一种疏水疏油有机聚硅氮烷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种疏水疏油有机聚硅氮烷及其制备方法，具体地涉及式(I)所示的结构。本发明专利技术的聚硅氮烷通过设计并合成了结构新颖的式(I)所示的化合物，其具有疏水疏油的特点，可用于制备陶瓷涂层、纤维等高性能材料，用途广泛。用途广泛。用途广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水疏油有机聚硅氮烷及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种疏水疏油有机聚硅氮烷，还涉及该聚硅氮烷的制备方法。

技术介绍

[0002]聚硅氮烷是一类主链以Si—N键为重复单元的一系列化合物，一方面，Si—N键由于键能较大，热稳定性比较高，另一方面，分子主链上或是分子末端都含有碳碳三键，所以在一定温度上可以交联固化得到致密性良好的热固性树脂，进一步提高了树脂的耐热性。因此。作为陶瓷前驱体的聚硅氮烷可以制备成为氮化硅(Si3N4)和氮化碳硅(SixNyCz)陶瓷，这种陶瓷具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等优良性能，还可以制成陶瓷涂层、陶瓷纤维、纳米材料、磁性陶瓷，还可以制成陶瓷基复合材料(CMC)、超高温材料、大块陶瓷、催化剂、多孔材料、锂电池阳极、3D打印材料，还可以用于陶瓷的粘接剂、电脑芯片的多层连接等。但聚硅氮烷潜在应用价值远没有得到有效开发。因此，需进行合理的设计，实现聚硅氮烷具有更好的疏水疏油性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种疏水疏油有机聚硅氮烷及其制备方法。
[0004]为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种疏水疏油有机聚硅氮烷，其具有以下式(I)所示的结构，
[0005][0006]其中，R选自C1‑6烷基，优选地，R选自甲基、乙基、丙基和异丙基；和
[0007]m、n各自独立地为自然数；优选地m、n各自独立地为1至40之间的自然数。
[0008]本专利技术另一方面提供式(I)所示的化合物的制备方法，其包括如下反应步骤：
[0009]1)在惰性气体保护下，将正丁基锂与有机溶剂按体积比为1:1～1:20的比例混合后，滴加到有机溶剂与2,2,3
‑
三氯丁醛混合的溶液中，搅拌反应，得到混合溶液；
[0010]2)在惰性气体保护下，将所得混合溶液在搅拌下缓慢地滴加到有机硅烷的有机溶液中，反应得到氯硅烷齐聚物；
[0011]3)将所得氯硅烷齐聚物与有机溶剂按重量比为1:1～1:100的比例溶解，通入氨气
搅拌反应，得到聚硅氮烷。
[0012]优选地，有机溶剂选自碳原子数为6
‑
12的烷烃、芳香烃、四氢呋喃和乙醚中的一种或几种。
[0013]优选地，所述的惰性气体为氮气或氩气。
[0014]优选地，步骤1)的反应是先在
‑
90℃至
‑
40℃下搅拌反应1
‑
6小时，然后在
‑
10℃至50℃继续搅拌反应1
‑
24小时。
[0015]优选地，步骤2)的反应是先在
‑
50℃至50℃下搅拌1～10小时，然后在0℃至80℃继续搅拌反应2～36小时。
[0016]优选地，步骤3)的反应是在10℃至50℃下搅拌通氨气反应1～20小时。
[0017]优选地，步骤3)的反应是先在10℃至50℃下搅拌通氨气反应1～20小时，然后在20℃至100℃继续搅拌反应1～10小时。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术的专利技术人意外的发现了式(I)所示的改性聚硅氮烷，该类化合物具有柔性的烷基基团，与具有大位阻的芳基化合物相比，具有优良的疏水疏油的特点，可用于制备陶瓷涂层、纤维等高性能材料，用途广泛。
具体实施方式
[0020]下面代表性的实施例是为了更好地说明本专利技术，而非用于限制本专利技术的保护范围。以下实施例中使用的材料如无特殊说明均为商购获得。
[0021]实施例1
[0022]在500ml三口瓶中，加入150ml四氢呋喃，和60ml正丁基锂(2.5mol/L)，在氮气保护下，在
‑
78℃将50ml四氢呋喃与26.3g 2,2,3
‑
三氯丁醛的混合溶液缓慢滴加到三口瓶中。滴加完毕保持低温继续搅拌反应2小时，逐渐升至20℃继续搅拌反应10小时，得到混合溶液。
[0023]在500ml三口瓶中加入100ml四氢呋喃和48.4g二甲基二氯硅烷，用低温浴槽保持体系
‑
5℃，氮气保护下将以上混合溶液缓慢滴入，滴加完毕在
‑
5℃下继续搅拌3小时后，升温至20℃继续搅拌反应10小时，静置分层，氮气保护下将上层清夜转移至另一洁净干燥500ml三口瓶中，沉淀用四氢呋喃洗涤三次，合并滤液，旋干得到棕红色粘稠液体的氯硅烷齐聚物。通过测定氯含量，得到式(I)中m平均为6。
[0024]将10.0g以上步骤制得的氯硅烷齐聚物用200ml甲苯溶解，30℃下搅拌通氨气反应12小时至体系不再吸收氨气后，再继续通氨2小时。静置沉降，将上层清液转移至另一洁净干燥500ml三口瓶中，沉淀用甲苯洗涤三次，合并滤液，蒸出溶剂，得到棕红色粘稠液体的聚硅氮烷。式(I)中n平均为3。
[0025]本实施例制备的聚碳硅烷，陶瓷产率高达94％；由此制备的SiC纤维，强度达3.4GPa，模量达319GPa。在1000℃高温氧化400小时后，强度保留率达88％。
[0026]该聚硅氮烷还可用于现有材料表面处理：以该聚硅氮烷为原料，用乙基九氟代丁基醚为溶剂，配置成质量浓度为10％的溶液，浸涂在玻璃片上，并在260℃下固化3小时，得到透明涂层。该涂层具有良好的疏水疏油特性，水接触角为120
°
，正十六烷接触角为70
°
。
[0027]实施例2
[0028]在500ml三口瓶中，加入150ml四氢呋喃，和60ml正丁基锂(2.5mol/L)，在氮气保护
下，在
‑
78℃将50ml四氢呋喃与26.3g 2,2,3
‑
三氯丁醛的混合溶液缓慢滴加到三口瓶中。滴加完毕保持低温继续搅拌反应2小时，逐渐升至20℃继续搅拌反应10小时，得到混合溶液。
[0029]在500ml三口瓶中加入100ml四氢呋喃和53.7g甲基乙基二氯硅烷，用低温浴槽保持体系
‑
5℃，氮气保护下将以上混合溶液缓慢滴入，滴加完毕在
‑
5℃下继续搅拌3小时后，升温至20℃继续搅拌反应10小时，静置分层，氮气保护下将上层清夜转移至另一洁净干燥500ml三口瓶中，沉淀用四氢呋喃洗涤三次，合并滤液，旋干得到棕红色粘稠液体的氯硅烷齐聚物。通过测定氯含量，得到式(I)中m平均为7。
[0030]将10.0g以上步骤制得的氯硅烷齐聚物用200ml甲苯溶解，30℃下搅拌通氨气反应12小时至体系不再吸收氨气后，再继续通氨2小时。静置沉降，将上层清液转移至另一洁净干燥500ml三口瓶中，沉淀用甲苯洗涤三次，合并滤液，蒸出溶剂，得到棕红色粘稠液体的聚硅氮烷。式(I)中n平均为4。
[0031]本实施例制备的聚碳硅烷，陶瓷产率高达90％；由此制备的SiC纤维，强度达3.0GPa，模量达311GPa。在1000℃高温氧化400小时后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水疏油有机聚硅氮烷，其特征在于，其具有以下式(I)所示的结构，其中，R选自C1‑6烷基；和m、n各自独立地为自然数。2.根据权利要求1所述的一种疏水疏油有机聚硅氮烷，其特征在于，R选自甲基、乙基、丙基和异丙基。3.根据权利要求1所述的一种疏水疏油有机聚硅氮烷，其特征在于，m、n各自独立地为1至40之间的自然数。4.一种权利要求1所述的一种疏水疏油有机聚硅氮烷的制备方法，其特征在于，其包括如下反应步骤：1)在惰性气体保护下，将正丁基锂与有机溶剂按体积比为1:1～1:20的比例混合后，滴加到有机溶剂与2,2,3
‑
三氯丁醛混合的溶液中，搅拌反应，得到混合溶液；2)在惰性气体保护下，将所得混合溶液在搅拌下缓慢地滴加到有机硅烷的有机溶液中，反应得到氯硅烷齐聚物；3)将所得氯硅烷齐聚物与有机溶剂按重量比为1:1～1:100的比例溶解，通入氨气搅拌反应，得到聚硅氮烷。5.根据权利要求4所述的一种疏水疏油有机聚硅氮烷的制备方法，其特征在于，有机溶剂选自碳原子数为6
‑
12的烷烃、芳香烃、四氢呋喃和乙醚中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，侯振华，
申请(专利权)人：江西信达航科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：