高性能有机硅树脂的研究与开发.
1.1 有机硅树脂的聚合物结构、性能及应用
有机硅树脂是一种以-Si-O-为主链、侧链带有有机基团的半无机半有机聚合物。有机硅树脂是一类含有许多活性基团的聚合物。这些活性基团进一步交联,即转化为不溶、不混溶的三维结构固化产物。
有机硅树脂具有耐高低温、耐天候老化、拒水防潮、绝缘强度高、介电损耗低、耐电弧、耐辐射等优良性能。
通用溶液有机硅树脂主要用作耐热涂料、耐候涂料和高温电绝缘材料的基础聚合物。
1.2 有机硅树脂的技术演变
在各类有机硅聚合物中,有机硅树脂是合成和应用较早的一类有机硅产品。与硅橡胶花纹翻新技术的高速发展相比,有机硅树脂的技术改进相对缓慢,重大技术突破较少。大约20年前以来,由于芳香族杂环耐热聚合物的技术进步,其中一些最初用于有机硅树脂领域。然而,芳香杂环耐热聚合物的溶剂毒性和苛刻的固化条件限制了其应用。近年来,人们开始更加关注有机硅树脂的研究和开发。有机硅树脂具有较宽的使用温度范围和耐老化性能。性能和疏水防潮性能良好等突出优点,有迹象表明有机硅树脂未来可能有更大的发展空间。
2.通用硅树脂
2.1通用硅树脂的生产工艺
不同种类的有机硅有不同的原料和合成路线。本文简单介绍了几种有机硅树脂的生产工艺。
2.1.1 甲基硅酮
2.2.1.1 甲基氯硅烷合成甲基硅树脂
甲基有机硅是以甲基氯硅烷为主要原料合成的。由于有机硅的结构和组成(有机硅的交联度,即[CH3]/[Si]值)不同,需要不同的合成条件。
合成低R/Si([CH3]/[Si]≈1.0)甲基硅树脂时,主要原料单体甲基三氯硅烷的水解、缩合反应速度相当快,反应温度必须严格控制在0℃以内且反应需在复合溶剂中进行,反应产物在室温下的保存期只有几天。这种产品实用价值不大。
在R/Si甲基硅树脂的合成中,使用甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷。虽然甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的混合物的水解缩合反应比单独的甲基三氯硅烷稍慢,但甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷的水解缩合反应速度相差太大,这往往是由于甲基三氯硅烷提前水解缩合造成的。水解产物与两种单体的配比不一致,甲基氯硅烷常常水解形成局部交联凝胶,导致三种单体水解得到的甲基硅树脂综合性能较差。
2.2.1.2 甲基烷氧基硅烷合成甲基硅
甲基烷氧基硅烷水解缩合的反应速率可以通过改变反应条件来控制。以甲基烷氧基硅烷为原料,可以合成不同交联度的甲基硅树脂。
市售的中等交联度([CH3]/[Si]≈1.2-1.5)的甲基硅氧烷大多是通过甲基烷氧基硅烷的水解和缩合制备的。将脱酸精制的甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷单体与水混合,加入微量盐酸或适量强酸性阳离子交换树脂(大孔强酸性离子交换树脂催化效果更好),活。以性粘土(酸化后干燥)为催化剂,加热水解。达到终点时,加入适量六甲基二硅氮烷中和催化剂盐酸,或过滤用作催化剂的离子交换树脂或活性粘土,终止缩合反应。所得产物为甲基硅树脂的醇溶液。
2.2.2甲基苯基硅酮
工业生产甲基苯基硅树脂的主要原料是甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷。将上述部分或全部单体加入溶剂甲苯或二甲苯,按适当比例混合,搅拌下滴入水中,控制温度进行水解反应,除去反应副产物HCl(盐酸水溶液)通过水洗。得到水解的有机硅溶液,然后蒸发部分溶剂,形成浓缩的硅醇,再经冷缩合或热缩合反应制备有机硅树脂,过滤、包装得到成品有机硅树脂。
2.2.3 通用甲基苯基乙烯基硅树脂及其相关组分
甲基苯基乙烯基有机硅树脂的生产工艺与甲基苯基有机硅树脂相似,只是在水解原料中除甲基氯硅烷和苯基氯硅烷单体外,还添加适量的甲基乙烯基二氯硅烷等含乙烯基有机硅单体。材料。将混合单体水解、洗涤、浓缩,得到浓水解硅烷醇,加入金属有机酸盐催化剂,加热减压至预定粘度,或根据胶凝时间控制缩合反应终点,制得甲基苯基乙烯基硅树脂。
甲基苯基氢化聚硅氧烷是甲基苯基乙烯基硅树脂加成反应中的交联剂组分,通常是聚合度较小的环状或线型聚合物。它们是由甲基氢二氯硅烷水解和环合制得,或由甲基氢二氯硅烷、苯基三氯硅烷和三甲基氯硅烷经CO水解和缩合制得。
2.2.4 改性有机硅
有机树脂共混改性有机硅树脂的生产通常是在甲基苯基有机硅树脂的甲苯或二甲苯溶液中,加入醇酸树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等有机树脂,充分混合均匀即得成品。
共聚改性有机硅树脂是通过一系列化学反应制备而成。可与有机硅共聚的有机树脂有聚酯、环氧、酚醛、三聚氰胺甲醛、聚丙烯酸酯等。共聚有机硅树脂可采用多种合成路线制备,但较实用的工业化生产方法是硅醇与有机硅共聚。有机树脂。即甲基氯硅烷和苯基氯硅烷单体一起水解,得到水解硅醇溶液或浓溶液,然后在催化剂中加入预先合成的有机树脂预聚物,然后混合共热蒸发溶剂,加入锌、环烷酸锌等催化剂,在150-170℃的温度下进行共缩合反应,直至反应物料达到适当的粘度或预定的凝胶时间,冷却,加入溶剂溶解,过滤,得到共聚有机硅树脂成品。
发布时间:2022年9月24日