全氢聚硅氮烷树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种全氢聚硅氮烷树脂及其制备方法。该全氢聚硅氮烷树脂的主体结构单元为且其中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1～1.5。本发明专利技术显著改善了聚硅氮烷树脂体积收缩和残余应力的问题。除此之外，该全氢聚硅氮烷树脂还具有环境友好、强附着力、耐高温性、耐腐蚀性、耐候性好等综合性能，并且制备过程简单、反应条件易于控制、设备投资少、易于规模化生产。易于规模化生产。易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
全氢聚硅氮烷树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体而言，涉及一种全氢聚硅氮烷树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚硅氮烷阻燃剂是一类以Si
‑
N键为主链、有机基团为侧链结构的高分子树脂材料，其中硅原子和氮原子交替排列形成基本骨架，以分子式[R1R2Si
‑
NR3]n
的结构形成环形及线形聚合物，具有优异的耐高温性、耐腐蚀性、耐候性、憎水性以及防污等综合性能，常应用于耐高温橡胶和复合材料等方面。
[0003]近年来，聚硅氮烷阻燃剂在涂料、涂层、防护、粘结剂、陶瓷前驱体等领域的潜在应用也逐渐被发现。但是在加工过程中，由于固化交联作用，聚硅氮烷树脂的密度会增加，从而会发生体积收缩，在树脂内部产生残余应力。由于此类树脂的韧性较差，如果残余应力较大时，会出现裂纹等缺陷，影响聚硅氮烷树脂及其复合材料的性能和使用寿命。因此，如何抑制聚硅氮烷树脂的收缩、降低聚硅氮烷树脂的残余应力成为相关领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种全氢聚硅氮烷树脂及其制备方法，以解决现有技术中聚硅氮烷树脂的收缩率高、残余应力大的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种全氢聚硅氮烷树脂，其主体结构单元为且其中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1～1.5。
[0006]进一步地，全氢聚硅氮烷树脂中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1.3～1.5；优选地，全氢聚硅氮烷树脂的重均分子量为800～9600。
[0007]根据本专利技术另一方面，还提供了一种上述全氢聚硅氮烷树脂的制备方法，在氮气气氛下，将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合，并在催化剂的作用下进行聚合反应，得到全氢聚硅氮烷树脂。
[0008]进一步地，制备方法包括以下步骤：S1，在氮气气氛下，将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合，搅拌，形成待反应体系；S2，向待反应体系中加入催化剂，持续搅拌进行聚合反应，得到全氢聚硅氮烷树脂。
[0009]进一步地，三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物之间的重量比为(0.4～0.9):1。
[0010]进一步地，三氯硅烷预聚物的重均分子量为200～1500，二氯硅烷预聚物的重均分子量为500～2000。
[0011]进一步地，步骤S1中，待将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合后，在
‑
35～
‑
15℃温度条件下搅拌形成待反应体系。
[0012]进一步地，步骤S2中，聚合反应的温度为
‑
35～
‑
15℃，反应时间为3～8h。
[0013]进一步地，上述催化剂选自二烯丙基胺和/或烷基叔胺；优选烷基叔胺选自三辛基
叔胺、十二叔胺、单八叔胺、单十叔胺中的一种或多种。
[0014]进一步地，催化剂的加入量为三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物总重量的2～12％。
[0015]本专利技术提供的是一种全氢聚硅氮烷树脂，其具有结构单元且其中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1～1.5。该全氢聚硅氮烷树脂，能够改善聚硅氮烷树脂体积收缩和残余应力的问题。除此之外，其还具有环境友好、耐高温性等综合性能，并且制备过程简单、反应条件易于控制、设备投资少、易于规模化生产。而且，本专利技术的聚硅氮烷树脂为液体，能够单独使用或者配合其他材料应用到涂料、涂层、防护、粘结剂、陶瓷前驱体、复合材料等领域中，具有极大的发展前景。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了根据本专利技术实施例1制备得到全氢聚硅氮烷液体的氢谱核磁谱图。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0019]正如本专利技术
技术介绍
部分所描述的，现有技术中聚硅氮烷树脂的收缩率高、残余应力大，限制了其应用。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种全氢聚硅氮烷树脂，其主体结构单元为且其中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1～1.5。
[0020]本专利技术提供的是一种全氢硅氮烷树脂，其限定了硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1～1.5，这能够显著改善聚硅氮烷树脂体积收缩和残余应力的问题。除此之外，其还具有环境友好、强附着力、耐高温性、耐腐蚀性、耐候性好等综合性能，并且制备过程简单、反应条件易于控制、设备投资少、易于规模化生产。而且，本专利技术的聚硅氮烷树脂为液体，能够单独使用或者配合其他材料应用到涂料、涂层、防护、粘结剂、陶瓷前驱体、复合材料等领域中，具有极大的发展前景。
[0021]上述硅原子与氮原子数比率为Si/N包括但不限于1.05:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1，为了进一步改善全氢聚硅氮烷树脂的上述性能，在一种优选的实施方式中，上述全氢聚硅氮烷树脂中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1.3～1.5；更优选地，Si/N＝1.35～1.42；优选地，全氢聚硅氮烷树脂的重均分子量为800～9600。
[0022]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种上述全氢聚硅氮烷树脂的制备方法，其包括：在氮气气氛下，将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合，并在催化剂的作用下进行聚合反应，得到全氢聚硅氮烷树脂。
[0023]上述方法制备过程简单、反应条件易于控制、设备投资少、易于规模化生产。且制备得到的全氢聚硅氮烷树脂体积收缩和残余应力较小，综合性能更佳，其性状为液体，能够
单独使用或者配合其他材料应用到涂料、涂层、防护、粘结剂、陶瓷前驱体、复合材料等领域中，具有极大的发展前景。
[0024]为使反应过程更稳定，在一种优选的实施方式中，上述制备方法包括以下步骤：S1，在氮气气氛下，将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合，搅拌，形成待反应体系；S2，向待反应体系中加入催化剂，持续搅拌进行聚合反应，得到全氢聚硅氮烷树脂。
[0025]根据调节两种预聚物的投料比，即可控制所合成的全氢聚硅氮烷树脂中硅原子和氮原子之间的比率。优选地，三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物之间的重量比为(0.4～0.9):1，包括但不限于0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1，为使硅氮比更适宜，从而进一步改善产品性能，更优选上述三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物之间的重量比为(0.6～0.9):1。
[0026]在一种优选的实施方式中，上述三氯硅烷预聚物的重均分子量为200～1500，二氯硅烷预聚物的重均分子量为500～2000。选择上述重均分子量的预聚物聚合制备全氢聚硅氮烷树脂，一方面反应过程更稳定可控，另一方面制备得到的产品除了硅氮原子比率更适宜，产品性能也更佳。具体的三氯硅烷预聚物可经由三氯硅烷进行氨解2～8h获得，二氯硅烷预聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全氢聚硅氮烷树脂，其特征在于，所述全氢聚硅氮烷树脂的主体结构单元为且其中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1～1.5。2.根据权利要求1所述的全氢聚硅氮烷树脂，其特征在于，所述全氢聚硅氮烷树脂中硅原子与氮原子数比率为Si/N＝1.3～1.5；优选地，所述全氢聚硅氮烷树脂的重均分子量为800～9600。3.一种权利要求1或2所述的全氢聚硅氮烷树脂的制备方法，其特征在于，在氮气气氛下，将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合，并在催化剂的作用下进行聚合反应，得到所述全氢聚硅氮烷树脂。4.根据权利要求3所述的全氢聚硅氮烷树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1，在氮气气氛下，将三氯硅烷预聚物和二氯硅烷预聚物混合，搅拌，形成待反应体系；S2，向所述待反应体系中加入所述催化剂，持续搅拌进行所述聚合反应，得到所述全氢聚硅氮烷树脂。5.根据权利要求3或4所述的全氢聚硅氮烷树脂的制备方法，其特征在于，所述三氯硅烷预聚物和所述二氯硅烷预聚物之间的重量比为(0.4～0.9):1。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡之峰，刘章友，
申请(专利权)人：库贝化学上海有限公司，
类型：发明
国别省市：