本发明属于光固化功能材料技术领域，更具体地，涉及一种光固化有机硅/环氧树脂复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
有机硅聚合物是半无机半有机高分子化合物，赋予其诸多优异性能，如耐老化、耐高低温、耐候、耐辐射、耐化学品、表面张力低以及生理惰性等，使其在航空、航天、轻工、化工、建筑、电子、电气、医疗、纺织等领域得到广泛应用。但有机硅材料由于其分子结构的特性，使其与其它材料相容性较差，限制了其更加广泛的应用。。
环氧树脂介电性能良好，硬度高，对碱及大部分溶剂稳定，对金属和非金属材料的表面的粘接性能好，因而被广泛用于浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等领域。但环氧树脂耐老化性能差，易发脆，耐湿热性欠佳，剪切强度不高，固化过程中还存在体积收缩。
目前，制备有机硅/环氧树脂复合材料主要是通过在有机硅聚合物分子结构上接枝环氧基团，然后再与环氧树脂共混固化，如CN102199276等，然而由于聚硅氧烷分子链段与环氧树脂之间相容性较差，容易出现相分离，从而对材料的力学性能、耐老化性能等产生影响，也限制了该材料的应用范围。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中环氧树脂固化过程中体积收缩和脆性，以及环氧树脂与有机硅材料之间相容性差等问题，提供一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料。
本发明的另一目的是提供一种上述光固化的有机硅/环氧树脂复合材料的制备方法，能够解决环氧树脂固化过程中体积收缩，以及有机硅和环氧树脂氧树脂两相之间的相容性的问题。
本发明的再一目的是提供一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料在电子封装材料、3D打印耗材以及绝缘涂层领域的应用。
本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现：
一种光固化的有机硅/环氧树脂复合材料，按重量计，包括以下组分：环氧树脂80～95份；有机硅环体5～15份；阳离子光引发剂1～5份；助剂0.1～3份。
优选地，按重量计，包括以下组分：环氧树脂85～90份；有机硅环体6～13份；阳离子光引发剂2～4份；助剂0.2～2份。
更为优选地，按重量计，包括以下组分：环氧树脂87份；有机硅环体10份；阳离子光引发剂3份；助剂1.5份。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂、脂环族环氧树脂或脂肪族缩水甘油酯类环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。
优选地，所述阳离子光引发剂为三氟甲基磺酸、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳茂铁盐中的一种或任意几种的混合物。
优选地，所述有机硅环体为六甲基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四氢环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或任意几种的混合物。
一种可光固化有机硅/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按照上述的可光固化有机硅/环氧树脂复合材料准备各原料；
S2.将环氧树脂与阳离子光引发剂装入三口烧瓶中，以350rpm/min的速度机械搅拌混合，得到均匀混合物A；
S3.将有机硅环体加入步骤S2所得混合物A中，然后加入助剂，在机械搅拌500rpm/min混合，制成有机硅/环氧树脂混合材料B；
S4.将步骤S3中所得有机硅/环氧树脂混合材料B进行抽真空，排除体系内的气泡，待气泡排尽后，将其倒入聚四氟乙烯模具中，在紫外光固化机上光照处理1～5min，即得光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
优选地，步骤S1所述环氧树脂：阳离子光引发剂的质量比为(80～95)：(1～5)。
优选地，步骤S2所述混合物A：有机硅环体：助剂的质量比为(81～100)：(5～15)：(0.1～3)。
上述可光固化有机硅/环氧树脂复合材料在电子封装材料、3D打印耗材以及绝缘涂层领域的应用也在本发明的保护范围内。
本发明在交联固化过程中，由于环氧树脂单体分子原本的范德华力作用的变成了化学共价键合作用，距离变短，原子间排列更紧密，致使固化后体积收缩。开环聚合反应在反应过程中每一范德华距离转变成共价距离，必有一个共价距离转变成接近范德华距离，由此产生的收缩和膨胀可以部分抵消，最终可导致体积发生膨胀。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的光固化有机硅/环氧树脂复合材料是利用环氧树脂在阳离子光引发剂作用下发生交联固化反应时，有机硅环体也在阳离子光引发剂作用下发生开环聚合反应形成聚硅氧烷聚合物，由于有机硅硅环体在开环聚合反应过程中其体积会发生一定的膨胀，从而能部分抵消环氧树脂交联固化过程中产生的体积收缩，也就能使环氧树脂固化过程中体积收缩减小。
此外，由于复合材料是由环氧树脂的交联固化反应与有机硅环体的开环聚合反应同时进行而原位聚合形成的，这有利于环氧树脂与有机硅分子链之间发生缠结和交联等作用，从而增强两相之间的相互作用，并有效改善材料的相容性。
附图说明
图1为实施例1-7的光固化有机硅/环氧树脂复合材料应力-应变曲线。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
将80g双酚A型环氧树脂E-51、10g脂环族环氧树脂CY-179在机械搅拌下混合均匀，然后再加入2g混合型三芳基六氟磷酸硫鎓盐，搅拌混合均匀后加入5g八苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.2g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理4min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例2
将60g双酚A型环氧树脂E-51、30g脂环族环氧树脂CY-179在机械搅拌下混合均匀，然后再加入2.5g硫鎓盐Esacure 1187，搅拌混合均匀后加入10g四甲基四苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.2g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理3min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例3
将85g双酚A型环氧树脂828、7.5g脂环族环氧树脂CY-179在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3g硫鎓盐Uvacure1590，搅拌混合均匀后加入7g六甲基环三硅氧烷，再混合均匀后加入0.35g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例4
将75g双酚A型环氧树脂828、5g脂环族环氧树脂UVR-6105在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3.5g双十二烷基苯碘鎓盐，搅拌混合均匀后加入15g四甲基四苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.4g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例5
将75g双酚A型环氧树脂E-44、25g脂环族环氧树脂UVR-6128在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3g异丙苯茂铁六氟磷酸盐，搅拌混合均匀后加入8g四甲基四乙烯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.25g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例6
将80g双酚A型环氧树脂E-51、10g脂环族环氧树脂CY-184在机械搅拌下混合均匀，然后再加入1.5g双(4,4＇-硫醚三苯基硫鎓)六氟锑酸，搅拌混合均匀后加入7g四甲基四氢环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.2g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例7
将30g双酚A型环氧树脂E-51、50g双酚A型环氧树脂828、10g脂环族环氧树脂UVR-6100在机械搅拌下混合均匀，然后再加入3.5g二苯基硫鎓六氟锑酸盐，搅拌混合均匀后加入5g四甲基四苯基环四硅氧烷，再混合均匀后加入0.3g三氟甲基磺酸，混合均匀后抽真空排除气泡，然后倒入聚四氟乙烯模具中，再抽真空排除气泡后，将样品放进紫外光固化中，光照处理5min后，即可得到光固化有机硅/环氧树脂复合材料。
实施例8性能测试
利用万能试验机测定材料的力学性能，每个实施例中测定至少5根样条取平均值；利用密度法来测定复合材料固化前后的体积变化率，重复5次，取平均值。图1为实施例1-7所得光固化有机硅/环氧树脂复合材料的应力-应变曲线，从图中可以看出所制备的有机硅/环氧树脂复合材料具有良好的力学性能。表1为实施例1-7的光固化有机硅/环氧树脂复合材料的力学性能、硬度和相容性。从中可知，普通环氧树脂固化材料的收缩率为2～5％，而将有机硅环体与环氧树脂混合制备的光固化复合材料的体积收缩率都低于1％，这表明有机硅环体的引入能有效降低材料的体积收缩率。由于环氧树脂的固化反应与有机硅环体的开环聚合反应同时发生，两相之间的相互作用增强，所制备的复合材料都未发生明显的相分离，具有良好的相容性。
表1实施例1-7的光固化有机硅/环氧树脂复合材料的力学性能、硬度和相容性
本发明的上述实施例仅为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。