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有机硅树脂是一种高度交联结构的半无机高分子聚合物,它兼有无机和有机物质的双重性能,是一种不同于一般有机树脂的特种高分子材料。根据固化反应机理不同有机硅树脂可以分为缩合型、加成型和过氧化型硅树脂。
加成型无溶剂有机硅树脂是通过Si-Vi与Si-H发生加成反应而固化成型的。在固化过程中不产生低分子物,产品不发泡:固化后的硅树脂较缩合型的有溶剂硅树脂有以下优点:无毒、机械强度高、具有卓越的耐化学试剂性、以及固化速度可以用温度来控制等,因此自问世以来立即受到各工业部门的关注,并进行了大量的应用工作。迄今在电子、电器、航空航天、医药卫生、机械制造等方面已得到了广泛的应用。但是目前在合成加成型无溶剂有机硅树脂的工艺过程中,仍然存在很多问题,如基础树脂的合成中原料及催化剂的选择及催化剂活性问题等。针对这些问题,主要进行以下研究:制备加成型无溶剂有机硅树脂的重要组成部分:基础树脂、含氢量适中的交联剂以及催化活性较高铂催化剂;并分别讨论基础树脂、交联剂合成过程中的影响因素、催化剂的活性及稳定性等问题;配制加成型无溶剂有机硅树脂,研究各个组分对其性能的影响,得到性能较好的硅树脂;对固化后的加成型无溶剂有机硅硅树脂与缩合型有机硅树脂的性能进行了对比研究。
本文的研究结果如下:
1.基础树脂的制备,实验研究了水解过程中的影响因素,确定了合成基础有机硅树脂的最佳工艺:n(R)/n(Si)=1.3,n(Ph)/n(R)=0.4,催化剂用量为单体总量的7%,用水量为单体总量的20%,水解温度60℃,水解时间3h,在此工艺条件下合成了乙烯含量分别为4.60%、5.16%、5.75%、6.40%的基础树脂,对其的结构进行了表征。
2.交联剂的制备,讨论了用购买的高含氢量(1.55%)交联剂与D4发生开环聚合反应制备低含氢量交联剂过程中的影响因素,找到了制备交联剂的最佳工艺条件:选用离子交换树脂做开环聚合的催化剂,用量为原料总质量的3%,聚合反应的温度为50℃,聚合时间为4h:调节原料配比,合成了氢基含量为0.14%、0.33%、0.70%、0.95%的交联剂,对其结构进行了红外表征。
3.配制了三种加成反应用的催化剂:氯铂酸-异丙醇、氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷(无NaHCO3)氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷(有NaHCO3),讨论了三种催化剂的活性及其稳定性,结果表明三种催化剂中加入NaHCO3制备的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷的催化活性和稳定性最好。
4.将基础树脂、交联剂、催化剂和抑制剂按一定比例混合,制备了加成型无溶剂有机硅树脂,分别研究了各个部分对硅树脂性能的影响,表明基础树脂与含氢硅油中活性基团的含量对硅树脂的交联密度影响较大,从而影响了硅树脂的性能,活性基团含量在一定值时,硅树脂的性能较好;催化剂和抑制剂的用量对一定温度下的固化时间影响较大,必须控制在一定的范围内;实验中我们得出了配制透明的加成型无溶剂有机硅树脂的配方:乙烯基含量为5.75%的基础树脂、含氢量为0.70%的交联剂、n(Si-H):n(Si-Vi)=1.2:1、催化剂用量为8μL、抑制剂用量为基础树脂和交联剂总量的1%。
5.加成型无溶剂有机硅树脂与缩合型有机硅树脂的性能对比研究表明:加成型无溶剂有机硅树脂的耐热性和耐化学试剂性能都优于缩合型有机硅树脂。