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。     

含硼多乙烯基有机硅树脂的制备及耐热性能研究

以二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和4-联苯硼酸为原料,采用水解-缩合的方法制备不同硼含量的苯基乙烯基杂化硅树脂预聚体(BSiR),并与含氢硅油交联剂在铂催化剂作用下硅氢加成固化得到新型的耐高温有机硅材料-聚硼硅氧烷(PBS)。采用红外光谱、核磁共振、凝胶渗透色谱、热重分析等方法对杂化硅树脂预聚体和固化物进行表征,考察了反应时间、反应温度、组分比例等因素对合成的影响。结果表明,反应温度75℃,反应时间6 h,合成硅树脂的重均相对分子质量Mw为80 246 g/mol,数均相对分子质量Mn为99 437 g/mol,分布宽度D值为1.24。以该硅树脂预聚体为基料制备的固化物在500℃下失重仅5%。     

LED封装用有机硅树脂的合成

采用水解-缩聚法,以苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷为原料,以乙烯基双封头(VV)为封端剂,以盐酸为催化剂,合成了具有高折射率的苯基乙烯基硅树脂,利用FT-IR、核磁共振、热重分析等对产物进行表征。研究了苯基含量对产物折射率的影响,将制得的苯基乙烯基硅树脂与苯基含氢硅树脂按一定比例硫化成型,制得适用于LED封装的有机硅树脂。研究结果表明:苯基用量为40.5%(摩尔百分数)时,制得的苯基乙烯基硅树脂的折射率为1.5370,热稳定性良好,固化后产物的性能最佳,透光率大于90%,符合LED封装要求。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2/加成型硅树脂杂化纳米复合材料的性能研究

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为水解前驱体、盐酸为催化剂、冰乙酸为催化剂合成出纳米TiO2溶胶,利用偶联剂KH570对纳米TiO2溶胶进行表面接枝改性,将经过表面接枝改性的纳米TiO2溶胶真空脱溶剂后与硅树脂预聚体进行原位复合,制备出透明的有机-无机杂化硅树脂复合材料。对溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/加成型硅树脂杂化复合材料的合成机理进行了研究与探讨,通过测试硅树脂杂化复合材料的黄色指数、透光率和折射率考察了不同形态、不同含量纳米TiO2对硅树脂抗紫外老化及光学性能的影响。结果发现:当纳米TiO2凝胶的质量分数为5%时硅树脂杂化复合材料在可见光区的透光率达到99%,折射率达到最大值1.53,并且具有良好的耐紫外老化性能。     

LED封装用有机硅树脂材料的制备及性能

制备了乙烯基苯基硅油、含氢硅树脂及乙烯基硅树脂,在铂催化剂的作用下,乙烯基苯基硅油、含氢硅树脂及乙烯基硅树脂按照一定比例混合后于150℃固化1h制得封装用有机硅树脂材料,并对硅树脂材料进行了红外光谱、光透过率、折射率、表观粘性、高低温稳定性及耐热性能表征。结果表明,固化制得的硅树脂材料具有高折光率(>1.54)、高透光率、良好的耐热性及热冲击稳定性,可用于LED封装材料。     

苯基MTQ硅树脂的制备及性能

通过共水解缩聚方法制备得到由单官能度Si-O链节(M链节)、三官能度Si-O链节(T链节)和四官能度Si-O链节(Q链节)构成且有不同M∶T∶Q链节比值、不同分子量及不同苯基含量的改性有机硅树脂。随苯基含量增加,树脂折射率增大,当苯基含量为0.39时,树脂折射率达到1.5117。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对树脂进行了表征,计算得到M∶T∶Q比值;采用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)及热重红外联用仪(TGA-IR)对惰性气氛中硅树脂的热稳定性、热降解过程及热降解产物结构进行了研究,MTQ硅树脂降解过程分为3个阶段,随苯基含量增加,热稳定性提高;经高温处理后,MTQ硅树脂完全转变为无定型的SiO2。     

PVDF/TiO2杂化超滤膜的制备与表征

钛酸丁酯(TBT)直接加入到铸膜液中,在相转化成膜的同时,膜液中的TBT发生水解反应,从而制备出有机-无机杂化膜.实验中制备出不同TiO2含量的PVDF/TiO2杂化膜,研究了添加剂含量对杂化膜的水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率和接触角的影响,并通过SEM、EDS和DSC对膜结构进行表征.研究结果显示:杂化膜较未加入TBT的膜的性能有所改善,当TBT加入量为5.7%(质量分数)时,膜的水通量增加了1倍而截留率保持在90%以上;同时TBT对膜结构也有一定影响:杂化膜中海绵状孔减少,指状孔增多;TBT的水解产物部分存留在杂化膜中.     

高折射率苯基硅树脂固化性能的研究

通过烷氧基硅烷共水解-缩合合成一系列不同乙烯基含量、苯基基团含量的乙烯基硅树脂及含氢硅树脂,并考察了铂催化剂对固化时间的影响,同时研究了乙烯基含量、含氢量与乙烯基摩尔比、苯基基团含量对硅树脂产品硬度的变化趋势。结果表明:增加铂催化剂含量可显著缩短固化时间;乙烯基含量、含氢量与乙烯基摩尔比对固化产物的硬度影响较大,乙烯基含量越高固化后硬度越大,随含氢量与乙烯基摩尔比的增大,产品的硬度先增大后减小;采用同一含氢硅树脂时,产品硬度随着苯基基团含量的增大显著提高。以期为LED封装胶的固化提供技术指导,对LED封装、有机硅树脂的应用具有重要的实践意义。     

耐高温有机硅树脂的合成

以甲基和苯基烷氧基硅烷为原料,采用水解-缩聚的方法合成了有机硅树脂,并研究了合成硅树脂的工艺条件对硅树脂性能的影响.结果表明,一定配方,水解温度为65℃,反应时间为4～5h时,可合成出易溶于二甲苯、易成膜、适于作涂料基体树脂的有机硅树脂;红外光谱(IR)表明,合成的硅树脂含有端羟基,加入硅氮低聚物后,能室温固化;凝胶渗透色谱(GPC)分析表明,所合成的有机硅树脂分子量在6500左右;热失重(TG)表明,硅树脂有很好的耐热性能,在500℃时的失重仅为7.12%;机械性能及交流阻抗分析表明,300℃下,合成硅树脂所制清漆的机械物理性能及抗渗性能优良,可以用于制备耐高温涂层.     

含亚苯基甲基苯基硅树脂的合成及表征

以甲基、苯基氯硅烷和1,4-二(羟基二甲基硅基)苯为原料,采用水解-缩聚法合成了主链含亚苯基的甲基苯基有机硅树脂,并对其结构和性能进行了研究。红外光谱(FT-IR)和核磁共振(29Si NMR)分析表明,亚苯基被成功引入到硅树脂主链中。差式量热扫描(DSC)分析表明硅树脂为均聚物。热失重(TG)结果表明,在N2氛中,硅树脂在450℃失重约1%,优于普通甲基苯基硅树脂。硅树脂的清漆涂层在300℃下使用时,附着力、抗冲击、柔韧性能仍保持良好。电化学阻抗分析(EIS)结果表明,硅树脂的清漆涂层常温固化后、经300℃的高温烘烤后都具有优良的耐腐蚀性能。     

高折射率苯基乙烯基透明硅树脂的制备与固化性能

以烷氧基硅烷为主要原料,在盐酸催化下通过共水解-升温分水缩聚法合成了高折射率苯基乙烯基透明硅树脂,考察了不同因素对合成的影响;研究了硅氢加成固化产物的耐热性能和光学性能。结果表明:以盐酸溶液为催化剂条件温和,工艺简单;当Ph2Si/PhSi(摩尔比)>3时,DPDS的增加对产物折射率的贡献不大;PDMS加入量少时,体系呈现轻微的浑浊状态;且随着苯基含量的增大,折射率线性增大;合适的加水量和水解温度才能保证合成产物的透明性;盐酸的质量分数为1.25%,水解时间为6h时,能有效降低体系的分水时间,优化合成工艺。固化产物在490℃时热失重为10%,具有良好的耐热性能;n2D5>1.5;透光率>95%(400～800nm,2mm),满足功率型LED封装材料的使用要求。     

聚(间二乙炔基苯-苯基氢硅烷)树脂的合成及性能

以苯基三氯硅烷和间二乙炔基苯为主要原料,采用格氏试剂法制备了一种耐高温硅炔树脂聚(间二乙炔基苯-苯基氢硅烷)(PDBS);通过红外光谱、核磁共振和凝胶渗透色谱进行了结构表征,利用差示扫描量热分析、动态红外、流变分析和热重分析研究了聚合物的固化行为和耐热性能。结果表明,间二乙炔基苯与苯基三氯硅烷摩尔比的增加,能够提高PDBS树脂的相对分子质量。此外,随着树脂中硅含量的增加,其固化温度逐渐降低,热稳定性逐渐提高。PDBS树脂固化起始温度为175℃,其固化物具有良好的耐热性能,氮气氛围中失重5%时的温度(Td5)为627.3℃,1000℃时质量保留率为90.2%。     

聚硅烷改性含硅芳炔树脂的耐热性能研究

含硅芳炔树脂具有优异的耐高温性能,在高温下可形成C/SiC有机无机杂化材料,用聚硅烷对含硅芳炔树脂进行改性以提高其含硅量。采用示差扫描量热(DSC)、红外光谱(FT-IR)分析了改性含硅芳炔树脂的固化行为,采用TGA考察了改性含硅芳炔树脂固化产物及其烧结物的热稳定性能,并用XRD对烧结物进行了分析。研究表明,改性后的含硅芳炔树脂黏度降低、硅含量提高;固化物和烧结物在1200℃下空气中的残留率均提高了40%以上;固化物经1450℃烧结后形成了β-SiC,含聚硅烷30%的改性树脂烧结物中SiC含量达到41%。     

加成型高折射纳米ZrO_2/有机硅杂化涂层的制备和性能研究

以甲基乙烯基二甲氧基硅烷(MVDMS)、二苯基二甲氧基硅烷(DPS)和正丁醇锆为原料,异丙醇为反应介质,采用溶胶-凝胶法制得纳米ZrO_2/乙烯基有机硅杂化树脂。然后在铂催化剂作用下,由乙烯基杂化树脂与苯基含氢硅油通过加成缩合,制得加成型纳米ZrO_2/有机硅杂化涂层。研究了ZrO_2摩尔分数对涂层的光学性能和热稳定性能的影响。结果表明,所有涂层在可见光区的透过率均在99%以上;涂层的折射率随ZrO_2摩尔分数的变化在1.583~1.628内连续可调;涂层的热稳定性随着ZrO_2摩尔分数的增加而降低。树脂的TEM显示ZrO_2粒子均匀分散于杂化树脂中,粒径15nm,无团聚现象。另外,LED灯具的封装结果显示,以ZrO_2摩尔分数为30%的杂化树脂封装的LED出光效率可达125.1%。     

高折射率ZrO2纳米杂化材料的制备与研究

以4,4’-二羟基二苯硫醚和9,9-二(4-羟苯基)芴，环氧氯丙烷为原料，在碱性条件下缩聚合成一种含S元素含芴结构的环氧树脂基体；通过溶胶-凝胶法，以四正丁醇锆为前驱体，以KH560为偶联剂，在基体上原位合成无机纳米ZrO₂粒子，再经过热固化制备出一种具有高折射率的光学纳米杂化材料。通过红外光谱、¹H核磁共振、X射线衍射、纳米粒度仪等手段对杂化材料的结构进行表征，并采用紫外分光光度仪、热重分析仪、椭圆偏振光谱仪对其性能进行了表征与测试。结果表明：ZrO₂粒子在聚合物基体中合成，并以纳米粒度均匀分散，杂化材料具有很好的光学性能，在可见光范围内普遍保持90%以上的透过率，随着ZrO₂含量的增加，杂化树脂折射率呈线性增加，ZrO₂含量在19.33%时，折射率达到1.739。     

活性稀释剂苯基缩水甘油醚对BPF/DEDDM固化体系性能的影响

以苯基缩水甘油醚(PGE)为活性稀释剂,3,3′-二乙基4,4′-二氨基二苯甲烷(DEDDM)为固化剂,研究了PGE用量对双酚F环氧树脂(BPF)/DEDDM固化体系黏度、固化特性、固化物力学性能及热性能的影响。结果表明,PGE的加入有效改善了树脂胶液的黏度,当添加质量分数15%时,30℃树脂胶液的黏度为1034mPa.s,降低了74.3%;PGE的加入对固化特性影响较小,反应级数约为0.88;固化物的拉伸强度和断裂伸长率随PGE质量分数的增加而提高,质量分数15%时,固化物的拉伸强度和伸长率分别为35.3MPa和1.16%,比不加PGE时提高了14.8%和13.7%;耐热性能降低,然而当质量分数大于12.5%后趋于稳定,玻璃化转变温度接近123℃。     

水溶性锆杂化硅树脂浸润剂提高玄武岩纤维的耐热性能

现有玄武岩纤维制成的高温烟气滤袋工作温度为280℃,难以在300℃甚至更高的温度下长期工作。为了提高玄武岩纤维的耐热性能,本文合成了一种水溶性锆杂化硅树脂浸润剂,并用于玄武岩纤维表面改性。用FTIR、TG-DSC、SEM、AFM、DCA及拉伸实验对锆杂化硅树脂及改性纤维进行了微观结构和性能表征。结果表明：锆杂化硅树脂的初始热分解温度为323～360℃;浸润后的玄武岩纤维表面包裹着一层致密、均匀的硅树脂膜,这层膜增大了纤维表面的粗糙度和表面积,提高了纤维的表面能,改变了纤维的表面结构,修复了纤维的表面微缺陷;力学测试表明：浸润后的纤维在300℃热处理2 h后,最优断裂强力值为376.0 N,断裂伸长率为2.647%,优于未被浸润纤维(287.8 N、1.932%)的相关性能。因此,锆杂化硅树脂浸润剂可显著提高玄武岩纤维的耐热性能。     

硼掺杂四面体非晶碳薄膜的光学特性研究

采用过滤阴极真空电弧技术制备了不同硼含量的掺杂四面体非晶碳薄膜(ta-C:B)。使用椭偏仪和紫外-可见光分度计测试了薄膜的折射率、消光系数、透过率和反射率。结果表明,硼含量小于2.13%时,硼含量增加,薄膜折射率缓慢增大;消光系数基本保持不变。当硼含量继续增加到3.51%和6.04%时,折射率分别迅速增加至2.65和2.71,相应的消光系数增大至0.092和0.154;而薄膜的光学带隙从2.29eV缓慢减小至1.97eV,后又迅速降至1.27eV。同时ta-C:B膜的透过率逐渐减小,反射率逐渐增大,表明硼的掺入降低了薄膜的透光性能。ta-C:B膜光学性能的变化,除了与sp3杂化碳的含量有关外,还取决于薄膜中sp2杂化碳的空间分布特点。     

聚二甲基硅氧烷/苯基MDQ硅树脂杂化体系的流变特性

采用哈克旋转流变仪对聚二甲基硅氧烷(PDMS)和苯基MDQ/PDMS杂化体系的流变性能进行研究,结果表明,在低剪切速率,PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系均表现出牛顿流体行为,当剪切速率增加至某临界值γc时,PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系均表现出剪切变稀现象;增加苯基MDQ硅树脂含量会导致γc值减小,升高温度则使γc值增大;PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系的黏度与温度之间的关系可用Arrhenius方程进行描述,计算结果显示,与PDMS相比,杂化体系具有更高的流动活化能。     

聚(二乙炔基苯-硅烷-硼烷)树脂的合成及性能

从分子结构设计出发,采用二乙炔基苯、苯基二氯硼烷和甲基氢二氯硅烷为主要原料,采用格氏试剂法合成了一种耐高温硼硅炔有机-无机杂化树脂聚(二乙炔基苯-硅烷-硼烷)(PASB)。采用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和GPC对其结构进行了表征,利用DSC和TGA研究了聚合物的固化反应行为和耐热性能,讨论了结构中不同硅硼含量与产物性能之间的依赖关系。结果表明,PASB树脂常温下黏度适中,可以在较低的温度下发生固化交联反应,具有良好的加工性能。其固化物具有良好的耐热性,在N2气氛下失重5%时的温度(Td5)均高于600℃,1000℃的质量保留率大于85%。