苯基硅氧烷和硅硼树脂在耐高温涂层的应用

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苯基硅氧烷和硅硼树脂在耐高温涂层的应用

苯基硅氧烷线型梯型聚合物（ LPPS ）首先由 Brown 报道了其合成和立体结构。由于其双分子链和独特的性能引起了国内外聚合物研究者的极大兴趋。该材料同常规的聚硅氧烷相比具有优异的耐水解性，在空气中具有极好的耐热氧老化性能。 LPPS 不能熔化，但确能够溶于芳烃和卤代烃溶剂，并能浇铸成为无色透明的耐热氧老化的薄膜。由于其结构中含有非极性的侧基，分子链又为钢性链，表现为弱极性，对金属等基材的粘附力极差，不能用于耐高温涂层的基体树脂。聚硼硅氧烷（ PBP ）是一个耐高性良好的树脂，粘附力好，可用于胶粘剂和高温涂层，但是耐水性较差，一般需要经过高温碳化。通过 LPPS 和 PBP 的相互改性，可以相互发挥其特长，在涂料和胶粘剂中进行应用。本文主要对其合成和应用进行了研究，所得材料可以在 180 ℃ 国化，在 310 ℃能够经受 500hr 的考验。 实验部分 1 合成： LPPS ：苯基三氯硅烷溶于溶剂，在 5 ℃水解反应 4hr ，在有机相中生成含硅羟基的预聚物。把有机相水洗至中性，抽出部分溶剂，然后在联苯中和催化剂作用下，于 250 ℃重排 1hr. 用甲醇沉淀产物，并用甲醇洗去催化剂。烘干即可得到可产物。 PBP ：在 1 ， 4- 二氧六环中，溶解硼酸，滴加二苯二氯硅烷，在 100 ℃保持 5hr. 得到白色沉淀，然后以 50 ℃ /min 的速度加热至 300 ℃并保持 1hr, 可得到浅棕色透明树脂。     2 分析方法 HPLC-6A 用于分子量测定， Ncolet 5DX 用于 IR 测定。 PERKN ELMER 7500 用于 TGA 和 DSC 测定。加速老化用自制的恒温老化箱进行。 结果与讨论 1 结构表征 GPC 分子量测定表明 LPPS 的 Mw=25000. 通过红外分析 1600cm -1 为苯环中的 C=C 吸收， 1430cm -1 为 Si-C 振动吸收峰， 1130cm -1 和 1040cm -1 为 Si-O-Si 吸收，在 IR 中几乎没有羟基吸收。 PBP 中 1350 cm -1 为 B-O 吸收峰， 3080cm -1 为硼羟基吸收峰，在固化后，该峰基本消失。 LPPS 的结构如下图所示。 PBP 的结构如下所示 2 热性能 利用 TGA 分析仪进行分析，发现 LPPS 在 430 ℃这前没有任何重量损失，在 500 ℃时，重量损失小于 5%. PBR 约在 400 ℃时，损失在 5% 。而耐高温酚醛仅在 250 ℃就已经损失了 5% 。在空气中把 PBP ， LLPS 和耐高温酚醛在 310 ℃的高温炉中，放置 500hr 后，观察薄膜的状态。从数据可以看出， LPPS 的耐温性最好，然后是 PBP ，最差是的 PFR的热稳定性。       3 溶解性 称取 0.5g 样品， 1ml 的溶剂，在常温下混合，观空、观察溶解性。如表 2 所示。通过试验发现 DMF 、 DO 和环已酮的混合溶剂比较适于溶解 LPPS 、 PBP 和 PFR 的混合物。 表1不同树脂的溶解性和熔化性                             LPPS           PBR             PFR       苯                    O              X               X       甲苯                  O              X               X       1 ， 4- 二氧六环（ DO ）  O           O               O       DMF                  O              O               O       THF                  O              O               O       丙酮                  X             O               O       乙醇                 X              O               X       高温熔化性           X               O               O       4 粘附性能 利用 PFR ， LPPS 和 PBP 进行配制成涂层，并在两个钢片之间粘接，经高温处理后测定其剪切强度，等值线图如图 1 所示。 从图中可以看出， PFR 含量大，高温强度极小。 PBP 含量大，强度大。 LPPS 含量对强度影响不大。这是因为 PFR 高温下易分解， LPPS 为非极性，耐高温之固。 图 1 粘接强度的等值线图 5 反应机理 在该体系的红外光谱的跟踪分析表明，随着固化进行，羟基峰逐渐消失，表明羟基发生反应，在该体系中 LPPS ， PFR 和 PBP 的固架并没有变化。因此，其反应机理应为： 结论： 1 、 LPPS 使用量在 16-24% 时，能够增加体系的耐热性，而粘接强度降低的不大。 2 、 LPPS 可用 PBP 进行改性，并用于涂料和胶粘剂，提高粘附强度。