聚硼硅氧烷的合成及热稳定性分析
发布时间：2020-12-09 05:56
有机硅聚合物以Si-O-Si为主链,具有优异的高温性能、热氧化稳定性和抗辐射性,因其特殊的性能在航空航天、电子、化工等领域作为首选材料。随着科学技术发展和现代航空航天材料的需要,对材料耐高温性能、阻尼性能提出了更高的要求。因此需要对聚硅氧烷结构进一步设计,引入耐高温的杂原子对材料机械性能有明显的改善,因而对含有杂原子的有机硅聚合物的研究显得尤其重要。本文以苯基硼酸为硼源,通过缩合反应、Piers-Rubinsztajn反应、平衡化反应制备了一系列不同结构的聚硼硅氧烷（PBS）并经硫化制备得到PBS弹性体,由于硼原子进入分子主链,形成键能较高的Si-O-B键,提高了材料热稳定性。此外在PBS结构中,Si-O-B中的硼原子可与相邻分子链中的氧原子形成硼/氧弱键合相互作用,提高了分子之间的相互作用,硼元素还具有稳定自由基的作用,增加了聚合物的热稳定性。探索了 PBS热稳定性、动态力学性能等与分子微观结构的关系,本文主要开展了如下研究工作:（1）以苯基硼酸与不同结构的羟基封端聚硅氧烷为原料,经缩合反应合成一系列不同结构的PBS。通过红外、核磁、旋转粘度仪等分析测试方法对PBS的结构进行表征分析...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４?ＰＢＳ中弱键交联示意图??Ｆｉ．１－４?Ａｒｉｎｒｌｉ
在Ａ．Ｊ．Ｂａｎｙ关系［４５］，如??公式（２－２所示）：??ｌｇ；／?＝?１．００?＋?０．０１２３ｘＭ°５?（２－２）??式中，■ｎｊｓｘ：时二甲基聚硅氧烷动力学粘度，＿２／ｓ；?ｍ－二甲基聚桂氧烷??分子量。２０００?ｍＰａ．ｓ的端羟基聚二甲基硅氧烷动力粘度为２１００?ｍｍ２／ｓ，代入上??式可得硅油的分子量约为３．６ｘｌ０４，通过粘度得到的聚二甲基硅氧烷分子量与容??量法滴定的分子量基本一致，进一步验证了容量法测定羟基含量的可靠性。??２．４．２聚硼硅氣烷的结构表征??图２－２是在１６０?°Ｃ下苯基硼酸与２０００?ｍＰａ?ｓ的端羟基聚二甲基硅氧烷（摩??尔比为１：１）反应５?ｈ得到的二甲基聚硼硅氧烷（ＰＢＳ－１）红外光谱图。由图可??知，７８０?ｃｍ－１和１２６０?ｃｍ－１处分别对应Ｓｉ－ＣＨ３中Ｓｉ－Ｃ键的伸缩和弯曲振动峰，??２９６０?ｃｍ－１处是甲基中Ｃ－Ｈ键的伸缩振动峰，１０２０－１０８０?ｃｎｒ１处对应Ｓ卜Ｏ－Ｓｉ骨架??的伸缩振动吸收峰。在１３４０?ｃｎｒ１处ＰＢＳ产物出现端羟基硅油所没有的振动峰，??１３４０?ｃｍ－１处归属于Ｓｉ－０－Ｂ的吸收振动峰％］，初步证实了?ＰＢＳ的合成。??ｐＺＴ］?７０???ｂ??＾?１２６０??２９６０?１３４０?ｆ??－Ｍｌ??４０００?３５００?？Ｗ０?２５００?２０００?１５００?１０００?３００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ＇１）??图２－２?２０００ｍＰ＾ｓ端羟基聚二甲基硅氧烷（ａ）和二甲基聚硼硅氧烷（ｂ）红外谱图??Ｆｉｇ?２－２?ＩＲ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｘｙｌ?ｔｅｎｎｉｎａｔｅｄ?ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ?（ａ）?ａｎ
?山东大学硕士学位论文????Ｌ???１０?９８７６５４３２１０?－３??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｓｈｉｆｔ?（ｐｐｍ）??图２－３苯硼酸的１Ｈ－ＮＭＲ谱图??Ｆｉｇ?２－３?ＪＨ－ＮＭＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃ?ａｃｉｄ??——????—??３?｜??８７６５４３２１０??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｓｈｉｆｔ?（ｐｐｍ）??图２－４二甲基聚硼硅氧烷的＾－ＮＭＲ谱图??Ｆｉｇ?２－４?＊Ｈ－ＮＭＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ｄｉｍｅｔｈｙｌ?ｐｏｌｙｂｏｒｏｓｉｌｏｘａｎｅ??在１Ｈ－ＮＭＲ谱图中，各氢原子的积分面积与聚合物中的Ｈ摩尔含量成正比，??图２－３中５＝７．５ｐｐｍ、５＝８．２ｐｐｍ两处化学位移对应峰面积比为１．５：１，刚好与苯??基硼酸上苯基的氢原子一致，且核磁谱图中没有其它杂峰。苯基硼酸与２０００??ｍＰａ＇ｓ的端羟基聚二甲基硅氧烷以摩尔比１：１投料时，其合成ＰＢＳ中Ｓｉ：Ｂ＝４７３：ｌ。??图２－４中可以发现硼原子上苯基氢原子的化学位移，通过对Ｂ－Ｃ６／／６与Ｓｉ－Ｃｉｙ３??积分计算表明ＰＢＳ中Ｓｉ：Ｂ＝４５７：ｌ，与实验设计值相差不大，证实了?ＰＢＳ地成功??合成。??２．４．３反应温度、反应时间对聚硼挂氣焼结构的影响??图２－５是由缩合反应５?ｈ制得的聚硼硅氧烷产物ＰＢＳ－１粘度随温度变化曲??线，以此探讨反应温度对ＰＢＳ性能的影响。??２０??
本文编号：2906394
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４?ＰＢＳ中弱键交联示意图??Ｆｉ．１－４?Ａｒｉｎｒｌｉ
在Ａ．Ｊ．Ｂａｎｙ关系［４５］，如??公式（２－２所示）：??ｌｇ；／?＝?１．００?＋?０．０１２３ｘＭ°５?（２－２）??式中，■ｎｊｓｘ：时二甲基聚硅氧烷动力学粘度，＿２／ｓ；?ｍ－二甲基聚桂氧烷??分子量。２０００?ｍＰａ．ｓ的端羟基聚二甲基硅氧烷动力粘度为２１００?ｍｍ２／ｓ，代入上??式可得硅油的分子量约为３．６ｘｌ０４，通过粘度得到的聚二甲基硅氧烷分子量与容??量法滴定的分子量基本一致，进一步验证了容量法测定羟基含量的可靠性。??２．４．２聚硼硅氣烷的结构表征??图２－２是在１６０?°Ｃ下苯基硼酸与２０００?ｍＰａ?ｓ的端羟基聚二甲基硅氧烷（摩??尔比为１：１）反应５?ｈ得到的二甲基聚硼硅氧烷（ＰＢＳ－１）红外光谱图。由图可??知，７８０?ｃｍ－１和１２６０?ｃｍ－１处分别对应Ｓｉ－ＣＨ３中Ｓｉ－Ｃ键的伸缩和弯曲振动峰，??２９６０?ｃｍ－１处是甲基中Ｃ－Ｈ键的伸缩振动峰，１０２０－１０８０?ｃｎｒ１处对应Ｓ卜Ｏ－Ｓｉ骨架??的伸缩振动吸收峰。在１３４０?ｃｎｒ１处ＰＢＳ产物出现端羟基硅油所没有的振动峰，??１３４０?ｃｍ－１处归属于Ｓｉ－０－Ｂ的吸收振动峰％］，初步证实了?ＰＢＳ的合成。??ｐＺＴ］?７０???ｂ??＾?１２６０??２９６０?１３４０?ｆ??－Ｍｌ??４０００?３５００?？Ｗ０?２５００?２０００?１５００?１０００?３００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ＇１）??图２－２?２０００ｍＰ＾ｓ端羟基聚二甲基硅氧烷（ａ）和二甲基聚硼硅氧烷（ｂ）红外谱图??Ｆｉｇ?２－２?ＩＲ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｘｙｌ?ｔｅｎｎｉｎａｔｅｄ?ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ?（ａ）?ａｎ
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