[发明专利]一种新型硅氮烷-二乙炔基苯胺硅烷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种新型硅氮烷及其制备方法，特别涉及一种二乙炔基苯胺硅烷及其制备方法。

背景技术

含硅聚合物由于在耐高温材料、介电材料及陶瓷基复合材料等方面的潜在用途，成为新材料开发的热点。在高温状态下，聚合物中的Si原子可以与其他原子形成热稳定的SiC、Si₃N₄及SiO₂结构，因此含硅聚合物具有极高的热稳定性，在航空航天领域具有广泛的应用前景。近年来，在分子链中同时含有硅氢键和碳碳叁键的有机硅聚合物不断被报道(JojiOhshita，Akihiro Shinpo，Atsutaka Kunai，et al.Macromolecules，1999，32：5998～6002；Masayoshi Itoh，Kohji Inoue，Kenji Iwata，Macromolecules，1997，30：694～701)。在高温下，此类聚合物中的碳碳叁键和硅氢键之间发生硅氢加成反应，碳碳叁键之间发生Diels-Alder反应，在这两种反应的共同作用下，形成了热稳定性极高的网络结构(Kuroki S.，Okita K.，ItohM.Macromolecules 1998，31：2804～2808)，因此，此类聚合物的耐高温性能优异。Si-N键热稳定性比较高，硅氮烷的耐热性好，可用作耐热性材料。迄今为止，国内外对于硅氮烷聚合物的研究还仅限于陶瓷前驱体、橡胶耐热改性、发光材料及耐热涂层等方面，对其作为耐高温复合材料树脂基体方面的研究未见报道。

发明内容

本发明从分子结构设计出发，用乙炔基苯胺和二氯硅烷为原料合成了既含有乙炔基，又含有Si-N键的化合物。该化合物中，乙炔基在加热条件下可发生交联反应，形成网络聚合物；同时，聚合物在高温下，表面可陶瓷化，形成SiC、Si₃N₄复相陶瓷，在高温下具有极高的质量保留率。它可用作耐高温复合材料、耐烧蚀材料、陶瓷前驱体等。

本发明所合成的化合物二乙炔基苯胺硅烷的结构式为：

其中，乙炔基苯胺的结构为邻位、对位、间位；R₁、R₂为H、CH₃、C₆H₅、碳原子数为1-10的烷基或烯烃基。

本发明以乙炔基苯胺、二氯硅烷为原料，三乙胺或吡啶为缚酸剂，有机溶剂如：碳原子数为6-12的烷烃、芳香烃、四氢呋喃、乙醚等中的一种或混合溶剂为溶剂，合成二乙炔基苯胺硅烷。

技术路线如下所示：

其中，乙炔基苯胺的结构为邻位、对位、间位；R₁、R₂为H、CH₃、C₆H₅、碳原子数为1-6的烷基或烯烃基。

本发明二乙炔基苯胺硅烷的制备方法如下：

(1)在惰性气体保护下，将二氯硅烷与有机溶剂(二氯硅烷与有机溶剂体积比为1∶1-10)混合的溶液，滴加到乙炔基苯胺与有机溶剂及三乙胺的混合溶液中(乙炔基苯胺与有机溶剂体积比为1∶1-8)，其中二氯硅烷与三乙胺的摩尔比为1∶2。控制滴加速度，滴加过程中体系温度保持为-30-15℃。滴加完毕后，体系温度控制在温度为-10-50℃，反应1-8小时。

(2)反应结束，将所得物抽滤，取滤液，置于旋转蒸发仪中蒸除溶剂，得到浅色粘性液体或固体，即为二乙炔基苯胺硅烷。

本发明通过二氯硅烷和乙炔基苯胺进行胺解反应，从而将乙炔基和Si-N键引入分子链中，氯硅烷的胺解反应易进行，反应条件易控制，工艺流程简单，操作简便易行。本发明所制得的二乙炔基苯胺硅烷为浅色粘性液体或固体。其高温固化物具有良好的耐高温性能。其可适用于制备耐高温涂层、耐烧蚀材料、高性能复合材料及陶瓷前驱体等多种用途。

具体实施方式

结合实施进一步说明本发明的技术解决方案：

实施例1：制备二乙炔基苯胺硅烷(乙炔基苯胺的结构为间位；R₁、R₂分别为H、CH₃)