一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及轻工、化工材料的技术领域，特别是涉及一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂及其制备方法和应用，该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂，由于掺杂了硼原子，且引入了苯基，从而使得该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂具有优异的耐腐蚀性能。而且本发明专利技术制备的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂清漆可耐温度为550℃~600℃，在550℃~600℃中煅烧3h，涂膜不但不脱落，反而变得更加致密且光滑。本发明专利技术的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，具有方法简单，能够适用于大规模生产的特点。该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂能够用作耐高温耐腐蚀涂料的基体树脂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轻工、化工材料的
，特别是涉及一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
据报道我国已在20世纪90年代初研制开发了耐温500~800℃的耐温涂料。在二十一世纪的今天，随着科学技术，尤其是国防和尖端技术的发展，人们对产品的耐热性提出了更高的要求。目前生产的耐高温树脂因在高温下会氧化裂解，以致膜层脱落，已不能满足特殊的高温要求。因此，突破传统耐高温涂料的工艺和技术，推动新型耐高温涂料的设计、研究和发展，制备更优异的耐高温材料，是极为必要而且是十分迫切的。有机硅树脂是热固性树脂，具有优异的热氧化稳定性，耐热性能远远高于一般有机树脂。有机硅树脂具有高的热分解温度，在200~250℃下长期使用不分解、不变色；常温下长时间放置其性能稳定，不会自我聚合、固化、变色等，交联固化后能耐350~500℃高温。对有机硅树脂进行耐热改性或添加耐热填料后，则能耐更高温度。甲基、乙基等能赋予硅树脂热稳定性、耐电弧性、脱模性、憎水性等，而排在前面的如苯基，则能赋予硅树脂良好的氧化稳定性和在一定温度范围内破坏高聚物结晶性。一般来讲都可以通过对产品性能的需求，在制备硅树脂时通过引入不同的有机硅烷单体和不同数量的有机基来控制。在有机硅树脂的合成中，硅树脂的交联度R/Si（代表硅树脂中有机基团与硅原子数目的比值）是重要的参数，其中R为与Si原子相连的不含活化官能团的有机基团，如甲基、乙基、丙基、辛基或苯基等。有机硅树脂的性能与R/Si值的大小有密切的联系，比如硅树脂的干燥性、漆膜硬度、柔软性、热失重及耐热开裂性均与R/Si值有关。若参与反应的均为二官能度的硅氧烷单体，则R/Si值为2，产物为分子量较小的直链硅油；若参与反应的均为三官能度或四官能度的硅氧烷单体，则R/Si的值为1，可能引起交联密度太高、反应速度太快而容易使反应不均衡，从而导致制备的产物为固体粉末状，且不溶于溶剂中。一般来讲，二官能团的单体能增进柔韧性，三官能团的单体能提高交联度，四官能团的单体能改善常温干燥性。显然，制备可用于作为清漆的硅树脂，R/Si的合适的范围在1~2之间。通常情况下，R/Si值较小时，硅树脂的干燥性比较好，而且此时热失重小、漆膜坚硬，但树脂的柔软性会有所降低，且漆膜变脆。一般来讲，涂料用硅树脂的R/Si值要小于1.5。另外，由于人们对耐高温涂料的耐热性提出了更高的要求，因此，耐高温涂料用的有机硅树脂，除了要求具有耐高温特性外，还需要具备较好的耐腐蚀性、易固化特性等性能。然而，现有技术中的有机硅树脂，存在耐腐蚀性不好的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种耐腐蚀性优异的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂。本专利技术的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种耐腐蚀性优异的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法。本专利技术的目的之三在于针对现有技术中的不足之处而提供一种将耐腐蚀性优异的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂用作耐高温耐腐蚀涂料的基体树脂的应用。为达到上述目的之一，本专利技术通过以下技术方案来实现。提供一种耐腐蚀性优异的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂，具有式I表示的结构：式I其中：R1为甲基；          R2为正辛基或苯基；          R3为苯基；所述柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的重均分子量为2200~3300，平均聚合度为11~20。为达到上述目的之二，本专利技术通过以下技术方案来实现。提供一种耐腐蚀性优异的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，它包括以下步骤：步骤一，水解反应：先将硅烷单体组合物、硼酸和有机溶剂混合，然后加入催化剂和去离子水，在一定温度下水解反应一定时间，得到一定水解率的水解液；步骤二，缩聚反应：将步骤一得到的水解液通过减压蒸馏进行缩聚反应，所述缩聚反应分两个不同反应温度和反应时间的反应阶段进行，得到柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂。上述技术方案中，所述步骤一的水解反应中，所述硅烷单体组合物为摩尔比是4~6:2~4:5~8的二甲基二乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷三种的组合物，或为摩尔比是3~4:1的二甲基二乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷两种的组合物。上述技术方案中，所述步骤一的水解反应中，所述硅烷单体组合物与所述硼酸的摩尔比为5~10:1。上述技术方案中，所述步骤一的水解反应中，所述有机溶剂为无水乙醇，所述无水乙醇与所述硅烷单体组合物的体积比为1~3:2~4。上述技术方案中，所述步骤一的水解反应中，所述去离子水的用量占所述硅烷单体组合物完全水解所需的去离子水用量的摩尔百分比为60%~80%。上述技术方案中，所述步骤一的水解反应中，所述催化剂为摩尔浓度是0.5mol/L~2mol/L的盐酸；所述盐酸的用量占所述硅烷单体组合物的体积百分数为1%~3%。上述技术方案中，所述步骤一的水解反应中，所述水解反应的温度为60℃~70℃，所述水解反应的时间为2小时~3小时；所述水解率为60%~80%。上述技术方案中，所述步骤二的缩聚反应中，所述缩聚反应分为第一反应阶段和第二反应阶段；所述第一反应阶段的反应温度为60℃~70℃，所述第一反应阶段的反应时间为2小时~3小时；所述第二反应阶段的反应温度为120℃~135℃，所述第二反应阶段的反应时间为1小时~3小时。为达到上述目的之三，本专利技术通过以下技术方案来实现。提供一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的应用，上述所述的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂以及上述所述的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法制备的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂用作耐高温耐腐蚀涂料的基体树脂。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术提供的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂，由于掺杂了硼原子，且引入了苯基，从而使得该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂具有优异的耐腐蚀性能，该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂制备的涂层的腐蚀电位为-0.700 V~ -0.650 V；且该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂制备的涂层分别在耐水、耐盐水（3%NaCl）、耐酸（5%H2SO4）、耐碱（5%NaOH）90天后均不起泡、不脱落；且该柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂制备的涂层在耐冷热交替100个循环后不起泡、不开裂、不脱落。（2）本专利技术提供的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂比一般的有机硅树脂具有更优异的耐高温性，一般的有机硅树脂清漆可耐温度为200℃~250℃，而本专利技术制备的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂清漆可耐温度为550℃~600℃，在550℃~600℃中煅烧3h，涂膜不但不脱落，反而变得更加致密且光滑。（3）本专利技术提供的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，所制备的柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂具有优异的耐高温性能和耐腐蚀性能。（4）本专利技术提供的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂，其特征在于：具有式I表示的结构：式I其中：R1为甲基；          R2为正辛基或苯基；          R3为苯基；所述柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的重均分子量为2200~3300，平均聚合度为11~20。

【技术特征摘要】
1.一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂，其特征在于：具有式I表示的结构：
式I
其中：R1为甲基；
          R2为正辛基或苯基；
          R3为苯基；
所述柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的重均分子量为2200~3300，平均聚合度为11~20。
2.权利要求1所述的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一，水解反应：先将硅烷单体组合物、硼酸和有机溶剂混合，然后加入催化剂和去离子水，在一定温度下水解反应一定时间，得到一定水解率的水解液；
步骤二，缩聚反应：将步骤一得到的水解液通过减压蒸馏进行缩聚反应，所述缩聚反应分两个不同反应温度和反应时间的反应阶段进行，得到柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂。
3.根据权利要求2所述的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一的水解反应中，所述硅烷单体组合物为摩尔比是4~6:2~4:5~8的二甲基二乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷三种的组合物，或为摩尔比是3~4:1的二甲基二乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷两种的组合物。
4.根据权利要求2所述的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一的水解反应中，所述硅烷单体组合物与所述硼酸的摩尔比为5~10:1。
5.根据权利要求2所述的一种柔性与刚性链交互的含硼有机硅树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一的水解反应中，所述有机溶剂为无水乙醇，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝志峰，王丹，林国涛，吴雅红，余倩，余坚，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44