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官能性硅氧烷具有一些特殊的性能和用途,其制备方法和应用开发一直是高分子及相关领域的研究热点。其中,含羧基硅氧烷可以作为合成有机硅共聚物的原料和单体,也可以用作环氧树脂的固化剂使用,以制备胶粘剂和耐高温涂料。本文采用一种简便的合成方法,制备了一种含羧基硅氧烷低聚物。将制备的含羧基硅氧烷与环氧树脂按一定比例混合,进行固化,得到了一种耐高温组合物,研究了固化反应的动力学,并初步研究了固化产物的力学性能和耐热性能。 将γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷水解,得到水解产物。在有机胺缚酸剂存在下,将水解产物与对苯二甲酸在催化剂的作用下进行缩合反应,制得含羧基硅氧烷。得到优化的反应条件为:以三乙胺为有机胺缚酸剂,四丁基溴化铵为催化剂,DMF为溶剂,在140~150℃下反应8~10小时,对苯二甲酸同氯丙基的物质的量的比例为2∶1~3∶1,三乙胺的用量为氯丙基物质的量的1.3~1.5倍,四丁基溴化铵的用量为反应物总质量的2~4%。用核磁、红外、质谱等分析方法对产物进行了表征。 将制得的含羧基硅氧烷同适量的双酚A型环氧树脂(环氧值0.44)混合、固化。用差示扫描量热法(DSC)对固化动力学进行了研究,结果表明:固化反应的表观活化能为72.935 kJ/mol,固化反应级数为0.931,固化动力学方程为:dα/dt=7.11×108e-8773/T(1-α)0.931固化物的玻璃化转变温度Tg为104.1℃。热重分析表明,在N2气氛下,固化物起始分解温度为350℃左右,至700℃失重为70%左右,具有良好的耐热性能。含羧基硅氧烷与环氧树脂组合物的本体拉伸强度、断裂伸长率和粘接不锈钢片的剪切强度分别可达60.58 MPa、11.99%和21.93 MPa。 向上述含羧基硅氧烷/环氧树脂组合物中添加适量的环氧改性硅油,可以提高固化树脂的耐热性能。 本文制备了一种新型的含羧基硅氧烷低聚物。所使用的原料简单易得,合成路线简单。含羧基硅氧烷与环氧树脂交联固化,可以形成具有优异的耐热性和较好的柔韧性能的交联树脂,与金属等材料具有优良的粘接性能,具有良好的工业应用前景。