[发明专利]一种骨架结构中含有锆的耐高温锆硅树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的一种骨架结构含有锆元素的锆硅树脂及其制备方法，这种锆硅树脂可用作耐高温涂料的填料或者作为基体树脂。

背景技术

有机硅树脂是具有三维结构的相对低摩尔质量的聚合物。他们具有非常多的用途，如应用于自粘合剂领域，以及作为消泡剂、脱模剂、油漆添加剂等等应用于其他领域中。

硅氧烷树脂是有机硅树脂中的一种，一般被称为MQ树脂，可溶于芳香族的溶剂中。MQ树脂主要由M单元和Q单元构成，其中M指代R₃SiO_1/2单元，Q指代SiO_4/2单元；MQ树脂也可以含有D单元和T单元，其中D指代R₂SiO_2/2单元，T指代RSiO_3/2单元；其中，所述的R是烃基、并且包括1-8个碳原子的基团，例如烷基，如甲基、乙基、和异丙基；烯基，如乙烯基、烯丙基、丙烯基、己烯基；和环脂肪族基团，如环戊基和环己基。由于有机基团与硅的含量比可以在一定范围内变化，通过调节其比值，该硅氧烷树脂可以是流动的液体，或者是坚硬的固体。

在耐高温防腐涂料中，使用有机硅树脂涂料最为普遍，这是因为有机硅树脂具有优良的耐候性、耐热性、保光性、抗酸雨性、抗沾污性、防潮、憎水、电气绝缘、耐高低温、化学稳定等性能，其中有些品种还具有耐辐射、耐油和耐溶剂等特性。有机硅树脂的耐热性源于：(1)在有机硅树脂中Si-O键的共价键能(443.7kJ/mol)比普通高聚物中C-C键的共价键能(357.7kJ/mol)大；(2)在Si-O键中硅原子和氧原子的相对电负性的差数大，因此Si-O键极性大，有51％离子化倾向，对Si原子上连接的烃基有偶极感应影响，提高了所连烃基对氧化作用的稳定性，比普通有机高聚物上这种相同基团的稳定性要高得多；也就是说：Si-O-Si链对所连烃基基团的氧化能起到屏蔽作用；(3)在有机硅树脂中硅原子和氧原子形成d-p键，增加了高聚物的稳定性及其键能也增加了其热稳定性；(4)普通高聚物的C-C主链受热氧化、很易断裂成低分子物；而有机硅树脂中硅原子上连接的烃基受热氧化后，生成的是高度交联更加稳定的Si-O-Si链，能防止其主链的断裂降解；(5)在受热氧化时，有机硅树脂表面生成了富含Si-O-Si链的稳定保护层，减轻了对高聚物内部的影响；因此，有机硅树脂的热裂解温度较高。

发明内容

本发明的技术目的在于针对上述有机硅树脂的技术现状，提供一种有机硅树脂新材料，该树脂材料具有较现有的有机硅树脂材料更加优异的耐高温性能。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种骨架结构中含有锆的耐高温锆硅树脂，其结构式为：

(R₂SiO₂/₂)_a(RSiO₃/₂)_b(SiO₄/₂)_c(ZrO₄/₂)_d(X)_e

式中，a、b、c、d分别表示结构单元R₂SiO_2/2(即D单元)、RSiO_3/2(即T单元)、SiO_4/2(即Q单元)、ZrO_4/2以及X的结构单元数；其中，a是0或正整数；b是正整数；c是0或正整数；d是正整数；e是正整数；

R独立地表示取代或者未取代的一价烃基，其可以选用但不限于是烷基、芳基或卤代烷基；

X选自硅氧烷基团-Si(OH)₃、-R^mSi(OH)₂、-R^m₂SiOH、-R^m₂SiORⁿ、-R^mSi(ORⁿ)₂、-Si(ORⁿ)₃中的一种；其中，R^m独立地代表一价的烃基基团；Rⁿ独立地代表烷基基团。

上述技术方案中：

所述的R选用烷基时，烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等；

所述的R选用芳基时，芳基包括但不限于苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等；