POSS杂化含锆苯基硅树脂的研究
发布时间：2021-03-31 19:22
多面体低聚倍半硅氧烷（Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane）由于其自身的优异性能被广泛应用于杂化改性聚合物,从而改善聚合物的各方面性能,得到一种新的复合材料。七苯基三硅醇低聚倍半硅氧烷（T7-POSS）中含有三个未缩合的羟基可以与聚合物中的基团进行反应,进而被引入聚合物中;T7-POSS本身具有较好的热稳定性,引入聚合物得到的复合材料其热稳定性较原聚合物有很大的提升,所以本文用T7-POSS来杂化改性含锆苯基硅树脂。首先利用苯基三乙氧基硅烷（PTES）直接水解缩合得到T7-POSS,然后再以苯基三乙氧基硅烷（PTES）、二苯基二甲氧基硅烷（DPDMS）、四苯基二甲基二硅氧烷（TPDS）、氯氧化锆为原料进行水解缩合制备含锆苯基硅树脂,之后将T7-POSS用于杂化改性含锆苯基硅树脂,得到耐高温的杂化硅树脂,最后利用杂化硅树脂制备耐高温涂料。具体研究内容如下:（1）以苯基三乙氧基硅烷（PTES）为原料,盐酸作催化剂,丙酮为溶剂水解缩合法制备T
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机-无机纳米材料制备示意图
Moore 等[18]用三氯硅烷进行封角反应，三乙胺用于催化断裂硅卤键和吸附氯化氢促进反应，合成了一系列单个不同多换芳烃基的七苯基 T8POSS，最高产率达 95％，由于这种方法可以合成带有一个不同于其他七个 R 基团的 R'基团的 T8POSS，在合成方面很大的参考价值。Feher[19]课题组采用升温的方法，分别让环戊基和环庚基三氯硅烷在丙酮水溶液中回流水解，很短的时间内制备出理想产率的七戊基 POSS 三硅醇、七环庚基 POSS 三硅醇，但是该方法对环己基三氯硅烷的水解无效；进一步的实验表明，当把丙酮水溶液换成乙腈水溶液时，环戊基三氯硅烷水解 18 小时就可以产出 64％的七戊基 POSS 三硅醇。张文红[20]等在苯体系中用苄基三甲基氢氧化铵催化苯基三氯硅烷水解缩合得到笼状八苯基多面低聚倍半硅氧烷，之后在四氢呋喃中四乙基氢氧化铵的作用下，通过顶点-打开法得到了三羟基七苯基多面低聚倍半硅氧烷，合成过程如图 1-2 所示。利用核磁、红外、元素分析、质谱等技术对产物的结构进行了表征，并采用热重分析其热稳定性。结果表明，反应主产物为不完全缩合的七苯基三羟基多面低聚倍半硅氧烷，其初始分解温度高，热稳定性良好。与以往的合成方法相比，该法显著缩短了反应时间，并提高了产率，从而为 POSS 在纳米杂化材料领域的应用打下了基础。
合成了一系列单官能度的 POSS，利用核磁共振光谱对它们的结构进行了详细的表征，文章侧重于对产物结构的表征分析。1.4 金属杂化有机硅树脂的研究进展有机硅树脂是具有高度交联结构的有机-无机聚合物，以 Si-O-Si 为主链，侧基为有机基团[25]。因其特殊结构而具有优异的耐热稳定性，故常作为成膜树脂应用于耐热涂料中，但在 250℃以上普通硅树脂使用效果不佳[26,27]。为了提高硅树脂的耐热性，可以对其进行杂化改性，其中有机-无机杂化硅树脂近年来成为研究的热点[28]，有机-无机杂化硅树脂可以由硅烷 RxSi( OR )４-x(X=1~2)和金属或非金属醇盐 M(OR)x( M=Ti、Zr、B 等)以共水解缩聚的方法得到[29,30]。翟倩倩等[31]在乙醇体系中以乙酰丙酮( acac )为螯合剂，用盐酸催化钛酸四丁酯、甲基烷氧基硅烷、二甲基烷氧基硅烷、甲基苯基烷氧基硅烷水解缩合，利用溶胶-凝胶法制备了含钛硅树脂，图 1-3 为合成路线。在不使用催化剂和室温固化剂的情况下 140℃下 3天将钛杂化硅树脂固化。研究结果表明 Ti 元素被成功引入硅树脂中，通过测试说明杂化硅树脂中含 Si-O-Ti 共价键，随钛含量的增大钛杂化硅树脂的耐热性能也相应地提高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机硅/SiO2杂化溶胶改性丙烯酸树脂及性能研究[J]. 蓝秀玲,刘光明,周街胜,刘志雷,彭叔森,李茂东. 中国腐蚀与防护学报. 2018(06)
[2]官能化POSS的制备及其在聚合物改性中的应用进展[J]. 王笑鸽,安秋凤,张强,李卫卫,胡晶晶,罗云. 应用化工. 2018(12)
[3]改性氮化铝对有机硅树脂导热性能的影响[J]. 莫文蔚,廖兵,年福伟,黄健恒,黄福仁,李桃,庞浩. 化工新型材料. 2018(08)
[4]二维自组装聚合制备寡层有机-氧化硅纳米杂化材料[J]. 武星,江晨,张娜,陈放,白玮,白如科. 高分子学报. 2018(12)
[5]POSS/EPDM橡胶有机无机杂化材料热稳定性研究[J]. 王敏,王明超,朱文. 当代化工. 2018(07)
[6]硅烷-硅溶胶杂化材料对水泥基材料性能影响研究[J]. 姜伟峰,赵艳峰. 建筑结构. 2018(11)
[7]常温固化耐高温400℃的有机硅-聚硅氮烷涂料[J]. 邹铭,王丹,赵莉,孙宁,徐彩虹,张宗波. 表面技术. 2018(05)
[8]多面体低聚倍半硅氧烷基多孔材料的研究进展[J]. 陈雨雁,牛德闯,屠志强,付东鲁,朱洪霞,张鑫,张煜函,贝逸翎,朱庆增. 有机硅材料. 2018(S1)
[9]笼型聚倍半硅氧烷（POSS）及在有机硅材料中的应用研究[J]. 漆刚,姜会平,熊婷. 中国建筑金属结构. 2018(04)
[10]含磷酰胺有机硅改性环氧树脂制备及性能研究[J]. 苏桂仙,张青,李光辉,张红霞,和芹,李德玲. 南开大学学报(自然科学版). 2018(01)
硕士论文
[1]新型官能化笼型倍半硅氧烷及其低介电复合材料的制备与性能研究[D]. 张蓉.北京化工大学 2018
[2]LED封装用含锆苯基硅树脂和含硫环氧树脂的制备及研究[D]. 郭铁柱.华南理工大学 2018
[3]含锆杂化硅树脂的制备与热性能研究[D]. 韩颖超.山东大学 2016
[4]多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）杂化材料的制备及其应用[D]. 罗春林.广西大学 2015
[5]耐高温防腐涂层的制备[D]. 文旭东.西北大学 2014
[6]笼型倍半硅氧烷（POSS）改性高耐热树脂性能研究[D]. 潘敬彬.北京化工大学 2008
[7]耐高温杂化硅树脂的合成及复合材料性能研究[D]. 蔡克龙.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3111947
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机-无机纳米材料制备示意图
Moore 等[18]用三氯硅烷进行封角反应，三乙胺用于催化断裂硅卤键和吸附氯化氢促进反应，合成了一系列单个不同多换芳烃基的七苯基 T8POSS，最高产率达 95％，由于这种方法可以合成带有一个不同于其他七个 R 基团的 R'基团的 T8POSS，在合成方面很大的参考价值。Feher[19]课题组采用升温的方法，分别让环戊基和环庚基三氯硅烷在丙酮水溶液中回流水解，很短的时间内制备出理想产率的七戊基 POSS 三硅醇、七环庚基 POSS 三硅醇，但是该方法对环己基三氯硅烷的水解无效；进一步的实验表明，当把丙酮水溶液换成乙腈水溶液时，环戊基三氯硅烷水解 18 小时就可以产出 64％的七戊基 POSS 三硅醇。张文红[20]等在苯体系中用苄基三甲基氢氧化铵催化苯基三氯硅烷水解缩合得到笼状八苯基多面低聚倍半硅氧烷，之后在四氢呋喃中四乙基氢氧化铵的作用下，通过顶点-打开法得到了三羟基七苯基多面低聚倍半硅氧烷，合成过程如图 1-2 所示。利用核磁、红外、元素分析、质谱等技术对产物的结构进行了表征，并采用热重分析其热稳定性。结果表明，反应主产物为不完全缩合的七苯基三羟基多面低聚倍半硅氧烷，其初始分解温度高，热稳定性良好。与以往的合成方法相比，该法显著缩短了反应时间，并提高了产率，从而为 POSS 在纳米杂化材料领域的应用打下了基础。
合成了一系列单官能度的 POSS，利用核磁共振光谱对它们的结构进行了详细的表征，文章侧重于对产物结构的表征分析。1.4 金属杂化有机硅树脂的研究进展有机硅树脂是具有高度交联结构的有机-无机聚合物，以 Si-O-Si 为主链，侧基为有机基团[25]。因其特殊结构而具有优异的耐热稳定性，故常作为成膜树脂应用于耐热涂料中，但在 250℃以上普通硅树脂使用效果不佳[26,27]。为了提高硅树脂的耐热性，可以对其进行杂化改性，其中有机-无机杂化硅树脂近年来成为研究的热点[28]，有机-无机杂化硅树脂可以由硅烷 RxSi( OR )４-x(X=1~2)和金属或非金属醇盐 M(OR)x( M=Ti、Zr、B 等)以共水解缩聚的方法得到[29,30]。翟倩倩等[31]在乙醇体系中以乙酰丙酮( acac )为螯合剂，用盐酸催化钛酸四丁酯、甲基烷氧基硅烷、二甲基烷氧基硅烷、甲基苯基烷氧基硅烷水解缩合，利用溶胶-凝胶法制备了含钛硅树脂，图 1-3 为合成路线。在不使用催化剂和室温固化剂的情况下 140℃下 3天将钛杂化硅树脂固化。研究结果表明 Ti 元素被成功引入硅树脂中，通过测试说明杂化硅树脂中含 Si-O-Ti 共价键，随钛含量的增大钛杂化硅树脂的耐热性能也相应地提高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机硅/SiO2杂化溶胶改性丙烯酸树脂及性能研究[J]. 蓝秀玲,刘光明,周街胜,刘志雷,彭叔森,李茂东. 中国腐蚀与防护学报. 2018(06)
[2]官能化POSS的制备及其在聚合物改性中的应用进展[J]. 王笑鸽,安秋凤,张强,李卫卫,胡晶晶,罗云. 应用化工. 2018(12)
[3]改性氮化铝对有机硅树脂导热性能的影响[J]. 莫文蔚,廖兵,年福伟,黄健恒,黄福仁,李桃,庞浩. 化工新型材料. 2018(08)
[4]二维自组装聚合制备寡层有机-氧化硅纳米杂化材料[J]. 武星,江晨,张娜,陈放,白玮,白如科. 高分子学报. 2018(12)
[5]POSS/EPDM橡胶有机无机杂化材料热稳定性研究[J]. 王敏,王明超,朱文. 当代化工. 2018(07)
[6]硅烷-硅溶胶杂化材料对水泥基材料性能影响研究[J]. 姜伟峰,赵艳峰. 建筑结构. 2018(11)
[7]常温固化耐高温400℃的有机硅-聚硅氮烷涂料[J]. 邹铭,王丹,赵莉,孙宁,徐彩虹,张宗波. 表面技术. 2018(05)
[8]多面体低聚倍半硅氧烷基多孔材料的研究进展[J]. 陈雨雁,牛德闯,屠志强,付东鲁,朱洪霞,张鑫,张煜函,贝逸翎,朱庆增. 有机硅材料. 2018(S1)
[9]笼型聚倍半硅氧烷（POSS）及在有机硅材料中的应用研究[J]. 漆刚,姜会平,熊婷. 中国建筑金属结构. 2018(04)
[10]含磷酰胺有机硅改性环氧树脂制备及性能研究[J]. 苏桂仙,张青,李光辉,张红霞,和芹,李德玲. 南开大学学报(自然科学版). 2018(01)
硕士论文
[1]新型官能化笼型倍半硅氧烷及其低介电复合材料的制备与性能研究[D]. 张蓉.北京化工大学 2018
[2]LED封装用含锆苯基硅树脂和含硫环氧树脂的制备及研究[D]. 郭铁柱.华南理工大学 2018
[3]含锆杂化硅树脂的制备与热性能研究[D]. 韩颖超.山东大学 2016
[4]多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）杂化材料的制备及其应用[D]. 罗春林.广西大学 2015
[5]耐高温防腐涂层的制备[D]. 文旭东.西北大学 2014
[6]笼型倍半硅氧烷（POSS）改性高耐热树脂性能研究[D]. 潘敬彬.北京化工大学 2008
[7]耐高温杂化硅树脂的合成及复合材料性能研究[D]. 蔡克龙.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3111947
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3111947.html
最近更新
教材专著
