一种含锆苯基有机硅树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种含锆苯基有机硅树脂是主要由包括硅烷和有机醇锆制得。本发明专利技术还公开所述含锆苯基有机硅树脂的制备方法，其主要在酸性条件下通过水解

【技术实现步骤摘要】
一种含锆苯基有机硅树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有机硅树脂
，具体为一种含锆苯基有机硅树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机硅树脂是一种性能优良的耐高温材料，兼具无机Si
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O主链和有机侧基的交联型半无机高分子和有机
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无机材料的双重特性，与同系碳基聚合物相比，具有更好的耐高温性能，与其它材料相比，它们还具有许多优良的特性，例如耐候性、耐辐射性、耐腐蚀、绝缘性、防水性、抗氧化性等，与某些耐热填料并用，在高温下具有烧蚀消融特性。有机硅树脂因其优异的性能而广泛应用于电子及航空航天领域的粘合剂、密封剂和隔热涂料。然而，随着机械、化工、国防等工业的迅速发展，气温升高、辐射等工作环境的恶化，普通的有机硅树脂已不能满足实际需要，因此需要进一步提高有机硅树脂的热稳定性。大多数常见的有机硅树脂的主链完全由硅氧烷单元组成，在长时间高温及辐射环境中暴露，很容易通过解链和主链随机断裂、重排等反应降解为低分子量环状硅氧烷。
[0003]公开号为CN110698679A的中国专利技术专利申请公开一种主链掺锆的绿色环保耐高温杂化有机硅树脂及其制备方法，其通过采用新颖的改性共聚方式，使得该树脂材料比现有的硅树脂材料更加耐高温，可用作基体树脂制备复合材料及耐高温粘接剂。其中的技术方案提供的主链掺锆的绿色环保耐高温杂化有机硅树脂的热稳定性和相容性存在不足，有待进一步改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种有着优良储存稳定性、热稳定性和耐湿热老化性能的含锆苯基有机硅树脂。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供所述含锆苯基有机硅树脂的制备方法。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种含锆苯基有机硅树脂，在酸性条件下，由甲基乙氧基硅烷、环硅氧烷、苯基硅烷和有机醇锆通过水解
‑
缩聚反应制得。
[0007]所述含锆苯基有机硅树脂，由包括以下摩尔百分数的组分制成：
[0008][0009]优选的，所述含锆苯基有机硅树脂，由包括以下摩尔百分数的组分制成：
[0010][0011]所述甲基乙氧基硅烷为甲基三乙氧基硅烷和/或二甲基二乙氧基硅烷。
[0012]所述苯基硅烷为三甲氧基苯基硅烷和/或甲基苯基二甲氧基硅烷。
[0013]所述环硅氧烷为1,3,5,7
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四甲基
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1,3,5,7
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四羟基环硅氧烷。可以选用上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产的W306017型的1,3,5,7
‑
四甲基
‑
1,3,5,7
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四氢环硅氧烷，其纯度为97％。
[0014]所述有机醇锆为正丁醇锆、叔丁醇锆和/或异丁醇锆。
[0015]一种含锆苯基有机硅树脂的制备方法，其包括的步骤如下：
[0016]a、将有机醇锆溶解于第一溶剂中，配置成含锆溶液；
[0017]b、将盐酸溶于去离子水中，配制pH值为1～6的盐酸溶液；
[0018]c、向反应容器中加入第二溶剂，并加入盐酸溶液制成反应混合物；
[0019]d、向反应混合物中滴加甲基乙氧基硅烷、苯基硅烷和环硅氧烷；
[0020]e、在10～30℃的条件下搅拌混合1～3min；
[0021]f、使用蠕动泵将含锆溶液缓慢加入到e步骤得到反应物中；
[0022]g、在温度为10～100℃的条件下搅拌反应1～6h；
[0023]h、反应结束后，向反应混合物中滴加有机胺类化合物，中和体系中过量的盐酸，并过滤除去产生的固体盐；
[0024]i、在温度为50～100℃、压强为
‑
0.01～
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0.1MPa的条件下，减压蒸馏除去体系中的溶剂、残余水和过量的有机胺类化合物，得到含锆苯基有机硅树脂预聚物；
[0025]j、将含锆苯基有机硅树脂预聚物放置于真空箱内，进行静置消泡；
[0026]k、消泡完成后，将含锆苯基有机硅树脂预聚物从真空箱中取出，置于马弗炉中进行阶梯升温固化。
[0027]优选的，所述a步骤中，所述第一溶剂为乙醇、甲醇、正丁醇或异丙醇中的一种。
[0028]优选的，所述a步骤中，所述第一溶剂添加量为有机醇锆摩尔量的2倍。
[0029]优选的，所述b步骤中，盐酸溶液的pH值为2。
[0030]优选的，所述c步骤中，所述第二溶剂为乙醇、甲醇、四氢呋喃、正丁醇、异丙醇中的一种。
[0031]优选的，所述c步骤中，所述第二溶剂添加量与硅烷质量相等，所述硅烷为甲基乙氧基硅烷、苯基硅烷和/或环硅氧烷的质量总和。
[0032]优选的，所述c步骤中，所述盐酸溶液添加量与硅烷、有机醇锆中烷氧基基团的摩尔量相等，所述硅烷为甲基乙氧基硅烷、苯基硅烷和环硅氧烷中烷氧基基团的总和。
[0033]优选的，所述e步骤中，搅拌温度为20℃。
[0034]优选的，所述e步骤中，搅拌时间为2min。
[0035]优选的，所述f步骤中，所述蠕动泵的转速为20转/分钟。
[0036]优选的，所述g步骤中，反应温度为25℃。
[0037]优选的，所述g步骤中，反应时间为4h。
[0038]优选的，所述h步骤中，所述有机胺类化合物为乙二胺、环已胺或三乙醇胺中的一种。
[0039]优选的，所述i步骤中，所述减压蒸馏的温度为70℃。
[0040]优选的，所述i步骤中，所述减压蒸馏的压强为
‑
0.1MPa。
[0041]优选的，所述j步骤中，所述真空干燥箱温度为20℃，真空度为
‑
0.01MPa。
[0042]优选的，所述j步骤中，所述消泡时间为10min。
[0043]优选的，所述k步骤中，阶梯升温程序为80℃x1h(持续80℃1小时)、100℃x1h、130℃x2h、180℃x2h、220℃x2h、300℃x1h。在固化过程中，会产生小分子物质，阶梯升温可以解决直接升温至300℃将导致小分子物质在汽化离开硅树脂时，产生大量气泡，影响有机硅树脂的机械性能，且如果低于300℃，将导致固化不完全。
[0044]其中，搅拌的转速为50
‑
500rpm。
[0045]与现有技术相比，本专利技术具有如下突出效果：
[0046](1)采用方便、稳定、高效的水解
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缩聚法，基于有机醇锆制备含锆苯基有机硅树脂，成功的将Zr以化学键的形式引入到苯基硅树脂中，制备工艺简单，易于操作；
[0047](2)具有良好的热稳定性，分解温度大于634.1℃，800℃时的残重率高达85.93％；
[0048](3)具有较好的贮存稳定性和良好的耐湿热老化性，在用于制备热防护涂层方面具有广阔的应用前景；
[0049]4)制备方法成功解决了Zr化合物在有机硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含锆苯基有机硅树脂，其特征在于，是在酸性条件下，由甲基乙氧基硅烷、环硅氧烷、苯基硅烷和有机醇锆通过水解
‑
缩聚反应制得。2.根据权利要求1所述的含锆苯基有机硅树脂，其特征在于，由包括以下摩尔百分数的组分制成：3.根据权利要求1所述的一种含锆苯基有机硅树脂，其特征在于，所述甲基乙氧基硅烷为甲基三乙氧基硅烷和/或二甲基二乙氧基硅烷。4.根据权利要求1所述的一种含锆苯基有机硅树脂，其特征在于，所述苯基硅烷为三甲氧基苯基硅烷和/或甲基苯基二甲氧基硅烷。5.根据权利要求1所述的一种含锆苯基有机硅树脂，其特征在于，所述环硅氧烷为1,3,5,7
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四甲基
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1,3,5,7
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四羟基环硅氧烷。6.根据权利要求1所述的一种含锆苯基有机硅树脂，其特征在于，所述有机醇锆为正丁醇锆和/或叔丁醇锆和/或异丁醇锆。7.根据权利要求2～6任一所述的一种含锆苯基有机硅树脂的制备方法，其特征在于，包括的步骤如下：a、将有机醇锆溶解于第一溶剂中，配置成含锆溶液；b、配制pH值为1～6的盐酸溶液；c、向反应容器中加入第二溶剂，并加入盐酸溶液制成反应混合物；d、向反应混合物中滴加甲基乙氧基硅烷、苯基硅烷和环硅氧烷；e、在10～30℃的条件下搅拌混合1～3mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢德龙，赵彤杰，代广富，谢于辉，孟杨，吴枫，梅毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：