脲基硅烷的制备及表征
有机硅聚合物具有很好的耐高低温、疏水、耐老化、耐候等优异性能，应用于国防、生活等各方面，已成为适应时代要求，发展快速，具有发展前途的绿色材料。有机硅聚合物的合成方法主要分为两类，一类是以两端带有活性基团硅烷的直接缩聚，一类是环硅氧烷的开环聚合。直接缩聚因其反应不好控制，工业上主要是以开环聚合为主，若要制备特种耐高温的有机硅聚合物，比如向硅氧烷主链引入耐热基团，开环聚合是达不到的。本论文采用二硅醇和活性的脲基硅烷进行缩聚反应，可以很好地解决上述困难，对缩合所用单体脲基硅烷的制备进行了深入探究。 论文主要工作如下: 1.采用阴离子反应和氯硅烷氨解两种方法制备双(N-四亚甲基)氨基甲基乙烯基硅烷，通过FTIR、1HNMR对其进行结构表征，证实了双(N-四亚甲基)氨基甲基乙烯基硅烷的成功合成。随后从反应配比、反应溶剂、反应温度、反应时间四个方面来探究影响双(N-四亚甲基)氨基甲基乙烯基硅烷产率的因素，以此确定最佳合成条件。最终确定反应条件是:(1)原料甲基乙烯基二氯硅烷和四氢吡咯的摩尔配比为1∶5;(2)庚烷作溶剂;(3)反应温度为-10～20℃;(4)反应时间为4小时。 2.在无水无氧、高纯氩气环境中，以合成的双(N-四亚甲基)氨基甲基乙烯基硅烷、异氰酸苯酯为原料，进行反应制备双(N-苯基-N'-四亚甲基脲)甲基乙烯基硅烷，且探讨了反应时间、反应配比、反应温度三个方面的因素对双(N-四亚甲基)氨基甲基乙烯基硅烷产率的影响，以此确定最佳合成条件。最终确定反应条件是:(1)反应温度为-10～-20℃(2)异氰酸苯酯与双(N-四亚甲基)氨基甲基乙烯基硅烷配比为2.5∶1;(3)反应时间为3小时; 3.采用不同侧基的二氯硅烷、四氢吡咯、二乙胺作为原料合成不同结构的有机氨基硅烷，接着与异氰酸苯酯进行反应，制备了7种端基或者侧基不同的脲基硅烷，通过FTIR、1HNMR、13C-NMR、MS对其结构进行了表征，通过DSC测试了其熔点。 4.应用二苯基硅二醇与制备的三种脲基硅烷在低温下进行缩聚反应，制备了5种不同有机硅聚合物，通过FTIR、1HNMR、13C NMR、GPC对聚合物进行了结构表征，数据表明聚合物的成功合成。 5.应用TGA对合成的有机硅聚合物进行热性能分析，探讨了不同气氛中的降解机制及初始分解温度、侧基种类和含量对耐热性能的影响，分析结果表明，在氮气、空气环境下聚合物都有很高的初始分解温度和高温残炭率;且在氮气、空气中的分解机制完全不同，氮气中只有一步降解，空气中分两步降解;在空气中聚合物的初始分解温度大多低于氮气中的初始分解温度;在氮气和空气环境中，乙烯基取代的聚合物比二甲基取代的聚硅氧烷耐热性更高，且随着乙烯基含量的增加而变大;苯基的引入使聚合物耐热性能进一步提高。
脲基硅烷;制备工艺;结构表征
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
江盛玲
2016
中文
TQ264
96
2017-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）