[發(fā)明專利]一種耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110081260.6
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112876686A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋育杰;趙麗華;王畢杰;何流;黃慶;黃政仁
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所;寧波材料所杭州灣研究院
• 主分類號: C08G77/398
• 分類號: C08G77/398;C08G77/56;C09D183/08;C09D183/14
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物及其制備方法與應(yīng)用。所述耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物具有下列的任一種結(jié)構(gòu)：其中，R₁、R₂均獨(dú)立選自?Si?O?、C_mH_2m、H、NH、CO、Ph、COO中的任意一種，R₃為以Si?O或CH₂為主要結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元，n為1～1000，m為0～10。本發(fā)發(fā)明提供的合成工藝簡單，易于操作，固化溫度在150℃以下；同時(shí)本發(fā)明制備的聚合物有良好的耐溫性，在空氣氣氛下，1000℃時(shí)的殘?zhí)柯首罡呖蛇_(dá)95％以上；且該聚合物可同于制備陶瓷先驅(qū)體、耐高溫涂層或中子輻射屏蔽材料，在航空航天、汽車、極端環(huán)境等方面有著極大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)硅聚合物一類以重復(fù)的(-Si-O-Si-)鍵為主鏈,有機(jī)基團(tuán)直接連接在硅原子上的一種典型的半無機(jī)高分子材料，所以聚硅氧烷是兼具有機(jī)和無機(jī)兩種特性，但是純有機(jī)硅的耐溫性能不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需求，因此需要采用改性的方法提高有機(jī)硅的耐溫性能。

碳硼烷高度缺電子結(jié)構(gòu)，使其相鄰鍵長更短，從而碳硼烷及其衍生物具備良好的耐熱性以及耐氧化穩(wěn)定性，在熱防護(hù)材料體系具有極高的潛在應(yīng)用價(jià)值；并且由于碳硼烷的CH基團(tuán)呈弱酸性，易與強(qiáng)堿性的有機(jī)鋰試劑發(fā)生反應(yīng)得到親核體，親核體易與親電試劑反應(yīng)，則無需復(fù)雜的基團(tuán)保護(hù)反應(yīng)，就能在碳和硼原子上發(fā)生取代反應(yīng),而不破壞碳硼烷的籠狀結(jié)構(gòu)，為碳硼烷引入到聚合物中提供了有效途徑。

自上個世紀(jì)六十年代開始，人們就開始了對碳硼烷在提高樹脂的耐高溫、耐燒蝕以及抗氧化、阻燃等方面的探究。然而大部分現(xiàn)有報(bào)道的研究都停留在鏈狀聚合物的制備，而交聯(lián)聚合物的制備流程較為復(fù)雜，固化條件較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物及其制備方法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物，它具有如式(I)-(Ⅲ)中任一者所示的結(jié)構(gòu)：

其中，R₁、R₂均獨(dú)立選自-Si-O-、C_mH_2m、H、NH、CO、Ph、COO中的任意一種，R₃為以Si-O或CH₂為主要結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元，n為1～1000，m為0～10。

進(jìn)一步的，式(I)-(Ⅲ)所示結(jié)構(gòu)中的曲線代表結(jié)構(gòu)有延伸，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述的耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物的制備方法，其包括：

使包含碳硼烷、有機(jī)鋰試劑、鹵代烯烴和溶劑的混合反應(yīng)體系反應(yīng)，制得含烯基的碳硼烷；

以及，使所述含烯基的碳硼烷與有機(jī)硅發(fā)生硅氫化反應(yīng)，再經(jīng)固化處理，制得耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述的耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物于航空航天、汽車或極端環(huán)境領(lǐng)域中的用途。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種耐高溫涂層，其包括前述的耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明中耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物的制備方法簡便，步驟少，易于操作；同時(shí)該方法實(shí)現(xiàn)了低溫固化，降低了固化反應(yīng)的條件；

(2)本發(fā)明制備的耐燒蝕碳硼烷有機(jī)硅聚合物有著良好的耐高溫性能，在空氣氣氛里1000℃的高溫下有較高的殘?zhí)悸剩罡呖蛇_(dá)95％以上；