硅鈦低聚物的合成及其性能研究.pdf

1、有機(jī)硅材料由于具有耐高低溫性能以及其他優(yōu)異的性能，一直是耐高溫膠黏劑重要的組成部分。將某些金屬雜原子引入到有機(jī)硅中，得到了新型的改性有機(jī)硅材料—聚金屬有機(jī)硅，此種引入金屬雜原子的有機(jī)硅聚合物比單純的有機(jī)硅聚合物具有更優(yōu)異的耐熱性和高溫粘接性。以聚鈦有機(jī)硅氧烷為代表的硅鈦聚合物是典型的含金屬雜原子的有機(jī)硅聚合物，該類聚合物中主鏈中含有硅鈦無機(jī)元素，側(cè)鏈?zhǔn)怯袡C(jī)基團(tuán)，因而同時具有有機(jī)和無機(jī)材料的性質(zhì)，硅鈦聚合物在工業(yè)領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用。本文

2、利用羥基封端的聚二甲基硅氧烷和1，4-雙（二甲基羥基硅基）苯為原料，以鈦酸四丁酯為Ti源，合成硅鈦低聚物，并研究其相關(guān)性能。
　　1.羥基封端的聚二甲基硅氧烷和鈦酸四丁酯，以4∶1的摩爾比進(jìn)行反應(yīng)，能夠成功合成不含苯環(huán)十字型硅鈦低聚物。通過對比產(chǎn)物的產(chǎn)率、分子量及熱性能，確定了合成不含苯環(huán)十字型硅鈦低聚物的最佳方法。
　　2.研究不含苯環(huán)十字型硅鈦低聚物的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明:此低聚物的初始分解溫度為350℃，800℃之后的殘

3、留量為10％，耐熱性能優(yōu)異。這主要是因為Ti原子引入到硅氧烷體系中形成了穩(wěn)定性比Si-O-Si鍵更高的Si-O-Ti鍵，同時硅氧烷的主體結(jié)構(gòu)未被破壞。
　　3.1，4-雙（二甲基羥基硅基）苯和鈦酸四丁酯，以4∶1的摩爾比進(jìn)行反應(yīng)，能夠成功合成主鏈含有苯環(huán)的十字型硅鈦低聚物。通過對合成實驗條件的討論，確定采用四氫呋喃為溶劑，在50℃的條件下合成含苯環(huán)十字型硅鈦低聚物。
　　4.含苯環(huán)十字型硅鈦低聚物的初始分解溫度為270℃，8

4、00℃之后的殘留量為62％。與不含苯環(huán)的十字型硅鈦低聚物相比，含苯環(huán)的十字型硅鈦低聚物的初始分解溫度相對要低一些，但是最終的殘留量卻很高，耐熱性更優(yōu)異，這主要是因為:主鏈中引入的苯環(huán)對Si-C鍵具有負(fù)誘導(dǎo)效應(yīng)，有機(jī)基團(tuán)從硅原子上解離的溫度向低溫區(qū)偏移;此外硅鈦低聚物降解過程是一個自由基過程，且形成的揮發(fā)性物質(zhì)中沒有含硅化合物，甲基很容易形成自由基并形成揮發(fā)性物質(zhì)，但是Si-苯基-Si的結(jié)構(gòu)斷裂較困難，而且能夠形成含硅自由基，進(jìn)一步結(jié)合后

5、形成的是非揮發(fā)性物質(zhì)。
　　5.羥基封端的聚二甲基硅氧烷和鈦酸四丁酯，以2∶1的摩爾比進(jìn)行反應(yīng)，能夠成功合成不含苯環(huán)螺環(huán)型硅鈦低聚物。該反應(yīng)很快，轉(zhuǎn)化率很高，最終產(chǎn)物能夠很好的溶于四氫呋喃，甲苯，苯和氘代試劑中，進(jìn)一步說明發(fā)生的是環(huán)聚反應(yīng)，生成了螺環(huán)型硅鈦低聚物。研究不含苯環(huán)螺環(huán)型硅鈦硅鈦低聚物的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明:此低聚物初始分解溫度為300℃，最終殘留量27％;低聚物在不同溫度下熱解時，最劇烈的熱解發(fā)生在開始的5-20min之

6、間，400℃之后，失重的趨勢明顯減弱。
　　6.1，4-雙（二甲基羥基硅基）苯和鈦酸四丁酯，以2∶1的摩爾比進(jìn)行反應(yīng)，能夠成功合成含苯環(huán)螺環(huán)型硅鈦低聚物。其熱穩(wěn)定性優(yōu)異，初始分解溫度240℃，最終殘留量61％。與不含苯環(huán)的螺環(huán)型硅鈦低聚物相比，含苯環(huán)螺環(huán)型硅鈦低聚物的初始分解溫度要低一些，但是其最終殘留量卻很高，熱穩(wěn)定性更好，這主要是主鏈中引入苯環(huán)導(dǎo)致的。
　　7.對比十字型硅鈦低聚物和螺環(huán)型硅鈦低聚物的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明: