3.2　有機硅改性硼酚醛樹脂

有機硅具有表面能低、黏溫系數小、壓縮性高等基本性質，還具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性且無毒、無味以及生理惰性等特點，被廣泛用于高聚物中。有機硅改性硼酚醛樹脂主要通過有機硅單體的活化基團與硼酚醛樹脂的酚羥基、羥甲基或硼羥基發生反應來制備耐熱性和耐水性的有機硅硼酚醛樹脂。耐熱性的提高根本原因是有機硅中的Si—O鍵能比C—C鍵能高得多。耐水性改善是因為有機硅本身具有優良的憎水性。硅烷偶聯劑KH-550（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）是常用的改性劑。

KH-550改性硼酚醛樹脂具體方法：以氫氧化鋇/甲醛溶液作為催化劑，并加入到盛有苯酚的三口燒瓶中，65～70℃反應2～3h；然后加入硼酸，100℃左右反應若干時間；待體系由淺綠色變成渾濁液時，抽真空脫水，升溫至95℃時加入水解后的硅烷偶聯劑，110℃反應若干時間；停止反應后加入乙二醇調節樹脂黏度，得到含硼硅的酚醛樹脂（BSPF）。

圖3-6為KH-550改性硼酚醛樹脂的紅外光譜圖。在紅外光譜圖中出現了硼氧鍵的特征峰1367cm^-1，硅氧鍵的特征峰1040cm^-1。說明硼、硅已進入樹脂大分子鏈中，形成含硼、硅的雜環結構。

KH-550有機硅對提高硼酚醛樹脂耐熱性的貢獻不大，隨著有機硅用量的增加，樹脂的殘炭率反而有所下降，參見圖3-7。但顯著降低了硼酚醛樹脂的表面張力，改善了硼酚醛樹脂的耐水性和對有機材料的相容性。采用Fowkos及Kaelble提出的幾何平均方程計算固體表面張力。計算得未改性樹脂的表面張力為48.65×10^-3N·m^-1，改性樹脂的表面張力為26.84×10^-3N·m^-1。

另有報道，用端羥基有機硅改性硼酚醛樹脂，將聚硅氧烷鏈段引入到樹脂中，可能的分子結構如下。

有機硅預聚物對硼酚醛樹脂耐熱性和氧指數的提高貢獻不大，耐熱性和氧指數甚至有下降的趨勢，見圖3-8、圖3-9。其中，。可能是由于有機硅鏈段的存在妨礙了樹脂固化時立體網狀結構的形成；但有機硅的引入卻使得樹脂的表面能顯著下降，見圖3-10。表面能的降低有助于提高硼酚醛樹脂對增強材料的潤濕能力，改善它們之間的界面性能，提高最終材料的力學性能，同時也可改善樹脂的儲存穩定性。