甲基苯基硅树脂的主要应用

背景及概述^[1]

随着现代工业以及军事等行业的迅速发展，人们对金属材料的使用性能要求越来越高，不仅需要在更高的温度以及更为苛刻的腐蚀环境下作业，同时还要具有抗冲击、抗机械强度以及耐磨等性能，普通有机涂料已很难起到保护金属材料的作用，对性能更加优异的耐高温有机涂料的研制越来越急迫，其中以耐高温有机硅涂料的研制较为普遍。有机硅树脂作为涂料的成膜物，是涂料性能好坏的一个关键因素，其独特的热稳定性以及氧化稳定性使得硅树脂在涂料中得到广泛的应用。有机硅树脂的合成方法很多，其中以有机氯硅烷为原料，采用水解缩合法合成甲基苯基硅树脂的方法受到关注，该方法的原料由直接法生产，原料易得，产量大，成本低，但是此方法反应过程中生成大量的氯化氢气体，氯化氢气体溶于水时放热，生成的盐酸及热均加速了水解反应中间体硅醇的自发缩合反应，使反应体系易凝胶化。

应用^[2—5]

甲基苯基硅树脂因苯基硅氧链的引入，使其在力学性能、热弹性、粘结性、光泽性及与有机物、无机填料的配伍性等方面明显优于甲基硅树脂，可用作耐高温绝缘漆、耐高温粘合剂、耐高温模塑封装料、耐高温涂料、烧蚀材料、梯形聚合物及硅树脂微粉等产品，是当前硅树脂中用量及应用最广的一个品种。

1)制备一种甲基苯基硅树脂基耐高温涂料，属于有机涂料制备技术领域。以甲基苯基硅树脂为基料，该树脂以甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷为水解原料，经水解、缩聚等工艺制得。该工艺生产简单，树脂收率高，且纯树脂自身具有良好的耐高低温性能；涂料所采用的颜料为钛白粉，填料为云母粉、滑石粉、低熔点玻璃粉、中空玻璃微球，助剂为有机膨润土、KH-550，溶剂为二甲苯。本发明所制备的有机硅耐高温涂料涂覆于基材表面，常温自干速度快，涂膜坚韧、机械强度高，抗冲击强度达到50㎏·㎝以上。涂料能长期耐1000℃高温，且耐盐雾性时间长。

2）制备一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂，它涉及有机硅胶黏剂的制备方法。它要解决现有有机硅胶黏剂存在耐烧蚀温度低以及常温固化难的问题。方法：一、预处理甲基苯基硅树脂；二、预处理碳纤维，得填料A；三、石墨、碳化硅、二硼化锆、镍、氧化钽、二硼化铪和硼化铌进行球磨，得填料B；四、处理后的甲基苯基硅树脂、填料A、填料B、正硅酸乙酯和二丁基二月桂酸锡混合后常温下进行固化，即完成。本发明中有机硅胶黏剂，常温下固化，可耐1500℃烧蚀，实际应用时现配现用，无储存固化的风险；制备工艺简单，原料来源广泛；胶黏剂可在1500℃烧蚀300秒后，热失重不超过1％，且烧蚀完之后还有一定的柔韧性。

3）制备一种石墨烯有机硅树脂导电复合材料，属于导电材料技术领域。本发明所述的石墨烯有机硅树脂导电复合材料由石墨烯和甲基苯基硅树脂加入到球磨机中研磨混合均匀制得，所述的石墨烯与甲基苯基硅树脂的重量比为1:20~500。本发明的使得有机硅树脂从绝缘变得导电，这样既有石墨烯良好的导电性能，又有有机硅树脂卓越的耐候性和耐热性，而本发明采用了特定的有机硅树脂即甲基苯基硅树脂以及特定的配比，又进一步提高了耐候性和耐热性，且易于固化，能够用于制备导电涂料、导电膜等导电材料。另外，本发明的石墨烯有机硅树脂导电复合材料制备方法简单，适合工业化生产，有效节约能耗、降低成本。

制备^[1]

在1000mL三口烧瓶中依次加入104mL二甲苯、45mL丙酮、一定配比的甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷，搅拌混合。采用逆水解法，冰水浴下滴加90mL丙酮与144mL水的混合溶液，控制一定的滴加速度以防止水解速度过快，总滴加时间为6～12h。滴加完毕后继续在冰水浴中反应6～18h，然后升温至45℃反应12～24h，水解完成。水解反应结束后，将反应液倒入分液漏斗中静置分层，放出下层酸水，取上层油状物，用50～60℃的蒸馏水洗至中性。将洗涤好的水解物倒入装有分水器和回流装置的单口烧瓶中，加入一定量的缩合催化剂四甲基氢氧化铵，搅拌升温至105℃，反应12～24h后，将反应物料中的催化剂经水洗脱除，至水洗物为中性。在100～110℃下减压脱溶剂二甲苯至体系没有溶剂流出，得到常温下为流动态油状物的甲基苯基硅树脂各物质的加入量按如下公式计算:n(Ph)/n(R)=0.1，n(R)/n(Si)=1.5，a+b+c=0.4mol其中，a为甲基三氯硅烷的摩尔数；b为二甲基二氯硅烷的摩尔数；c为甲基苯基二氯硅烷的摩尔数；R为Ph，Me。试验结果表明:水解反应24h，缩合反应12h时，催化剂质量分数为0.005%，合成硅树脂的重均相对分子质量Mw为15077，数均相对分子质量Mn为3376.6，分布宽度D值为4.4651。以该硅树脂为基料制备的有机硅涂料能耐800℃高温，抗冲击强度大于50cm，涂膜铅笔硬度大于3H级。

主要参考资料

[1] 甲基苯基硅树脂的制备及其在耐高温涂料中的应用

[2] 甲基苯基硅树脂制备工艺研究

[3] CN201210030302.4一种甲基苯基硅树脂基耐高温涂料及其制备方法

[4] CN201910458234.3一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法

[5] CN201410547858.X一种石墨烯有机硅树脂导电复合材料