低温固化硅树脂的制备及其防腐蚀涂层性能研究

以硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)为硅烷单体,以柠檬酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备乙烯基甲基硅树脂,并添加固化剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)使制备的硅树脂可以在较低温度(50℃)下固化。采用红外光谱(FT-IR)对比硅树脂固化前后的结构变化;通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱(EIS)测试了不同n(R)/n(Si)、n(Si—OC_nH_(2n+1))/n(H_2O)、pH以及固化剂用量对硅树脂涂层耐水性和防腐蚀性能的影响。结果表明:当n(R)/n(Si)=1.4/1、n(Si—OC_nH_(2n+1))/n(H_2O)=0.2/0.2、pH=2.6、固化剂用量为4%(质量分数)时,涂层具有较好的性能。     

改性有机硅及其竹基材料的制备条件

通过试验筛选出合成有机硅树脂的较佳条件,并且通过聚氨酯与有机硅树脂的共混得到改性有机硅树脂,将所得改性有机硅树脂应用于竹基材料的表面涂装,以获取最佳的改性有机硅竹基材料的制备条件.结果表明：有机硅树脂的合成最佳条件为以苯基三甲氧基硅烷与甲基二甲氧基硅烷为合成单体,且两单体的体积之比为1.5,水解温度为55 ℃,水解时间为2.5 h,w（HCl）：w（Si——OR）,w（H2O）：w（Si——OR）,w（H2O）：w（二甲苯）：w（丙酮）分别为0.002 00,10：3和8：4：1;改性硅树脂竹基材料的最佳制备条件为聚氨酯与硅氧烷的添加质量分数为树脂总质量的12.5%,固化剂用量为树脂总质量的24.5%,并于80 ℃条件下烘烤3 h;红外光谱分析表明,有机硅树脂在—Si—O—Si—有较宽的吸收峰;耐化学腐蚀性试验结果表明,所合成的有机硅改性树脂漆膜具有很好的耐化学腐蚀性能.     

含钛杂化硅树脂的制备与耐热性能研究

以钛酸四正丁酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷为原料,乙酰丙酮(acac)为螯合剂、盐酸为催化剂、乙醇为溶剂,利用溶胶-凝胶法、控制n(Ti)∶n(Si)=0.1~0.5,50℃水解温度下制备了含钛硅树脂,钛的引入使得杂化硅树脂在不使用催化剂和室温固化剂的情况下,140℃3d实现固化。通过涂层外观分析、光学显微镜、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、变温傅里叶变换红外光谱、热重进行了表征。结果表明成功合成了含Si—O—Ti共价键的杂化硅树脂;当n(acac)/n(Ti)=0.3时,含钛硅树脂预聚物的储存稳定性较好;R/(Si+Ti)≥1.36时,能制备表面光滑的硅树脂;含钛杂化硅树脂具有较好的耐热性且其热性能随钛含量的增大而提高。     

先驱体硅树脂高温连接Cf / SiC 复合材料——-惰性及活性填料对连接性能的影响

对先驱体硅树脂高温转化陶瓷接头连接C_f / SiC 复合材料进行了研究。探讨了硅树脂固化裂解过程、惰性及活性填料对连接性能的影响。研究表明, 硅树脂的交联固化主要通过消耗Si —OH 来完成。适当加入惰性填料SiC(5 % ,质量分数) 或活性填料(纳米Al 、Si 粉) 可以大幅度提高硅树脂对C_f / SiC 复合材料的连接性能。     

含硼有机硅树脂的合成及其耐高温性能的研究

硼酸和含羟基的有机硅树脂预聚体通过缩聚反应,制备了系列含硼有机硅树脂(BSR)。红外光谱(FT-IR)测试表明,硼元素以Si—O—B—O—Si键掺入到有机硅树脂中。探讨了水用量、水解温度、单体配比、硼硅物质的量比等对树脂合成及其耐热性能的影响。结果表明:当水用量为60%、水解温度为65℃、单体配比R/Si为1.2、硼硅物质的量比n(B—OH)/n(Si—OR)为1∶5时,合成反应较平稳,无凝胶现象,树脂的耐受温度达到390℃以上,与纯有机硅树脂相比得到显著提高。     

等离子体气相沉积非晶SiO2薄膜的特性研究

用傅立叶红外吸收光谱 ,电子自旋共振 ,表面台阶仪等研究了等离子体增强化学气相沉积法制备的非晶SiO2 薄膜的特性与膜厚的关系。当膜厚从 0 1 μm递增到 1 1 μm时 ,1 0 60cm- 1 附近的Si—O—Si伸缩振动吸收峰从 1 0 50cm- 1 漂移到1 0 75cm- 1 ,但是 80 0cm- 1 处的Si—O—Si弯曲振动吸收峰不随膜厚变化而变化。通过比较 ,由于多重反射而引起的Si—O—Si伸缩振动吸收峰漂移的理论计算值 ,认为本研究中的Si—O—Si伸缩振动吸收峰的漂移不仅是由于多重反射效应 ,而且更主要是由于薄膜的物理性能随膜厚增加而发生了变化。Si悬挂键密度、应力以及HF缓冲溶液中的腐蚀速度等实验结果验证了以上的观点     

烷基对有机硅防水剂性能的影响

以烷基硅烷或烷基硅烷和羟基硅油为原料,制备了一系列烷基硅树脂防水剂,考察了烷基链的长度和烷基密度n(R)/n(Si)对硅树脂防水剂性能的影响.结果表明,硅树脂烷基的碳原子数在3～8,n(R)/n(Si)值在1.2～1.4之间,有机硅防水剂具有良好的防水性能和耐碱性能,并有望具有较长时间的防水保护功能.     

羰基铁粉表面改性及其热稳定性研究

采用硅烷偶联剂对羰基铁颗粒进行表面改性,研究改性羰基铁粉的热稳定性,利用扫描电镜、红外光谱、差热分析等分析手段,对羰基铁粉表面改性效果和机理进行系统分析。结果表明:经过硅烷偶联剂改性之后的羰基铁粉红外图谱出现了Si—O—Si和Si—O—Fe的特征峰,说明硅烷偶联剂与羰基铁颗粒表面发生化学键合作用;改性后的羰基铁粉与未改性羰基铁粉相比,其分散性和抗氧化能力得到了明显提高。     

SiO2对Al2O3凝胶纤维相变的影响

以尿素催化硅酸乙酯水解制得SiO2溶胶。采用29Si NMR、27 Al NMR、FT-IR、TEM、DTA、XRD和SEM等对SiO2溶胶、Al2O3凝胶纤维化学结构和微观结构研究结果表明,该SiO2溶胶稳定性好,含有大量的单硅酸Si(OH)4,能和Al2O3表面的Al—OH反应生成Al—O—Si键而有效地将其包裹,从而阻止了过渡态Al2O3微晶的相互接触,抑制了α-Al2O3的成核和生长。     

PDMS/地聚物杂化涂层的制备及性能研究

将碱激发高炉渣与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混,使地质聚合反应和缩聚反应同时进行,形成具有地聚物—O—Si—O—Al—O—网络与PDMS—O—Si—O—Si—O—网络互穿的PDMS/地聚物杂化涂层。研究了3种碱液Na_2SiO_3、NaOH、Na_2SiO_3+NaOH(质量比1∶1)及其浓度对涂层表干时间、实干时间、交联密度、耐腐蚀性、附着力、热稳定性等的影响。研究发现,高炉渣经碱液激发后生成的PDMS/地聚物杂化涂层与未激发的PDMS/高炉渣复合涂层相比,其交联密度、耐腐蚀性、附着力、热稳定性均增加,表干时间、实干时间变短。     

常规铸造工艺条件下SiCp/Al-Si复合材料中的界面反应

采用搅拌复合法制备了10%SiC／Al—5Si—Mg，10%SiC／Al—7Si—Mg(体积分数)复合材料，研究了在常规铸造工艺条件下重熔后复合材料中的界面反应。通过透射电镜和能谱分析可知，SiC界面基本上都是单一的SiC／Al及SiC／Si界面，部分界面上有MgAl2O4颗粒相形成，由于基体合金中Si的存在，生成Al2C3的有害界面化学反应得到了抑制。对不同文献中抑制Al4C3产生所需临界Si含量实验测定结果的差异进行了分析。     

PECVD非晶SiOx∶H薄膜的Si—O—Si键红外吸收特性研究

用傅里叶红外光谱(FT-IR)测试分析了等离子体化学气相沉积法沉积的非晶SiOx∶H(0≤x≤2.0)薄膜中的Si—O—Si伸缩振动模与氧含量x的关系。Si—O—Si伸缩振动模在1000和1150cm     

凝固条件对Al-Si复合材料中共晶Si形貌的影响

为了优化压铸态Al2O3f／Al—15Si复合材料中Si相组织，利用金相和SEM分析了Al—15Si合金和Al2O3f/Al—15Si复合材料中Si相在不同冷却方式下的形貌特征．结果表明：压铸态和重熔后炉冷态的Al—15Si合金中共晶Si均为片状，而Al2O3f／Al—15Si复合材料内共晶Si由片状转变为棒状；Al2O3f／Al—15Si复合材料750℃重熔后在水淬、模具中冷却和炉冷冷却条件下分别获得了细小变质态、针状及棒状等形态的Si相；炉冷处理可作为优化压铸态复合材料组织的一种途径．     

功能型LED苯基硅橡胶封装材料的研制及其性能

有机硅是继环氧树脂后成为另一种新型环保封装材料,其中加成型液体硅橡胶(LSR)是硅橡胶中档次较高的一类品种。采用氢化硅烷化法,选用苯基乙烯基硅树脂和苯基含氢硅树脂为主要聚合物,按一定比例在铂系催化剂作用下高温固化合成了一种功能型LED封装用双组分有机硅封装材料。通过研究各组分对其力学性能的影响,当n(Si—H)/n(Si—Vi)=1.3、w(增粘剂)=1%~2wt%及w(铂催化剂)=0.15wt%时,该苯基硅橡胶料的综合力学性能达到最佳。最佳工艺条件下制备的硅橡胶在大于400nm波长时,硅硅橡胶的透光率保持在94%以上。而且硅橡胶热失重5%的温度为456℃,热失重25%为700℃,热稳定性远远高于其他封装材料。     

可用于LED封装的有机硅树脂的制备与表征

以有机硅环四硅氧烷单体和封端剂为原料,通过开环聚合的方法合成了含乙烯基和含氢的硅油。改变原料的投料比,可得到具有不同分子结构的硅油。以正硅酸乙酯和含乙烯基封端剂为原料,改变原料的摩尔比,得到具有不同分子量的MQ硅树脂。采用红外和核磁的方法对不同硅油和硅树脂的化学结构进行表征,并用黏度计和凝胶渗透色谱对样品的黏度和分子量进行测试。将不同组分的硅油和硅树脂混合,通过硅氢加成反应而固化,得到的硅树脂在400nm以上具有较好的透光率(>90%),可用于大功率LED的封装。     

有机酸催化合成MQ硅树脂的研究

以浓硫酸和对甲苯磺酸为催化剂,正硅酸乙酯和封端剂为原料,通过水解缩合反应制备了含甲基和乙烯基的MQ硅树脂。考察了原料配比、水解反应时间和温度、水的用量等因素对硅树脂的产率与分子量的影响。结果表明,对甲苯磺酸与浓硫酸的催化效果类似,均能得到性能较稳定的MQ硅树脂。原料的配比、水解反应时间和温度、水的用量等因素对MQ硅树脂的产率和分子量及其分布有一定的影响。通过改变封端剂的种类和含量,可得到乙烯基含量不同的MQ硅树脂。     

添加填料合成SiC（Al）纤维的先驱体聚铝碳硅烷

以聚硅碳硅烷和乙酰丙酮铝为原料,在反应装置的裂解柱中加入填料,在常压下合成了聚铝碳硅烷.结果表明:添加填料使合成聚铝碳硅烷的时间缩短46%,聚铝碳硅烷的从1008增大到2436,分子量的分布变窄,—Si—Si—键的含量低;在N_2气氛中,在400℃以下失重减少,在1200℃陶瓷的产率从65%提高到69%;加入填料可促进—Si—Si—链转化为—Si—C—Si—链,制备出的聚铝碳硅烷纤维在预氧化过程中氧的增重少,预氧化烧成后得到的Si—Al—C—O连续纤维强度为2.1 GPa,在Ar中1800℃烧结可得到致密的SiC(Al)纤维.纤维的结晶行为与不加填料时的类似.     

SiO2/TiO2复合气凝胶的孔道结构研究

为了在常压干燥下制备高比表面积且具有多级孔道结构的SiO2/TiO2复合气凝胶,以正硅酸乙酯、钛酸丁酯为原料,利用低聚体聚合将分相平行引入到溶胶凝胶过程中,获得SiO2/TiO2醇凝胶,并通过溶剂替换技术实现气凝胶的常压干燥制备.不同硅钛比气凝胶的内部结构研究表明:合成的气凝胶是由纳米SiO2和TiO2颗粒分散复合而成的介孔块体,其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si键相互交织.气凝胶的结构变化是分相与溶胶凝胶过程相互竞争的结果.Si含量能显著改善气凝胶的结构,当n(Ti)∶n(Si)为3∶1时,比表面积高达712.2 m2/g,平均孔径为3.36 nm;当n(Ti)∶n(Si)为1.5∶1时,复合气凝胶具有明显双连续孔道,比表面积高,同时孔状结构清晰.     

聚碳硅烷先驱丝的γ射线辐照不熔化特性研究

利用γ射线在空气中辐照聚碳硅烷先驱丝,研究了PCS先驱丝在空气中的辐照不熔化特性。结果表明,PCS在空气中辐照时产生了Si—O—Si、Si—O—C和Si—CH2—Si桥联结构;随吸收剂量的增加,辐照氧化增重率逐渐增大,辐照氧耗G值逐渐降低;先驱丝凝胶点剂量为1.5MGy,凝胶化剂量为4.0MGy;辐照可大幅提高PCS的热解产率,吸收剂量达凝胶化剂量时,PCS热解产率高达86.2%。     

微生物水泥基材料的红外光谱研究

微生物水泥是在节能减排大环境下而研发的一种新型生物水泥。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和红外光谱(IR)分别对微生物水泥基材料的成分、形貌、微观结构进行了研究。TEM分析表明,微生物水泥基材料内部微观结构与化学法浇注的砂颗粒内部微观结构不同。微生物矿化形成的方解石可以胶结松散颗粒,而化学法形成的方解石与松散颗粒之间存在孔隙,不能胶结松散颗粒;IR分析表明,微生物水泥基材料中的Si—O键和C—O键频率均发生红移,而化学法浇注的砂颗粒中Si—O键和C—O键频率未发生改变,另外,化学法浇注的砂颗粒中Si—O键与单纯石英砂中的Si—O键频率相同。