耐高温有机硅树脂的合成

以甲基和苯基烷氧基硅烷为原料,采用水解-缩聚的方法合成了有机硅树脂,并研究了合成硅树脂的工艺条件对硅树脂性能的影响.结果表明,一定配方,水解温度为65℃,反应时间为4～5h时,可合成出易溶于二甲苯、易成膜、适于作涂料基体树脂的有机硅树脂;红外光谱(IR)表明,合成的硅树脂含有端羟基,加入硅氮低聚物后,能室温固化;凝胶渗透色谱(GPC)分析表明,所合成的有机硅树脂分子量在6500左右;热失重(TG)表明,硅树脂有很好的耐热性能,在500℃时的失重仅为7.12%;机械性能及交流阻抗分析表明,300℃下,合成硅树脂所制清漆的机械物理性能及抗渗性能优良,可以用于制备耐高温涂层.     

改性有机硅及其竹基材料的制备条件

通过试验筛选出合成有机硅树脂的较佳条件,并且通过聚氨酯与有机硅树脂的共混得到改性有机硅树脂,将所得改性有机硅树脂应用于竹基材料的表面涂装,以获取最佳的改性有机硅竹基材料的制备条件.结果表明：有机硅树脂的合成最佳条件为以苯基三甲氧基硅烷与甲基二甲氧基硅烷为合成单体,且两单体的体积之比为1.5,水解温度为55 ℃,水解时间为2.5 h,w（HCl）：w（Si——OR）,w（H2O）：w（Si——OR）,w（H2O）：w（二甲苯）：w（丙酮）分别为0.002 00,10：3和8：4：1;改性硅树脂竹基材料的最佳制备条件为聚氨酯与硅氧烷的添加质量分数为树脂总质量的12.5%,固化剂用量为树脂总质量的24.5%,并于80 ℃条件下烘烤3 h;红外光谱分析表明,有机硅树脂在—Si—O—Si—有较宽的吸收峰;耐化学腐蚀性试验结果表明,所合成的有机硅改性树脂漆膜具有很好的耐化学腐蚀性能.     

发光二极管(LED)封装用高折射率有机硅树脂的合成

采用水解-缩聚的方法,以甲基、乙烯基和苯基氯硅烷为原料合成了具有高折射率的有机硅树脂,研究了各种硅烷的配比以及水解-缩聚过程的各类实验条件对有机硅树脂性能的影响。实验结果表明,在原料一甲基三氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷和一苯基三氯硅烷的质量比为1∶3.57∶9.71,水和硅烷的质量比为3.76∶1,乙醇和硅烷的质量比为0.21∶1,水解温度为30℃,扩链剂二苯基二甲氧基硅烷的比例为22%,催化剂异辛酸锌的比例为0.04%的条件下,可以合成出能够用于封装发光二极管(LED)的具有高折射率(1.5421)和优异透光率(99%)的有机硅树脂。     

一种透明环氧改性有机硅树脂的制备与性能

采用二甲基二乙氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷为原料,经溶胶凝胶法,制备了透明的环氧改性有机硅树脂预聚物。将所得环氧改性有机硅树脂预聚物在4-甲基六氢苯酐为固化剂,二甲基苄胺为促进剂,经80℃固化1 h,120℃固化1 h,150℃固化2 h后,获得透明的环氧改性有机硅树脂固化物。研究了固化物的性能,结果表明,随着R/Si值增大,所得透明环氧树脂的透光率逐渐升高,但其硬度、玻璃化转变温度和热分解温度都逐渐降低。总体而言,当环氧改性有机硅树脂R/Si=1.6时,固化物具有很高的透光率,较好的热稳定性,可调的硬度,对基材有良好的粘接力,这表明所得环氧改性有机硅树脂有望用于光学透明器件的封装。     

含硼有机硅树脂的合成及其耐高温性能的研究

硼酸和含羟基的有机硅树脂预聚体通过缩聚反应,制备了系列含硼有机硅树脂(BSR)。红外光谱(FT-IR)测试表明,硼元素以Si—O—B—O—Si键掺入到有机硅树脂中。探讨了水用量、水解温度、单体配比、硼硅物质的量比等对树脂合成及其耐热性能的影响。结果表明:当水用量为60%、水解温度为65℃、单体配比R/Si为1.2、硼硅物质的量比n(B—OH)/n(Si—OR)为1∶5时,合成反应较平稳,无凝胶现象,树脂的耐受温度达到390℃以上,与纯有机硅树脂相比得到显著提高。     

一种碳硼烷改性有机硅树脂的制备及其耐热性能

碳硼烷改性有机硅树脂是一种耐热性能优异的高分子材料,具有广阔的应用前景。然而由于聚合单体碳硼烷改性硅氧烷的合成条件苛刻,严重影响碳硼烷改性有机硅树脂的制备和应用。本研究利用羟基与异氰酸酯基间的加成反应,在温和的条件下合成了一种新型结构的碳硼烷改性硅氧烷-碳硼烷改性氨酯桥接丙基三乙氧基硅烷(CBR-Si),在此基础上经水解缩聚反应合成了碳硼烷改性有机硅树脂(CBR-PSQ)。研究结果表明,在二月桂酸二丁基锡的催化作用下,摩尔比为1∶2的1,2-二羟甲基取代碳硼烷(CBR-OH)与异氰酸丙基三乙氧基硅烷(NCO-Si)在60℃下反应12h,可得到CBR-Si。所得有机硅树脂CBR-PSQ具有优异的热稳定性和热氧化稳定性,热分解温度高达500℃,在N₂和空气氛围中800℃的残炭率约为80%。该研究为耐高温碳硼烷改性有机硅树脂的合成和制备提供了一条新途径。     

高导热环氧/有机硅杂化封装胶的制备与性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩聚制备出有机硅树脂,采用不同尺寸的改性氧化铝填充环氧/有机硅树脂基体以改善其耐热性能,并考察其力学性能、导热性能。结果表明,合成的有机硅树脂能提高封装胶的热分解温度,其热分解温度比环氧树脂高35.66℃。所制备封装胶的导热系数为1.01 W/(m.K),相比单一环氧树脂其导热性能提高了约5倍,其粘接强度为10.27 MPa,该导热封装胶表现出良好的的综合性能,可用于微电子器件封装领域。     

含亚苯基甲基苯基硅树脂的合成及表征

以甲基、苯基氯硅烷和1,4-二(羟基二甲基硅基)苯为原料,采用水解-缩聚法合成了主链含亚苯基的甲基苯基有机硅树脂,并对其结构和性能进行了研究。红外光谱(FT-IR)和核磁共振(29Si NMR)分析表明,亚苯基被成功引入到硅树脂主链中。差式量热扫描(DSC)分析表明硅树脂为均聚物。热失重(TG)结果表明,在N2氛中,硅树脂在450℃失重约1%,优于普通甲基苯基硅树脂。硅树脂的清漆涂层在300℃下使用时,附着力、抗冲击、柔韧性能仍保持良好。电化学阻抗分析(EIS)结果表明,硅树脂的清漆涂层常温固化后、经300℃的高温烘烤后都具有优良的耐腐蚀性能。     

有机硅/环氧树脂耐高温封装胶的制备

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩聚制备出有机硅树脂,并与环氧树脂杂化,使用间苯二胺/聚酰胺作为固化剂。研究结果表明:当环氧树脂与有机硅树脂的质量比为7∶3,固化剂用量为16%时,所制备封装胶的剪切强度为17.23MPa,硬度为37.2N/mm2,与单纯的环氧树脂相比,合成的有机硅树脂能提高胶的热分解温度,表明该导热封装胶的综合性能得到提高。     

含氟丙烯酸硅烷酯树脂的合成及其水解性能研究

研究了含氟丙烯酸硅烷酯树脂合成中单体滴加时间、反应温度和引发剂含量这3个因素对树脂分子量、分子量分布及反应放热的影响,确定了最佳合成工艺条件。通过红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热仪(DSC)对树脂官能团和玻璃化转变温度进行分析,考察了丙烯酸硅烷酯单体含量、含氟丙烯酸单体含量及侧链甲基对树脂水解速率的影响。结果表明,树脂的水解速率随丙烯酸硅烷酯单体含量的升高而升高,随含氟单体含量的增加而降低,当合成所用的丙烯酸硅烷酯单体中不含有甲基时其水解速率比较大。     

水溶性锆杂化硅树脂浸润剂提高玄武岩纤维的耐热性能

现有玄武岩纤维制成的高温烟气滤袋工作温度为280℃,难以在300℃甚至更高的温度下长期工作。为了提高玄武岩纤维的耐热性能,本文合成了一种水溶性锆杂化硅树脂浸润剂,并用于玄武岩纤维表面改性。用FTIR、TG-DSC、SEM、AFM、DCA及拉伸实验对锆杂化硅树脂及改性纤维进行了微观结构和性能表征。结果表明：锆杂化硅树脂的初始热分解温度为323～360℃;浸润后的玄武岩纤维表面包裹着一层致密、均匀的硅树脂膜,这层膜增大了纤维表面的粗糙度和表面积,提高了纤维的表面能,改变了纤维的表面结构,修复了纤维的表面微缺陷;力学测试表明：浸润后的纤维在300℃热处理2 h后,最优断裂强力值为376.0 N,断裂伸长率为2.647%,优于未被浸润纤维(287.8 N、1.932%)的相关性能。因此,锆杂化硅树脂浸润剂可显著提高玄武岩纤维的耐热性能。     

耐350℃ RTM聚酰亚胺树脂及其复合材料性能

以苯乙炔苯酐（4-PEPA）为封端剂,异构联苯四甲酸二酐（α-BPDA）作为二酐单体,通过选择合适的二胺单体及优化配比,研制了耐温等级高于350℃,适用于RTM工艺的聚酰亚胺基体树脂HT-350RTM,选用U3160单向碳纤维织物作为增强体,采用RTM工艺制备了HT-350RTM树脂基复合材料层合板（U3160/HT-350RTM）。结果表明：HT-350RTM树脂最低黏度可达390 mPa·s,在280℃下保持黏度低于1 Pa·s的时间大于2 h,能够满足RTM工艺的要求。经过高温固化后,HT-350RTM树脂的玻璃化转变温度为392℃,热分解温度（分解5%）高达537℃。采用RTM工艺制备的U3160/HT-350RTM复合材料层合板孔隙率仅为0.34%,室温下具有良好的基本力学性能,315℃和350℃下的力学性能保持率均高于60%,能够满足350℃工况下的长期使用要求。     

羟基封端的有机硅低聚物的合成

采用甲基三乙氧基硅烷,二甲基二乙氧基硅烷,苯基三乙氧基硅烷为原料,通过水解-缩合反应合成一种羟基封端的有机硅低聚物,并初步研究了有机硅低聚物的合成条件。实验表明:反应温度为70℃,时间为4h,pH为3,可合成羟基封端的有机硅低聚物。红外光谱表明,合成的有机硅低聚物在Si-OC2H5及Si-O-Si处都出现吸收峰,其结构与理论基本相符。     

含氟丙烯酸树脂的合成及性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,甲基丙烯酸全氟烷基酯(FMA)为合氟单体,甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)为交联单体,采用溶液聚合法合成含氟丙烯酸树脂,并与固化剂六甲撑二异氰酸酯(HDI)三聚体固化成膜.研究了软硬单体配比、羟值、聚合温度、氟单体含量及添加方式等因素对树脂粘度、分子量及其分布以及涂膜的疏水性、硬度、附着力和耐热性的影响.结果表明,在m(BA):m(MMA)=6:4、羟值为64.8mg/g、氟单体用量为3%且采用后期添加、反应温度为85℃的条件下制得了含氟丙烯酸树脂,其分子量Mn=26980,分布窄(D=1.391),涂膜与水的静态接触角达到110°,硬度为1H,附着力为0级,分解温度为310℃.     

聚硅氧烷型交联剂的制备及其在聚合物多孔材料中的应用

为了获得性能优异的聚合物多孔材料,首先,在封端剂六甲基二硅氧烷(MM)的存在下,通过硅酸钠与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)的水解缩聚反应制备了含甲基丙烯酰氧基丙基官能基团的MTQ有机硅树脂;然后,以MTQ硅树脂为交联剂,丙烯酸异辛酯(EHA)为单体,利用高内相比乳液模板法制备了MTQ硅树脂/聚丙烯酸异辛酯(PEHA)聚合物多孔材料;最后,对该多孔材料的孔结构、压缩性能和热稳定性进行了研究。结果表明:采用MTQ硅树脂作为交联剂制备得到的MTQ硅树脂/PEHA聚合物多孔材料的泡孔孔径介于4~10μm范围内,毛孔孔径分布于0.3~2.0μm区间内;泡孔之间紧密相连,毛孔均匀分布且通道较窄。MTQ硅树脂含量对MTQ硅树脂/PEHA聚合物多孔材料的比表面积和孔容的影响较小,但可显著提高聚合物多孔材料的热稳定性和压缩强度;在氮气氛围下,聚合物多孔材料的最大热分解速率温度可达411.5℃。     

溶胶-凝胶法合成硅酸锆

以正硅酸乙酯、氧氯化锆等为原料,采用溶胶-凝胶工艺合成硅酸锆粉体。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,研究合成工艺对ZrSiO4合成的影响。结果表明:合成ZrSiO4的主要影响因素是煅烧温度、升温速率及是否引入ZrSiO4晶种。较佳的煅烧工艺为升温速率大于6℃/min,1 200℃煅烧2 h。ZrSiO4晶种剂的加入可显著降低合成ZrSiO4的温度。     

低温固化有机硅耐高温涂层织物的制备

为降低有机硅树脂固化的温度和时间,利用环氧树脂对自制有机硅低聚物进行改性,并进一步在改性硅树脂中添加铝粉、高岭土及白炭黑等功能填料制备复合有硅树脂溶液,将其涂覆在玻璃纤维织物表面,最终制备出具有低温固化功能的隔热涂层玻璃纤维织物.结果表明:环氧树脂分子侧链上的仲羟基与有机硅低聚物发生了接枝反应,环氧基团的保留也为涂层过程中实现低温固化提供了条件;改性硅树脂在700℃时的残留质量为66.2%,具有良好的热稳定性;复合有机硅树脂涂层后的织物可在60℃下烘10 min,完成固化过程,烧蚀试验表明涂层后织物的隔热性能显著提高.