基于柔性-剛性側(cè)鏈的含硼有機(jī)硅樹(shù)脂的制備及性能研究.pdf

1、有機(jī)硅樹(shù)脂廣泛用于耐高溫防腐涂料、耐高溫絕緣涂料、耐高溫防火隔熱阻燃涂料等。但有機(jī)硅樹(shù)脂對(duì)基材附著力差、溫度較高時(shí)漆膜的力學(xué)強(qiáng)度降低等問(wèn)題，使其應(yīng)用也受到一定的限制。用一些具有優(yōu)良耐溫性和絕緣性的無(wú)機(jī)材料對(duì)有機(jī)樹(shù)脂進(jìn)行改性和摻雜，是近年來(lái)一個(gè)新的研究方向。
　　本論文是以辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷三種單體及硼酸為原料，通過(guò)水解-縮聚分別合成出了系列柔性側(cè)鏈的辛基-二甲基硼硅樹(shù)脂(BSR-1)、剛性側(cè)鏈的

2、苯基-二甲基硼硅樹(shù)脂(BSR-2)、柔性與剛性側(cè)鏈的辛基-苯基-二甲基硼硅樹(shù)脂(BSR-3)。利用紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了表征，并進(jìn)行了耐熱性、耐腐蝕性以及其他性能的測(cè)試與表征。
　　首先，以辛基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷為硅源，硼酸為硼源，制備了系列柔性側(cè)鏈的樹(shù)脂BSR-1，重點(diǎn)討論了單體配比、縮聚時(shí)間等對(duì)BSR-1的耐熱性能、力學(xué)性能、流變性能等的影響。結(jié)果表明:最佳的R/Si配比

3、為1.30;縮聚反應(yīng)時(shí)間由1h延長(zhǎng)至3h，產(chǎn)物的分子量由2939下降至2215，但對(duì)其耐熱性影響較小;縮聚1h得到樹(shù)脂BSR-1涂膜的附著力可達(dá)1級(jí)，抗沖擊力為50 kg·cm-1，表現(xiàn)出較好的力學(xué)性能。流變性能測(cè)試中，不同縮聚時(shí)間的BSR-1的剪切儲(chǔ)能模量和剪切損耗模量均隨著角頻率的增加而單調(diào)增加，同時(shí)，剪切儲(chǔ)能模量的增長(zhǎng)速率大于剪切損耗模量。同時(shí)研究了熱重測(cè)試耐熱性過(guò)程中不同氣氛和升溫速率的影響，結(jié)果表明:樹(shù)脂BSR-1在空氣氣氛中

4、的殘余質(zhì)量大于在N2氣氛的殘余質(zhì)量，但是在N2氣氛，樹(shù)脂的熱分解溫度有一定提高。在N2氣氛與空氣氣氛中，合適的升溫速率為10℃·min-1。
　　其次，以苯基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷為硅源，硼酸為硼源，制備了剛性側(cè)鏈的BSR-2。在其合成過(guò)程中，較適宜的水用量為60％左右。重點(diǎn)討論了BSR-2的熱穩(wěn)定性及其耐熱機(jī)理，制各的BSR-2可耐483℃左右的高溫。熱分解機(jī)理的研究表明，硼硅樹(shù)脂受熱分解主要分為兩個(gè)階段:第一階段是側(cè)

5、鏈上的甲基、苯基、羥基等小分子基團(tuán)受熱斷裂而分解，第二階段是少量的、未完全水解的烷氧基(-OC2H5)的斷裂。力學(xué)性能測(cè)試中，與前一章制備的BSR-1相比，BSR-2的附著力仍較好，為1級(jí);但其抗沖擊力相對(duì)較弱，為40 kg·cm-1。
　　最后，以辛基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷為硅源，硼酸為硼源，制備了柔性-剛性側(cè)鏈的樹(shù)脂BSR-3。通過(guò)對(duì)比三個(gè)系列樹(shù)脂的性能，表明結(jié)果:(1)硼元素的摻雜，能顯著提高硅樹(shù)

6、脂的耐熱性，合成樹(shù)脂的耐熱溫度（最大分解溫度）達(dá)到500℃;(2) BSR-1、BSR-2和BSR-3三個(gè)系列樹(shù)脂成膜后附著力較好，均達(dá)到1級(jí);其中含有辛基柔性側(cè)鏈的BSR-1和BSR-3，抗沖擊力較好，均達(dá)到50 kg·cm-1，說(shuō)明位于側(cè)鏈的柔性官能團(tuán)有利于改善樹(shù)脂的抗沖擊力;(3)電化學(xué)性能測(cè)試表明，BSR-3的自腐蝕電位最大，達(dá)到-6.480 V，說(shuō)明硼元素的摻雜以及柔性與剛性側(cè)連交互結(jié)構(gòu)可能有利于耐腐蝕性能的提高;(4) BS