添加量较少，加工后的材料更易保持其原本具有的良好的机械性能和高温稳定性。而有机硅本身因为能在低至零下130摄氏度的情况下保持其柔性和弹性，因此添加了GENIOPERL® P52的环氧树脂的韧性也能够在此温度下得到保证。

 广泛的应用领域

　　瓦克抗冲击改性剂GENIOPERL® P52通过改善热固性材料的韧性，帮助其更好得应用于诸多高科技领域。
（一） 有效改善轻质碳纤维复合材料的损伤容限。碳纤维作为一种力学性能优异的新材料，近年来得到了快速的发展，被广泛得应用于军用与民用两大领域。但是如同其他复合材料，碳纤维最薄弱的部分在于“层间”，强大的冲击会对碳纤维层与层之间以环氧树脂为基材的粘合部分造成损伤。添加GENIOPERL® P52能极大程度上改善环氧树脂胶黏部分的抗冲击力，冲击测试结果显示，添加了GENIOPERL® P52后，碳纤维层间的受损区域能减少50%以上。

（二） 改善现代风力涡轮机的损伤容限
随着常规能源成本持续上升，现代化的风力发电设备现已成为环保和可持续能源生产领域不可或缺的组成部分。然而，因为风力涡轮机必须承受恶劣的工作环境，对材料的要求就变得非常之高。除了能够承受高热负荷之外，所用材料还必须经受得起风吹、雨淋、冰雪或紫外线等影响，同时还要轻质，且容易加工。
基于上述要求，环氧树脂通常被选择用作转子叶片的轻质部件和胶粘层。经过瓦克的有机硅杂化物GENIOPERL® P52改性后，环氧树脂成型部件的耐冲击性能变得更强，更经得起损伤，其使用寿命也被延长。而胶粘层也更能承受高动态负荷，粘合接缝变得更加坚固，从而大大提高整体结构性粘合化合物的安全性。

（三） 改善电子通讯设备中的覆铜箔板的损伤容限
现代电子通讯设备无疑是向更轻薄，更迷你的方向发展，而这个要求自然而然得被转嫁到众多通讯设备的核心-电路板上。覆铜箔板在电路板中主要起互连导通、绝缘和支撑的作用，对电路中信号的传输速度、能量损失等也有很大的影响，经过有选择地加工、蚀刻、钻孔等工序再制成不同形式、不同功能的印制电路板。而覆铜箔层压板本身是由环氧树脂胶黏剂将片状的玻璃纤维粘合后覆上铜箔制成。

覆铜箔板本身及后期的制作工艺经常需要在200 ºC或以上的高温条件下进行，钻孔更是必不可少的工艺。所以热稳定性能和抗冲击性成为其最重要的两大性能。瓦克的有机硅杂化物GENIOPERL® P52恰恰为改善这两方面的性能提供了极大的助力。通过增强覆铜箔板主体树脂（如：酚醛树脂）的韧性，有效地提高了覆铜箔板整体的耐高温和抗冲击性能，使其后期的加工更简易，且避免了钻孔过程及其后期成型工艺中的可能产生的开裂情况。

综上所述，瓦克的新型有机硅杂化物是满足高负荷、轻重量、稳定性好等高要求的理想材料助剂。在不对交联树脂自身的良好机械性能产生任何影响的同时，提高了树脂的韧性，使其能够更加稳定承受在极端温度条件下的冲击力及振动带来的强大负荷。
另外，基于其可再分散粉末的形态，它的处理，运输和加工都很简单方便，重复操作性强也意味着，对于加工商而言，通过相同的方法能生产出质量同等，性质稳定的粘结产品。而这也是迈向低成本大批量生产的重要一步。
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