[发明专利]一种耐高温含硼硅树脂的制备方法

说明书

一种耐高温含硼硅树脂的制备方法，它涉及树脂领域，本发明要解决改性硅树脂，尤其是含硼硅树脂的制备方法复杂，耐热性不理想的问题。本发明将硼酸与甲基三甲氧基硅烷混合，进行二个阶段反应，然后将反应产物进行烘干，即得。本发明采用溶胶‑凝胶法制备一种具有高耐热能力的硅树脂，制备过程简单，可复现性良好，且通过形成在硅树脂中的Si‑O‑B键提升其耐温能力。本发明的方法高温热解时无晶态物质析出，耐热性能良好，适合中试放大生产。本发明应用于航空，航天和民用领域。

技术领域

本发明涉及树脂领域，具体涉及一种耐高温含硼硅树脂的制备方法。

背景技术

硅树脂是Si-O-Si键键形成主链、R1R2SiO-(R1，R2是烷基或者芳香基)为结构单元的、硅原子上至少连接一个含有机基团的高聚物，硅树脂具有优异的耐热性能、耐寒性能、电性能和耐候性等，受到研究者们的关注。随着航空，航天和民用领域对于硅树脂性能的要求越来越高，其中含硼硅树脂因具有优异的耐热性能，可以成为优良的耐高温胶粘剂、耐高温涂料和耐高温阻燃剂等，从而受到诸多学者的青睐。相比于其余改性硅树脂的方法，通过掺杂B原子提高硅树脂的耐热性能日渐成为人们研究的热点，但随之而来得到是制备工艺的复杂化。如在专利号为CN201210461157.5的文献中，广东工业大学郝志峰等人利用溶胶-凝胶的方法制备了含硼硅树脂，虽然耐热性能较为理想，但其制备反应物较多，工艺方法较为复杂，且在200℃左右发生5％左右质量损失。如2015年广东工业大学的王丹等人按照R/Si＝1.3，用水量60％下采用溶胶-凝胶方法制备了含苯基的含硼硅树脂，其耐热性能得到提高，低温下无剧烈分解，在800℃时，热解产物不到60％质量留存。如在专利号为CN201610362812.X的文献中，航天材料及工艺研究所的冯志海等人采用“一锅法氨解法”制备含硼硅树脂，其制备的硼硅树脂耐热性能得到提高，在800℃时，热解产物剩余率为75％左右。2017年哈尔滨工业大学的王盼等人以溶胶-凝胶法，制备了含硼硅树脂，其单体原料为甲基三乙氧基硅烷与硼酸，制备的含硼硅树脂在120℃就发生了10％左右的质量损失，其在800℃高温下质量剩余质量为80.5％。反应过程中需通氮气，条件苛刻，反应物与反应产物多，工艺过程较繁杂。目前较少有报道既能制备耐热性较佳，且制备工艺简单的含硼硅树脂。

发明内容

本发明的目的是为了解决改性硅树脂，尤其是含硼硅树脂的制备方法复杂，耐热性不理想的问题，而提供一种耐高温含硼硅树脂的制备方法。本发明采用溶胶-凝胶法制备一种具有高耐热能力的硅树脂，制备过程简单，可复现性良好，且通过形成在硅树脂中的Si-O-B键提升其耐温能力。

本发明的一种耐高温含硼硅树脂的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

(1)将硼酸与甲基三甲氧基硅烷按Si、B的摩尔为1：0.1～1.0的比例进行混合，混合后转移至反应器中；

(2)反应采用水浴加热，在搅拌速度为200r/min～800r/min、反应温度为50℃～70℃的条件下采用冷凝回流方式反应2h～6h，完成第一阶段反应；

(3)将完成第一阶段反应的反应物继续在80℃～90℃条件下反应0.5h～2h，完成第二阶段反应；

(4)将步骤(3)反应产物转移至容器内，随后将反应物置于80～100℃温度下烘干24h～48h；即完成所述的耐高温含硼硅树脂的制备。

进一步地，步骤(1)中硼酸与甲基三甲氧基硅烷按Si、B的摩尔为1：0.2～0.8的比例进行混合。

进一步地，步骤(1)中硼酸与甲基三甲氧基硅烷按Si、B的摩尔为1：0.3～0.6的比例进行混合。

进一步地，步骤(1)中硼酸与甲基三甲氧基硅烷按Si、B的摩尔为1：0.4～0.5的比例进行混合。

进一步地，步骤(2)中水浴加热中的水浴中水的液面高于反应器中反应液的液面高度。