專利名稱：新型耐高溫苯乙炔封端聚(乙炔基-硅烷)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫及抗熱氧化聚合物，特別涉及主鏈含有硅原子及乙炔基 的有機一無機雜化聚合物，其主鏈由Si-C與C E C組成，單官能團苯乙炔基化合物對聚 合物進行封端。乙炔基在光、熱或引發(fā)劑作用下發(fā)生固化交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 進一步在高溫作用下形成陶瓷結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
分子主鏈中含有π電子體系和硅原子交替排列的有機硅聚合物已成為材料學(xué) 研究的一個新領(lǐng)域，這類聚合物不僅可用作半導(dǎo)體和光學(xué)等功能材料，還可作為耐高溫 基體樹脂及碳化硅前驅(qū)體，因此在航空航天領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。其中分子結(jié)構(gòu)中 同時含有Si-C和C E C的聚碳硅烷近年來一直是廣大科研工作者的研究熱點，這類材 料不僅兼具無機物和有機物的特性，還具有單一無機物和有機物無法比擬的獨特性能。 C^C鍵通過Si-C鍵以共價鍵的形式相連，在分子水平上把有機組分和無機組分結(jié)合在 一起，具有優(yōu)異的耐熱性能和介電性能，可以作為耐高溫、透波復(fù)合材料的基體樹脂及 高性能炭一炭復(fù)合材料的炭基體。甲基二苯乙炔基硅烷(簡稱MDPES，ZL02151140.3 ； ZL200510110133.5)、甲基三苯乙炔基硅烷(簡稱MTPES，ZL200510110132.0)和四苯 乙炔基硅烷(簡稱TPES)在氮氣氛圍中的Td5(質(zhì)量損失率為5%的分解溫度)分別為 615°C、695°C和710°C; 800°C質(zhì)量保留率分別為91.1 %、92.9%和93.3%，然而這類材料 在空氣中的熱氧化穩(wěn)定性大幅度下降(如表1所示)，使得這類材料無法滿足航空航天技 術(shù)對耐高溫復(fù)合材料提出的更高要求。本發(fā)明合成了一種新型聚合物苯乙炔封端聚(乙炔基一硅烷)，通過提高聚合 物結(jié)構(gòu)中的硅含量，以提高這類聚合物的抗熱氧化性能。該聚合物結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元由硅 燒一乙炔基組成，由苯乙炔基封端。所述聚合物在光、熱或化學(xué)引發(fā)劑的作用下發(fā)生交 聯(lián)固化反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在高溫作用下，進一步形成陶瓷結(jié)構(gòu)。所述聚合物是先 進復(fù)合材料基體樹脂、陶瓷前驅(qū)體和耐原子氧涂層的最佳人選，在國防、航空、航天等 高端領(lǐng)域中有著極其寬廣的應(yīng)用前景。表1多苯乙炔硅烷的耐熱性能數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種耐高溫及抗熱氧化聚合物苯乙炔封端聚(乙炔基一硅烷)，其具有如下結(jié)構(gòu)式其中(1)艮、R2為氫原子、烷基、芳基；(2)n為的整數(shù)。
2.制備權(quán)利要求1的聚合物的方法，其特征在于所述的方法分二步進行，主要步 驟為(1)第一步反應(yīng)在惰性氣體保護下，將三氯乙烯和苯乙炔的混合物與有機鋰反應(yīng) 得到乙炔基雙鋰和苯乙炔基鋰；(2)第二步反應(yīng)在惰性氣體保護下，將第一步生成的乙炔基雙鋰和苯乙炔鋰混合 物與二鹵硅烷發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，得到最終目標(biāo)產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于三氯乙烯與有機鋰的摩爾比為1 (3 4)；苯乙炔與有機鋰的摩爾比為1 (1 2); 二鹵硅烷與三氯乙烯的摩爾比為
4.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于三氯乙烯和苯乙炔混合物與有機鋰反應(yīng)溫 度為-30°C 20°C，反應(yīng)時間為1 6小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于第一步反應(yīng)生成的乙炔基雙鋰和苯乙炔鋰 混合物中鋰與二鹵硅烷中鹵素的摩爾比為1 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于乙炔基雙鋰和苯乙炔鋰混合物與二鹵硅烷 的反應(yīng)溫度為_5°C 25°C，反應(yīng)時間1 12小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于有機鋰試劑為烷基或芳基，優(yōu)先選擇為丁 基鋰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型聚合物苯乙炔封端聚(乙炔基—硅烷)及其制備方法。該聚合物以二鹵硅烷、苯乙炔、三氯乙烯和有機鋰為原料，在惰性氣體的保護下分二步反應(yīng)制備而得。第一步在惰性氣體保護下，將三氯乙烯和苯乙炔的混合物與有機鋰反應(yīng)得到乙炔基雙鋰和苯乙炔基鋰；第二步在惰性氣體保護下，將第一步生成的乙炔基雙鋰和苯乙炔鋰混合物與二鹵硅烷發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，得到最終目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明使用的原料來源易得，工藝流程簡單，操作工藝可行。本發(fā)明制得的聚合物在熱或化學(xué)引發(fā)下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成耐高溫及抗熱氧化性能優(yōu)異的熱固性材料，進一步加熱可形成陶瓷結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所制得的聚合物可用作先進復(fù)合材料的基體樹脂、耐高溫涂層以及陶瓷前驅(qū)體。
文檔編號C08G77/60GK102010510SQ20101051373
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者倪禮忠, 周權(quán), 王子昂 申請人:華東理工大學(xué)