MQ硅樹脂的合成及應用研究進展

徐鎮田，游 文，鄭浩嵐

（1.江西綠泰科技有限公司，江西南昌 330096；2.江蘇納恩新材料有限公司，江蘇啟東 226236；3.南昌航空大學環境與化學工程學院，江西南昌 330063）

MQ硅樹脂通常是指由單官能硅氧鏈節（M，R3SiO1/2）與四官能硅氧鏈節（Q，SiO2/4）組成的硅樹脂，可以廣泛應用于有機硅壓敏膠的合成、透明有機硅凝膠和硅橡膠的補強等領域，是一類重要的有機硅原料。MQ硅樹脂從形態上可以分為液體和固體兩類，從結構上可以分為甲基MQ硅樹脂、乙烯基MQ硅樹脂以及含氫MQ硅樹脂等。其中，含乙烯基和含氫的MQ硅樹脂主要應用于液體硅橡膠的補強中，與白炭黑等傳統的補強填料相比，使用MQ硅樹脂補強的產品透明度更高，且加入到產品中后黏度上升不明顯，非常適用于對透明度要求更高的液體硅橡膠產品的生產中。

本文從合成和應用兩方面對MQ硅樹脂的研究進展進行了綜述。

1 MQ硅樹脂的合成

根據使用原料的不同，MQ硅樹脂的合成方法主要有兩種：以正硅酸乙酯（TEOS）為原料和以水玻璃（硅酸鈉的水溶液）為原料。兩者各有優缺點，水玻璃的方法成本低，但分子量分布寬，反應過程不易控制；而正硅酸乙酯的方法可以得到更高的產率，所得產品分子量分布窄，過程也更容易控制，但是成本較高。

1.1 以正硅酸乙酯為原料

曾啟華等采用六甲基二硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷，與正硅酸乙酯通過受控水解反應合成了不同乙烯基含量的MQ硅樹脂。該MQ硅樹脂為白色粉末，在多種溶劑中都具有良好的溶解性，同時具有很好的熱穩定性。辛帥等以正硅酸乙酯，六甲基二硅氧烷和乙烯基二甲基乙氧基硅烷為原料，通過水解縮聚反應制備了乙烯基MQ硅樹脂，對產物的結構進行了分析，并求得了乙烯基MQ硅樹脂在最大失重區的熱分解動力學方程。

胡生祥等采用六甲基二硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、二氫四甲基二硅氧烷為封端劑，與正硅酸乙酯進行水解縮合反應制備甲基、乙烯基以及含氫的MQ硅樹脂，對產品的耐溫性能進行了研究，結果表明，乙烯基的MQ硅樹脂耐溫性最好，甲基次之，含氫的耐溫性最差。

Ji等以正硅酸乙酯和乙烯基雙封頭等經水解縮聚制得含有乙烯基的MQ硅樹脂，再將制備的MQ硅樹脂與含氫苯基硅油通過硅氫化反應制備得到含有苯基的MQ硅樹脂。所得產品分子量高，有望用于高耐溫性、高透明、高黏結性能的液體硅橡膠產品的補強，以及耐高溫涂層的制備，具有很高的應用潛力。

1.2 以水玻璃為原料

孟江燕采用六甲基二硅氧烷和硅酸鈉為原料，乙醇為溶劑，鹽酸為催化劑，二甲苯為萃取劑，制備甲基MQ硅樹脂。將產品用于提高有機硅膠黏劑的黏接強度，當MQ硅樹脂的添加量為15%時，黏結強度可以提高143%。

王亮等通過水玻璃法，以硅酸鈉、六甲基二硅氧烷、乙烯基乙氧基二甲基硅氧烷等為主要原料成功合成出MQ樹脂，所合成MQ樹脂的M/Q值為0.8，乙烯基含量2.6%，熱分析結果顯示其具有較好的熱性能，應用于壓敏膠制備后，產品性能達到較高水平。

劉小蘭等以水玻璃和四甲基二烷基二硅氧烷為原料，通過在酸性條件下水解，制備得到MQ硅樹脂，考察了原材料加料順序、配比等對產品性能的影響，得到了較佳的樹脂制備工藝，同時對其補強有機硅壓敏膠的性能進行了研究。

2 MQ硅樹脂的應用

2.1 MQ硅樹脂在有機硅壓敏膠中的應用

有機硅壓敏膠是一種用途廣泛的優質壓敏膠，能在-73～260℃的溫度范圍內廣泛使用，又能黏接各種材料甚至像聚四氟乙烯、未處理的聚烯烴等低表面能的難黏材料。有機硅壓敏膠具有優良的耐高溫性能、耐候性能、耐化學性能和電氣性能，被廣泛用于汽車制造、船舶制造、發電機和電動機的電器絕緣、印刷電路板制造過程中的遮蔽保護和航空航天等領域。李堅輝等通過使用甲基乙烯基MQ硅樹脂和含氫硅油與苯基硅橡膠反應，以過氧化苯甲酰為引發劑，二月桂酸二丁基錫和氯鉑酸-異丙醇為催化劑制備了雙交聯型有機硅壓敏膠，并深入探討了催化劑含量、交聯劑含量、以及交聯工藝等對雙交聯型有機硅壓敏膠剝離強度和持黏力等性能的影響。

楊華新等通過MQ硅樹脂和端羥基聚二甲基硅氧烷的硅醇縮合反應制備有機硅壓敏膠，研究了壓敏膠的合成配料、工藝以及膠帶生產工藝對壓敏膠帶性能的影響。結果表明，硅樹脂/硅橡膠比例在1.2～1.4具有良好的初黏、持黏和剝離力，硅樹脂含量增加膠帶耐熱性增強。

2.2 MQ硅樹脂在硅橡膠補強中的應用

硅橡膠常用的增強填料有白炭黑，乙烯基MQ樹脂和含氫MQ硅樹脂等。雖然白炭黑可以有效提高硅樹脂的強度，但當它和基礎膠混合后會使黏度顯著增大，使成型加工困難，而且所得產品的透明度會有一定程度降低。使用MQ硅樹脂做增強劑，可以增加其與基礎膠的相容性，產品在固化前的黏度不至于過大，有利于施工，而且所得產品的透明度不受影響。

梁銀杏等使用正硅酸乙酯等原料，通過水解縮合反應制備了乙烯基MQ硅樹脂，考察了聚合條件對產物性能的影響。并以MQ硅樹脂為補強填料，制備了加成型室溫硫化硅橡膠，探討了制備工藝對硫化硅橡膠力學性能和透明性的影響。通過調整配方，制得的硫化硅橡膠的拉伸強度可達7.2MPa，并具有很好的透明性，說明MQ硅樹脂的增強作用明顯，且對透光率影響較小。

龔彥等同樣使用正硅酸乙酯為原材料制備MQ硅樹脂，用于制備加成型電子硅橡膠，所得產品硫化后電阻率＞1.0×1016Ω·cm，電氣強度為20kV/mm，介質電常數為3.02，介質損耗因數為7.17×10-4，非常適用于電子芯片產品的封裝。

用MQ樹脂補強液體硅橡膠，可使其獲得與用有機硅處理白炭黑補強相近的機械性能，同時具有更好的流動性。王傳吉等比較了白炭黑和MQ樹脂這兩種不同類型的填料對硅橡膠的補強效果，并研究了不同的Si-Vi與Si-H用量對硅橡膠補強的影響，探求加成型液體硅橡膠最佳的補強體系。

邸明偉等以MQ硅樹脂增強加成型硅橡膠為基體，采用機械共混方式加入少量納米SiO2，研究了納米SiO2對MQ硅樹脂增強硅橡膠的性能影響。結果表明，納米SiO2在硅橡膠中以聚集體的形式存在，納米SiO2填充MQ硅樹脂增強的硅橡膠的邵爾A硬度、拉伸強度和扯斷伸長率與未填充納米SiO2的硅橡膠基本相當，撕裂強度增大，其高溫熱穩定性優于未填充納米SiO2的硅橡膠，但其透明性稍有下降。

寧志強等采用機械共混方式，加入少量納米二氧化鈦對MQ硅樹脂增強加成型硅橡膠為基體進行改性，制備了納米二氧化鈦改性硅橡膠。結果表明，MQ硅樹脂增強的硅橡膠中，加入少量納米二氧化鈦改性后，能夠改善硅橡膠的力學性能，其硬度和斷裂伸長變化不大，而拉伸強度和抗撕強度提高，硅橡膠的耐熱性提高。溶脹實驗表明，添加納米粒子后，硅橡膠的溶脹比降低，凝膠質量分數和交聯密度增加。

2.3 MQ硅樹脂在復合材料改性方面的應用

除了在有機硅壓敏膠和硅橡膠補強方面的應用外，對MQ硅樹脂的其他應用也在不斷開發和研究，比如用于合成硅橡膠的增黏劑，用于環氧樹脂改性等。

汪昱辰等以含氫MQ硅樹脂和1，6-己二醇二丙烯酸酯為原料，通過硅氫加成反應合成了含氫MQ硅樹脂型增黏劑，并配制成加成型液體硅橡黏粘劑，用于硅橡膠與PC基材的黏接。結果發現，當反應溫度為80℃、反應時間為3h、鉑質量分數為2×10-6、1，6-己二醇二丙烯酸酯中的乙烯基和含氫MQ硅樹脂中的硅氫基的量之比為2.0時，產物對硅橡膠具有良好的增黏作用，產品用于與PC基材之間的黏接，其180°剝離強度為5.45kN/m，比空白樣（0.1kN/m）提高了54.5倍。

朱茂電等通過使用乙烯基MQ硅樹脂對環氧樹脂進行改性，根據對改性后產物的紅外光譜分析、相對分子質量及分布的測定、環氧值測定，結果表明，乙烯基MQ硅樹脂能與環氧樹脂中的羥基發生反應，產物中大部分為環氧樹脂的低聚物。通過對改性物的力學性能和耐熱性能分析可知，與物理共混改性方法相比，化學共聚改性方法得到的產物具有相對較好的力學性能和較佳的耐熱性能。

3 結束語

MQ硅樹脂作為一類重要的有機硅材料，其需求量越來越高，應用范圍也越來越廣，尤其是隨著高性能有機硅材料在電子、光伏和母嬰用品等領域的應用，對高透明性與高力學性能有機硅材料的需求逐年遞增，MQ硅樹脂在這些領域中的應用也將會更加廣泛。