一种有机硅树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种有机硅树脂及其制备方法和应用，属于有机硅树脂技术领域。
背景技术
物质的存在通常认为有三态，物质从一种状态变到另一种状态叫相变。相变的形式有以下四种：(1)固-液相变；(2)液-汽相变；(3)固-汽相变；(4)固-固相变。相变过程伴有能量的吸收或释放，利用相变过程中有能量的吸收和释放的现象，利用相变材料来存储能量。
固-液相变材料分为结晶水合盐、石蜡、酯酸类。结晶水合盐种类繁多，其熔点也从几度到几百度可供选择，其通式可以表达为ABn·H2O。结晶水合盐通常是中、低温贮能相变材料中重要的一类，其特点是：使用范围广，价格较便宜、导热系数较大(与有机类相变材料相比)、溶解热较大、密度较大、体积贮热密度较大、一般呈中性。但此类相变材料通常存在过冷和析出两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶；析出现象指在加热过程中，结晶水融化，此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐的代表有芒硝、六水氯化钙、六水氯化镁、镁硝石等。
石蜡主要由直链烷烃混合而成，可用通式CnH2n+2表示，短链烷烃熔点较低，但链增长熔点开始增长较快，而后逐渐减慢。随着链的增长，烷烃的熔解热也增大，由于空间的影响，奇数和偶数碳原子的烷烃有所不同，偶数碳原子烷烃的同系物有较高的熔解热，链更长时熔解热趋于相等。在C7H16以上的奇数烷烃和在C20H44以上的偶数烷烃在7～22℃范围内会产生两次相变：(1)低温的固-固转变，它是链围绕长轴旋转形成的；(2)高温的固-液相变，总潜热接近溶解热，它被看作贮热中可利用的热能。这样就会使石蜡具有较高的相变潜热。石蜡作为贮热相变材料的优点是：无过冷及析出现象，性能稳定，无毒，无腐浊性，价格便宜。缺点是导热系数小、密度小，单位体积贮热能力差。
酯酸类也是一种有机贮热相变材料，其分子通式为CnH2nOn，其性能特点与石蜡相似。
典型的固-液相变贮热材料是水合盐及其低共熔物，它们虽有不少优点，但通常也有易发生相分层，过冷较严重、贮热性能衰退和容器价格高等缺点，但固-固相变材料因有较高的固-固转变热、固-固转变不生成液态(故不会泄漏)、转变时体积变化小、过冷程度轻、无腐蚀、热效率高、寿命长等优点而受到人们的重视。具有技术和经济潜力的固-固阳变材料目前有三类，即交联高密度乙烯、层状钙钛矿和多元醇，通过晶体有序-无序转变而可逆放热、吸热。
带有乙酰胺的有机和无机低共熔混合物具有较为优异的特性，而乙酰胺的熔点为80℃，潜热相当大，为251.2KJ/kg，且比较便宜。此外，乙酰胺本身及其与有机酸和盐类的低共熔混合物的化学和动力学性质都很好，乙酰胺的毒性很低。但是乙酰胺对某些塑料具有溶解作用，故在容器选择上应谨慎小心，最好选用搪瓷或玻璃类容器。
现有导热硅脂主要存在导热率低、对高持续发热芯片的导热效果不好的缺点，尤其是在长时间使用过程中容易发生固化交联导致导热率变差。在LED灯中使用时，不像电脑芯片中的应用可以通过重涂硅脂来解决导热性能变差的问题，并且在LED灯，尤其是大瓦数LED灯中使用时，存在更换重涂困难的问题。
因此，需要研发一种有机硅树脂，具有更佳的导热性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种有机硅树脂及其制备方法，该有机硅树脂具有更好的导热性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种有机硅树脂，所述有机硅树脂的结构式如通式I所示：
其中，n表示大于2000的整数，m、m1分别表示大于20的整数，
R选自如下式所示的基团：
—(CH2)5～22—O—。
作为本发明所述有机硅树脂的优选实施方式，所述有机硅树脂的固液相变温度为40～120℃。
第二方面，本发明提供了上述有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：将四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷混合，加入催化剂，然后滴加水进行水解，水解完全后将反应液分层，真空蒸馏除去溶剂；加入甲醇、氨水，滴加含环氧基团硅氧烷，搅拌反应，反应结束后减压蒸馏，然后加入聚环氧乙烷或聚乙二醇，并加入三乙胺、二甲苯，搅拌反应，反应结束后减压蒸馏、过滤，即得有机硅树脂。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷的质量比为1：(20～99)。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述催化剂的用量为四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷总质量的0.005％～0.015％，水的用量为四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷总质量的1～5％，甲醇的用量为四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷总质量的3～5倍，氨水的用量为四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷总质量的0.2～1％，二甲苯的用量为四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷总质量的1～5倍，聚环氧乙烷或聚乙二醇的平均摩尔数为含环氧基团硅氧烷的摩尔数的0.5倍，三乙胺的用量为四甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷总质量的0.1％～0.3％。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述催化剂为钛酸四异丙酯，所述含环氧基团硅氧烷为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述水解时间为8h，搅拌反应为常温反应，搅拌反应时间为10h，回流搅拌反应温度为80℃，回流搅拌反应时间为4h。
第三方面，本发明提供了上述有机硅树脂作为相变导热材料的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明制备的有机硅树脂能作为相变导热材料用于导热硅脂中，具有良好的导热性能，其固液相变温度为40～120℃。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的有机硅树脂的红外光谱图。
图2为本发明实施例1制备得到的有机硅树脂的核磁共振碳谱图。
图3为本发明实施例2制备得到的有机硅树脂的红外光谱图。
图4为本发明实施例2制备得到的有机硅树脂的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种有机硅树脂，其制备方法为：
将四甲氧基硅烷1份以及六甲基二硅氧烷40份于反应釜中混合，加入1.5份水，0.01份钛酸四异丙酯，搅拌水解8h后，减压蒸馏除去水及反应产生的醇；加入120份甲醇、1份氨水，滴加1.3份γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)搅拌反应10h，升温减压蒸馏除去水及甲醇；加入80份二甲苯、15份PEG-4000、0.1份的三乙胺，搅拌升温80℃回流4h，减压蒸馏除去二甲苯和低沸物，得有机硅树脂。
本实施例制备得到的有机硅树脂的红外谱图如图1所示，核磁共振碳谱如图2所示。该有机硅树脂在常温为蜡状固体，熔点为50℃。
实施例2
一种有机硅树脂，其制备方法为：
将四甲氧基硅烷1份以及六甲基二硅氧烷80份于反应釜中混合，加入1.5份水，0.01份钛酸四异丙酯，搅拌水解8h后，减压蒸馏除去水及反应产生的醇；加入200份甲醇、1份氨水，滴加15份γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)搅拌反应10h，升温减压蒸馏除去水及甲醇；加入120份二甲苯、45份PEO、0.1份的三乙胺，搅拌升温80℃回流4h，减压蒸馏除去二甲苯和低沸物，得有机硅树脂。
本实施例制备得到的有机硅树脂的红外谱图如图1所示，核磁共振氢谱如图2所示。该有机硅树脂在常温为蜡状固体，熔点为110℃。
效果例
将实施例1～2制备得到的有机硅树脂进行导热系数及相变温度的测试，测试方法均为本领域常规方法，同时与现有常见的有机硅树脂进行对比。测试结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，本发明制备得到的有机硅树脂具有良好的导热系数，相变温度为40～120℃，能作为相变导热材料用于导热硅脂中。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
