环氧树脂是聚合物基复合材料应用最广泛的基体材料，是一种热固性树脂，具有优异的粘接性，耐磨性、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、耐高低温性以及低收缩率等。在电子仪表、轻工、建筑、涂料、复合材料等领域得到广泛的应用。但环氧树脂固化后交联密度高，呈三维网状结构，存在内应力大，质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性能差等不足，以及剥离强度、开裂应变低和耐湿热性较差等缺点，加之表面能高，在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用。
而有机硅树脂有良好的介电性、低温柔韧性、耐热性、耐候性及憎水性，而且表面能低，用其改性环氧树脂既能提高介电性能，又能提高韧性和耐高温性能，降低内应力。有机硅改性环氧树脂形成立体网状结构，生成类似无机硅酸盐结构，从而使改性的环氧树脂的耐热性提高，所以在环氧树脂内引入的柔性链段可以增韧等。目前有机硅改性环氧树脂的方法有共混与共聚。文章主要从这两个方面介绍改性环氧树脂。
1、共聚改性
共聚改性是利用有机硅上的活性端基如羟基、氨基、乙烯基、端羧基、烷氧基与环氧树脂中的环氧基、羟基进行反应，生成接枝或嵌段共聚物，从而解决相容性问题，并在固化结构中引入稳定和柔性的Si-O键，提高环氧树脂的断裂韧性。共聚改性的树脂，在高倍(23000倍)SEM下，能观察到很微细的两相分离结构。田军等用羟基封端的聚二甲基硅氧烷与环氧树脂6101反应，在有机锡盐的催化下，羟基封端的有机硅与环氧树脂中的羟基直接反应形成Si-O-C键。改性树脂的透射电镜照片上呈两相分离结构，两相界面模糊，有机硅分散与基体环氧树脂间形成互穿网络过渡层，从而改善了两者之间的相容性。并随着改性树脂中端羟基聚二甲基硅氧烷的增加，表面能降低，疏水性得到改善。热失重数据显示出，改性树脂的耐热性要高于未改性树脂(这是由于端羟基聚二甲基硅氧烷分子主链上Si-O键的键能较高，而且互穿网络过渡层加强了两相的相互作用)。而且大多数研究者都是采用聚二甲基硅氧烷与双酚A型环氧树脂共聚改性。
有机硅改性环氧方面，采用的有机硅一般为大分子体系，且都是通过有机硅链端所带的活性端基如羟基、氨基、等与环氧基反应的方式来引进有机硅链段，但这样不但消耗了环氧基，使固化网络交联度下降，而且分子柔韧链段的引入也相应降低了体系的刚性，因此增韧的同时也伴随着耐热性(Tg)的下降。黎艳等采用二甲基二氯硅烷或二甲基二氯硅烷配合α，ω－二氯聚二甲基硅氧烷来改性环氧树脂，通过端基氯与环氧链上的羟基反应生成大键能的Si-O键的方式来引入有机硅，改性环氧树脂。夏小仙等以氨丙基封端的二甲基二苯基硅氧烷低聚物改性双酚A型环氧树脂，随着共聚物中苯基含量的增加，软段的有机硅聚合物的溶解度参数提高，两相相容性增加，达到较好的增韧效果。同时对聚合物进行结构金额形态的研究表明，材料表面硅氧烷富集程度不随改性剂的结构组成和含量而变化。
李仰平等用少量的有机硅树脂对环氧树脂进行改性，然后利用多功能电子能谱研究复合体系中有机硅树脂的迁移特性，和改性体系的介电温谱和动态力学性能。结果表明：在复合体系中，有机硅树脂具有表面富集趋势，随着硅树脂浓度的增加，相对介电常数减少，介电损耗因数在低温区无明显改变，而在高温区有较明显的增大，储能模量随硅树脂浓度增加而降低，损耗模量峰值随之而升高。
张军营等以4,4-二烯丙基双酚A和环氧氯丙烷为原料经两步法合成了二烯丙基双酚A而缩水甘油醚，然后在将它与三甲氧基硅烷经氯铂酸催化的硅氢加成反应制得有机硅化环氧树脂，实验结果表明，室温下可以流动，溶于大部分常用溶剂，具有良好的使用性能。
目前，有机硅与环氧结合大多数通过有机硅分子中的环氧基(羟基、氨基)与环氧树脂中的环氧基(羟基)反应，然而形成的Si-O-C键耐水解稳定性差，尤其在高温、酸、碱条件下更容易断裂生成硅醇，致使有机硅链段脱离环氧分子。含氢硅油与环氧分子结合，得到的产物相对分子质量高、粘度大、后期固含工艺要求高。
利用有机硅上活性端基与环氧树脂的反应形成嵌段或接枝共聚物可改善有机硅与环氧树脂的相容性，减小相区尺寸。必须注意的是，当有机硅上的活性基团相对较少，即二者溶解参数仍有较大差别时，有机硅与环氧树脂可能形成两相，固化过程中反应在两相间进行，有机硅中活性基团参加反应机会少，为取得较好改性效果，进行预反应往往是必要的。
2、共混改性
通过机械共混法得到的聚合物，两相间相互作用力较差，容易发生明显的微相分离，形成较大的“海岛”结构。两聚合物在链段水平或分子水平上很不相容，这就导致与环氧树脂相容性差，一般使用带有活性基团的有机硅树脂改性，如聚二甲基硅氧烷具有卓越的柔性与独特的低表面能特性，是改性环氧树脂的理想材料，但两者不能互溶，通过在聚二甲基硅氧烷分子链上引入能与环氧树脂基反应的官能团，如羟基、羧基、氨基等基团可改善其相容性。Huang等将聚醚-聚二甲基硅氧烷-聚醚的三嵌段共聚物与环氧树脂共混，发现硅氧烷链段越长，改性环氧树脂涂膜的静摩擦系数越低，即涂膜的疏水性也有所提高。
同时正是利用聚合物不相容，Funke提出自分层(相)涂料概念。它是由两种或多种不相容的高聚物组成，涂料一次施工在地材上之后，能自发地直接产生相分离，在成膜过程中分成两个或多个连续的不同功能的涂层，形成不同组成的复合涂层系统，每层显示出不同的特性，即可以实现一次施工得到多层涂膜，大大降低涂装时间和费用，减少涂料损失；且涂膜具有很多树脂优点，又不存在层间附着力差的问题，性能也优于相同方式施工涂料。黄志军等制备了自分层环氧-有机硅涂层，并通过扫描电镜和红外FTIR-ATR表征表明：涂层顶部为纯有机硅，不含环氧；涂层底部为环氧层，但含有微量有机硅。
用带有烯端基的聚硅氧烷预聚物与苯乙烯或者甲基丙烯酸甲酯经自由基聚合，得到含聚硅氧烷支链的弹性体，用其改性环氧树脂得到较好的效果。除了通过对有机硅氧烷进行改性，还有采用增加过渡相的方法可以改善，如在有机硅分子结构中引入增容基团，可使不同的聚合物分子之间发生强烈的物理相互作用，如氢键、偶极-偶极、∏-氢键、离子-离子、离子-偶极等。目前已报道的引入有机硅的增容基团包括极性稍强的苯基、聚醚链节等，他们提高了有机硅分子的极性，增加了其与环氧树脂的相容性。采用增容剂或有机硅偶联剂，作为过渡相的方法来改善二者的相容性。其中硅烷偶联剂可以在两种物质界面起架桥作用。
Minagawa Naoaki用一种含芳基的聚硅氧烷与环氧树脂结合，制备了耐热性环氧树脂复合材料。由于芳基具有一定的极性，使有机硅与环氧树脂之间溶解参数的差值降低，相容性提高。孙秀武等合成了与环氧树脂相容性良好又无反应性的聚醚接枝聚硅氧烷共聚物，并将其与环氧树脂共混改性。郑亚萍利用有机硅的羟基与环氧树脂的环氧基发生开环反应，形成稳定的Si-O-烷键。同时添加KH－550改善两者的相容性，偶联剂上的氨基和烷氧基分别与环氧树脂的环氧基和端羟基、聚硅氧烷的羟基进行反应生成嵌段结构，提高相容性，并降低体系的内应力。
郭中宝等研究了不同硅烷偶联剂对环氧改性有机硅树脂的影响，研究结构表明：使用KH-560改性有机硅树脂性能较其他偶联剂好，因为KH-560分子上的烷氧基可以分别与环氧树脂的环氧基和端羟基、有机硅树脂的羟基进行反应，这在很大程度上提高了环氧树脂和有机硅树脂的相容性，使体系的内应力大大降低。
3、环氧树脂多元改性
人们总是希望环氧树脂性能更加优越，而开始多元复合改性，综合各树脂的优点。这也是国内外学者研究的重点。利用各基团性质，如引入酚醛基团进一步改善其耐高温性能、氟降低环氧树脂的表面能提高其防污能力、填料改性。崔璐娟等以丙烯酸环氧树脂和乙烯基三甲氧基硅烷为单体，通过溶液聚合制备含有机硅氧烷的二元共聚物，转化率为62.98%。侯光宇等以偶氮二异丁腈为引发剂，通过丙烯酰氧基硅油与丙烯酸酯类单体的自由基共聚反应，再用环氧828与丙烯酸共聚侧链羧基进行开环反应，合成具有良好热储稳定性等各性能优异的环氧有机硅油改性丙烯酸树脂。
李永清等用甲苯-2,4-二异氰酸酯、聚醚二元醇为主要原料制得-NCO的封端的预聚体，并按一定比例和环氧树脂E-51混合；另外合成一系列分子量不同的氨基聚硅氧烷，并利用多元胺作固化剂，合成一系列氨基聚硅氧烷改性的聚氨酯/环氧互穿网络聚合物。该聚合物具有良好疏水性和低表面能。由于硅氧烷链段有向材料表面迁移的倾向，使得共聚物材料表面相对富含硅氧烷链段，从而降低材料的表面张力，改善材料表面的疏水性能。但是随着聚硅氧烷含量的增加，材料表面能降低的同时，相分离程度也逐渐加剧，使得材料力学的性能大大下降。
而英志祥制备一种涂料是采用室温干燥型有机硅丙烯酸环氧酯水分散体为基料，该涂膜能够有效地减缓金属基材的电化学腐蚀，不仅具有优良的物理性能还具有优良的耐候性及耐盐雾性能。
肖维兵等首次采用自由基溶液共聚和溶胶-凝胶法制备了有机硅-丙烯酸酯-环氧树脂杂化材料，探讨了杂化材料的室温固化机理，对杂化材料的结构、光学性能和热稳定性进行了研究。将该杂化材料用于成都金沙土遗址土样的加固实验，实验结果表明：当正硅酸乙酯(TEOS)的质量分数分别为15%和25%时，杂化材料中无机相SiO的平均粒径分别为36 nm和45 nm，且分散均匀。傅里叶变换红外光谱表征结果显示：杂化材料中的有机相和无机相之间以化学键相连接；随TEOS含量的增加，杂化材料在可见光区的透光率有所降低，但起始分解温度和最大失重速率温度、耐光老化性相应提高。扫描电子显微镜表征结果显示：该杂化材料有效地填补了土中的孔洞，降低了孔隙率，起到了支撑的作用。
4、结语
用有机硅改性环氧树脂可大大改善了环氧树脂的内应力、增强了其韧性、耐高温性等，从而实现了材料的高性能化和多功能化。这也正是高分子材料发展的方向：高性能、多功能和复合化。同时随着可持续发展的不断深化、环境法规的逐步确定和人们环境意识的不断提高，溶剂型高聚物本身所具备的污染环境的特性越来越收到重视，所以发展环境友好聚合物是主要的方向，必然环境友好型也是环氧树脂的发展方向。
目前所制备的有机硅改性环氧树脂，有机硅一般以“海岛”状分散相形式存在，有机硅微相粒径小、分布均匀对环氧树脂性能的提高是有好处的，所以要对微观结构进行深入研究，寻求有机硅微相细微化，优化新工艺新方法。采用分散聚合，开发含有新结构特征的有机硅改性聚合物。通过交联网络结构的改变，如增加环氧树脂的官能度，提高化学交联密度或引入硬段微区，进而提高有机硅改性环氧体系玻璃化温度和热分解性能。
