碳硼烷-氟硅聚合物的合成与性能研究
氟硅聚合物具有优异的物理机械性能、耐油性及耐化学介质性，使用温度范围较宽，但一般不超过250℃，限制了氟硅聚合物作为密封剂、胶黏剂等在高温领域的应用，可向聚合物主链中引入耐热基团来提高氟硅聚合物的耐高温性能。碳硼烷由于特殊的笼状结构，具有优异的耐高温性能，被应用于耐高温聚合物的制备。 本研究主要内容包括：⑴以m-碳硼烷为原料，合成了四种侧基分别为二甲基、甲基三氟丙基、甲基乙烯基和甲基苯基的m-碳硼烷二硅醇，并通过IR、1HNMR、DSC等表征手段证实了这四种碳硼烷二硅醇的成功合成。⑵以双（二甲氨基）二甲基硅烷和异氰酸苯酯以原料，在无水无氧、高纯氩气保护下，以无水乙醚为溶剂，在-10℃下合成了双（N，N-二甲氨基-N'-苯基脲基）二甲基硅烷;以四氢吡咯、二氯硅烷及异氰酸苯酯为原料，在无水无氧、高纯氩气保护下，合成了侧基分别为甲基和三氟丙基的双(N-吡咯烷基-N'-苯基脲基)二烷基硅烷，并通过IR、1HNMR证实了这三种双脲基硅烷的成功合成。⑶通过浓H2SO4催化D3F和D4进行阳离子开环聚合，合成了氟硅均聚物P1和氟硅共聚物P2，研究了反应温度、催化剂用量、反应时间等因素对氟硅均聚物的分子量及其分布的影响，并通过IR、1HNMR证实了这两种聚合物的成功合成。⑷以m-碳硼烷、m-碳硼烷二硅醇、双氨基硅烷和双脲基硅烷为原料，分别采用水解法、高温缩聚法、低温缩聚法合成了侧基含有甲基、三氟丙基、乙烯基、苯基的主链型碳硼烷-硅氧烷聚合物P3～P14，通过IR、1HNMR、GPC等表征手段证实了这几种聚合物的成功合成。与高温缩聚法相比，低温缩聚法有利于生成更高分子量的碳硼烷-硅氧烷聚合物。⑸对碳硼烷-硅氧烷及碳硼烷-氟硅聚合物在N2中的热失重性能进行了研究。结果表明，在硅氧烷聚合物主链中引入碳硼烷基团，可以显著提高聚合物的热稳定性，初始分解温度提高，残炭率增加;聚合物主链中硅氧链节数越多，碳硼烷对主链中Si-O键的屏蔽作用越弱，初始分解温度降低;侧基种类影响碳硼烷-硅氧烷聚合物的热失重性能，与侧基全为甲基相比，引入乙烯基和苯基能显著提高聚合物的耐热性，初始分解温度和残炭率大幅提高。三氟丙基含量的增加导致聚合物的耐热性能下降，残炭率降低。⑹分别对碳硼烷-氟硅聚合物P5和碳硼烷-有机硅聚合物P7在氮气和空气中的热失重进行了分析。空气中聚合物的初始分解温度低于在氮气中的初始分解温度，侧基断裂与氧化形成Si-O-Si交联结构相互影响，导致热失重速率发生变化;高温时碳硼烷结构破坏，在O2作用下形成B-O键，不再进一步降解，导致了热失重曲线的增重现象。
氟硅聚合物;聚合物链;笼状结构;高温性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
齐士成
2015
中文
O634.41;O631.22
115
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）