[发明专利]一种耐高温聚铝有机硅氧烷及制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温聚铝有机硅氧烷及制备方法。所述聚铝有机硅氧烷的结构式为：制备方法包括：(1)R基硅烷的水解缩合；(2)水解缩合产物在碱的作用下生成二羟基R基硅醇钠；(3)二羟基R基硅醇钠与含铝试剂发生交换降解反应。本发明的聚铝有机硅氧烷具有优异的热稳定性和高温残炭率，高温粘接性能较好，应用范围广。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，进一步地说，是涉及一种耐高温聚铝有机硅氧烷及制备方法。

背景技术

聚硅氧烷是一种主链以硅氧键为主的聚合物，习惯上称有机硅或聚硅醚，可以是线型、环状或交联的聚合物，由于硅氧烷独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的优异性能，其中最突出的就是耐温性。由于硅氧烷主要以Si—O键为主链结构，Si—O键的键能远高于C—C键的键能，所以硅氧烷的热稳定性高，高温下或辐射照射时分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。

为进一步提高硅氧烷的耐温性，可将金属元素引入其分子结构中。19世纪50年代，前苏联的学者K A Andrianov便尝试将铝、钛、硼、铁等元素引入到硅氧烷链，合成了第一个聚金属有机硅氧烷。此后，更多的人对该方向进行了研究，在硅氧烷链中引入金属元素以提高其性能。这些聚合物可作为生产耐热塑料时的粘结剂，也可用作多种聚合物的改性剂，用作聚合物涂料的热稳定剂等。

陈友财,周文君,宋健,张敬礼.聚铝硅氧烷对聚碳酸酯阻燃性能的影响[J].中国塑料,2011,25(09):38-42.报道了一种制备了聚铝硅氧烷阻燃剂的方法，并应用热失重分析、锥形量热分析和极限氧指数测试研究了聚铝硅氧烷对聚碳酸酯(PC)热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚铝硅氧烷可降低PC的热降解速率,提高残炭量。用该方法合成的聚铝硅氧烷空间结构简单，仅仅是将含铝化合物嵌段聚合在有机硅分子链中，并未将铝元素引入硅氧烷单体中，因此相比传统聚硅氧烷，该聚铝硅氧烷的耐高温性能并未有质的提升。

专利201310118908.8公开了一种制备硅钛聚合物的方法，该方法以烷氧基硅烷和钛酸酯为原料，采用水解缩合两步反应，合成了硅钛聚合物，可用作粘接材料领域，但该法反应条件严格苛刻，同时原料成本较高，产率较低，不宜大规模生产。通过更改原料，优化反应路线等方式进一步研究聚元素有机硅氧烷的合成和性能，会极大地拓宽这些聚合物的工业生产应用。

发明内容

为设计一种新型结构的硅氧烷分子来进一步提高其耐高温性能，本发明提供了一种耐高温聚铝有机硅氧烷及其制备方法。本发明的聚铝有机硅氧烷具有优异的热稳定性和高温残炭率，高温粘接性能较好，应用范围广。

本发明的目的是提供一种耐高温聚铝有机硅氧烷。

所述聚铝有机硅氧烷的结构式为：

其中，优选：

R₁，R₂，R₃为苯基，甲基，乙基中的一种；n为1-4。

本发明的目的之二是提供一种耐高温聚铝有机硅氧烷的制备方法。

包括：

所述方法包括：

(1)R基硅烷的水解缩合

将R基硅烷加入有机溶剂1，配制物质的量浓度为0.8-1mol/L的R基硅烷的溶液，向体系慢速滴加去离子水，在30-50℃氮气保护下反应2-5小时，得到R基硅醇溶液；除去溶液中水解生成的小分子，然后在80-100℃氮气保护下高温缩合3-6小时，得到聚R基硅倍半氧烷；

(2)水解缩合产物在碱的作用下生成二羟基R基硅醇钠