基于柔性-剛性側鏈的含硼有機硅樹脂的制備及性能研究.pdf

1、有機硅樹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。但有機硅樹脂對基材附著力差、溫度較高時漆膜的力學強度降低等問題，使其應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機材料對有機樹脂進行改性和摻雜，是近年來一個新的研究方向。
　　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，通過水解-縮聚分別合成出了系列柔性側鏈的辛基-二甲基硼硅樹脂(BSR-1)、剛性側鏈的

2、苯基-二甲基硼硅樹脂(BSR-2)、柔性與剛性側鏈的辛基-苯基-二甲基硼硅樹脂(BSR-3)。利用紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)等方法對其結構分別進行了表征，并進行了耐熱性、耐腐蝕性以及其他性能的測試與表征。
　　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，制備了系列柔性側鏈的樹脂BSR-1，重點討論了單體配比、縮聚時間等對BSR-1的耐熱性能、力學性能、流變性能等的影響。結果表明:最佳的R/Si配比

3、為1.30;縮聚反應時間由1h延長至3h，產(chǎn)物的分子量由2939下降至2215，但對其耐熱性影響較小;縮聚1h得到樹脂BSR-1涂膜的附著力可達1級，抗沖擊力為50 kg·cm-1，表現(xiàn)出較好的力學性能。流變性能測試中，不同縮聚時間的BSR-1的剪切儲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，剪切儲能模量的增長速率大于剪切損耗模量。同時研究了熱重測試耐熱性過程中不同氣氛和升溫速率的影響，結果表明:樹脂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，制備了剛性側鏈的BSR-2。在其合成過程中，較適宜的水用量為60％左右。重點討論了BSR-2的熱穩(wěn)定性及其耐熱機理，制各的BSR-2可耐483℃左右的高溫。熱分解機理的研究表明，硼硅樹脂受熱分解主要分為兩個階段:第一階段是側

5、鏈上的甲基、苯基、羥基等小分子基團受熱斷裂而分解，第二階段是少量的、未完全水解的烷氧基(-OC2H5)的斷裂。力學性能測試中，與前一章制備的BSR-1相比，BSR-2的附著力仍較好，為1級;但其抗沖擊力相對較弱，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-剛性側鏈的樹脂BSR-3。通過對比三個系列樹脂的性能，表明結果:(1)硼元素的摻雜，能顯著提高硅樹

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