CN101891958B - 一种提高有机硅树脂耐热性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高有机硅树脂耐热性的方法，它涉及一种提高有机硅树脂耐热性的方法。它解决了现有改性方法成本高、不适合大规模工业生产、原材料不易获取的问题。方法：一、采用破碎、筛分、球磨方法使绢云母粒度达到微米级别；二、采用等离子体、高温、高速分散、胶体磨分散或超声震荡方法处理绢云母；三、浓盐酸或浓硝酸酸化绢云母；四、用饱和碳酸钠或饱和氯化钠溶液进行离子交换；五、与有机硅树脂进行聚合反应。本发明原材料容易获取，成本低，适合工业化生产并适用于提高其它热固性树脂的耐热性。与未改性有机硅树脂的耐热性比较：改性后的有机硅树脂初始分解温度154℃，二次分解温度609℃，耐热性有明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性有机硅树脂的方法。
背景技术
有机硅树脂是一种广泛应用在航空航天上的树脂基体材料，是高度交联网状结构的聚有机硅氧烷，在其组成中既有无机硅氧链结构，又存在有机基团，是一种典型的半无机高分子。它既具有无机物石英的一系列特性，又具有高分子材料易加工的特点，因此它应用较为广泛。为了保证有机硅树脂基体在高温条件下和特殊环境中的使用性能，需要进一步提高有机硅树脂基体的耐热性能，对有机硅树脂进行改性。目前改性的方法较多，主要在有机硅树脂的侧链和主链上引入有机化合物等耐热性基团，改变有机硅树脂的结构；或者加入耐高温无机填料等助剂，提高有机硅树脂的耐热性能。但是目前改性方法多是采用其中的一种方法，而且有的改性方法因原材料不易获取而导致成本偏高，且因为改性方法操作复杂而不适合大规模现代化工业生产。因此大规模现代化工业生产迫切需要一种原材料获取容易、低成本和能够提高有机硅树脂的耐热性能的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有有机硅树脂改性方法成本偏高、原材料不易获取，且不适合大规模现代化工业生产的问题，而提供了一种新的改性有机硅树脂的方法。
本发明中一种改性有机硅树脂的方法可以按以下步骤实现：一、将绢云母依次进行破碎、筛分和球磨处理后使其粒度达到微米级别；二、将经步骤一处理的绢云母采用等离子体、高温、高速分散、胶体磨分散或超声震荡的方法进行处理；三、将步骤二处理后的绢云母放入浓盐酸或浓硝酸中，磁力搅拌条件下进行酸化3~6h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；四、在室温下通过磁力搅拌器，用饱和碳酸钠或饱和氯化钠溶液与酸化后绢云母进行离子交换2~6h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；五、在60~100℃水浴条件下，将步骤四处理后的绢云母与长链脂肪胺按1:8~12的质量比加热3~6h，然后过滤，再在80~120℃条件下烘干，即得改性绢云母；六、步骤五中制得的改性绢云母与有机硅树脂按1:40~60的质量比在常温条件下通过磁力搅拌器进行聚合反应1~4h，即得到液体改性有机硅树脂；七、将步骤六中得到的液体改性有机硅树脂在60~100℃条件下固化40~60min，然后在80~120℃条件下固化40~60min，再在130~170℃条件下固化40~60min，接着180~220℃固化20~40min，最后230~270℃固化20~40min，即得到固体改性有机硅树脂。
本发明中绢云母资源比较丰富，具有分布较广的绢云母矿，原料容易获取因而成本较低；本发明在改性过程中的操作方法简单易实现，因而适合工业化生产，并且剩余的试剂部分可以回收再利用，不污染环境；本发明改性有机硅树脂的方法，也适用于提高其他热固性树脂的耐热性能。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式提高有机硅树脂耐热性的方法是按以下步骤实现：一、将绢云母依次进行破碎、筛分和球磨处理后使其粒度达到微米级别；二、将经步骤一处理的绢云母采用等离子体、高温、高速分散、胶体磨分散或超声震荡的方法进行处理；三、将步骤二处理后的绢云母放入浓盐酸或浓硝酸中，磁力搅拌条件下进行酸化3~6h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；四、在室温下通过磁力搅拌器，用饱和碳酸钠或饱和氯化钠溶液与酸化后绢云母进行离子交换2~6h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；五、在60~100℃水浴条件下，将步骤四处理后的绢云母与长链脂肪胺按1:8~12的质量比加热3~6h，然后过滤，再在80~120℃条件下烘干，即得改性绢云母；六、步骤五中制得的改性绢云母与有机硅树脂按1:40~60的质量比在常温条件下通过磁力搅拌器进行聚合反应1~4h，即得到液体改性有机硅树脂；七、将步骤六中得到的液体改性有机硅树脂在60~100℃条件下固化40~60min，然后在80~120℃条件下固化40~60min，再在130~170℃条件下固化40~60min，接着180~220℃固化20~40min，最后230~270℃固化20~40min，即得到固体改性有机硅树脂。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中等离子体处理的方法是按下述操作进行的：电压180~220V，电流30~60A条件下处理经步骤一处理的绢云母30~60min。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中高温处理的方法是按下述操作进行的：在500~1000℃条件下处理经步骤一处理的绢云母1~2h。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中高速分散的方法是按下述操作进行的：将经步骤一处理的绢云母配制成质量浓度为8~12%的绢云母溶液，然后加入高速分散机中，在7000~8000r/min的速度下处理40~60min。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中胶体磨分散的方法是将步骤一处理的绢云母配制成质量浓度为8~12%的绢云母溶液，然后加入胶体磨分散机，处理40~60min。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中超声震荡的方法是将步骤一处理的绢云母配制成质量浓度为8~12%的绢云母溶液，然后加入超声振荡器，处理40~60min。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤一中对原矿开采的绢云母进行破碎、筛分和球磨，使绢云母的粒度在1~100μm。其它步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤五中的长链脂肪胺为十六烷基三甲基溴化胺、十八胺或十二胺。其它步骤和参数与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤五中步骤四处理后的绢云母与长链脂肪胺质量比为1:10。其它步骤和参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤七中将步骤六中得到的液体改性有机硅树脂在80℃条件下固化50min，然后在100℃条件下固化50min，再在150℃条件下固化50min，接着200℃固化30min，最后250℃固化30min，即得到固体改性有机硅树脂。其它步骤和参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十一：本实施方式提高有机硅树脂耐热性的方法是按以下步骤实现：一、将绢云母1500目1g依次进行破碎、筛分和球磨处理后使其粒度达到100μm；二、将经步骤一处理的绢云母采用等离子体处理40min；三、将步骤二处理后的绢云母加入浓盐酸10mL，磁力搅拌条件下酸化3h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；四、在室温下通过磁力搅拌器，用饱和碳酸钠溶液20mL与酸化后绢云母进行离子交换3h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；五、在80℃水浴条件下，将步骤四处理后的绢云母与长链脂肪胺按1:10的质量比加热3h，然后过滤，再在100℃条件下烘干，制得改性绢云母；六、步骤五中制得的改性绢云母与有机硅树脂按1:50的质量比在常温条件下通过磁力搅拌器进行聚合反应2h，即得到液体改性有机硅树脂；七、将步骤六中得到的液体改性有机硅树脂在80℃条件下固化50min，然后在100℃条件下固化50 min，再在150℃条件下固化50 min，接着200℃固化30 min，最后250℃固化30 min，即得到固体改性有机硅树脂。
经过本实施方式进行绢云母改性后的有机硅树脂初始分解温度在154℃，二次分解温度609℃，比较改性前有机硅树脂的初始分解温度118℃，二次分解温度528℃耐热性明显提高。
Claims (5)
1.一种提高有机硅树脂耐热性的方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、将绢云母依次进行破碎、筛分和球磨处理后使其粒度达到微米级别；二、将经步骤一处理的绢云母采用等离子体方法进行处理；三、将步骤二处理后的绢云母放入浓盐酸或浓硝酸中，磁力搅拌条件下进行酸化3～6h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；四、在室温下通过磁力搅拌器，用饱和碳酸钠或饱和氯化钠溶液与酸化后绢云母进行离子交换2～6h，然后洗涤至pH值7.0后过滤；五、在60～100℃水浴条件下，将步骤四处理后的绢云母与长链脂肪胺按1∶8～12的质量比加热3～6h，然后过滤，再在80～120℃条件下烘干，即得改性绢云母；六、步骤五中制得的改性绢云母与有机硅树脂按1∶40～60的质量比在常温条件下通过磁力搅拌器进行聚合反应1～4h，即得到液体改性有机硅树脂；七、将步骤六中得到的液体改性有机硅树脂在60～100℃条件下固化40～60min，然后在80～120℃条件下固化40～60min，再在130～170℃条件下固化40～60min，接着180～220℃固化20～40min，最后230～270℃固化20～40min，即得到固体改性有机硅树脂；步骤二中等离子体处理的方法是按下述操作进行的：电压180～220V，电流30～60A条件下处理经步骤一处理的绢云母30～60min。
2.根据权利要求1所述的一种提高有机硅树脂耐热性的方法，其特征在于步骤一中对原矿开采的绢云母进行破碎、筛分和球磨，使绢云母的粒度在1～100μm。
3.根据权利要求2所述的一种提高有机硅树脂耐热性的方法，其特征在于步骤五中的长链脂肪胺为十六烷基三甲基溴化胺、十八胺或十二胺。
4.根据权利要求3所述的一种提高有机硅树脂耐热性的方法，其特征在于步骤五中步骤四处理后的绢云母与长链脂肪胺质量比为1∶10。
5.根据权利要求3所述的一种提高有机硅树脂耐热性的方法，其特征在于步骤七中将步骤六中得到的液体改性有机硅树脂在80℃条件下固化50min，然后在100℃条件下固化50min，再在150℃条件下固化50min，接着200℃固化30min，最后250℃固化30min，即得到固体改性有机硅树脂。
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