由二苯二羟硅烷与钛酸四丁酯反应合成硅钛低聚物的研究.pdfVIP

第 37卷 第5期 北京化工大学学报 (自然科学版) V01．37．No．5 JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience) 2O10 由二苯二羟硅烷与钛酸四丁酯反应 合成硅钛低聚物的研究 李 娟 李运涛 赵京波 李 昊 赵 彤 (1．北京化工大学 材料科学与工程学院，北京 100029；2．中国科学院化学研究所 ，北京 100190) 摘 要 ：以二苯二羟硅烷 Phsi(OH)：和钛酸四丁酯 Ti(OBu) 为原料 ，利用本体聚合法合成了一种有机硅钛低聚 物 ，并采用凝胶渗透色谱仪 (GPC)、扫描电子能谱仪 (EDS)、傅里叶红外光谱仪 (FT—IR)、核磁共振仪 (NMR)、质谱 仪 (MS)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)等对该低聚物进行 了表征 。结果表 明，该低聚物 由一系列分子 量在 517—1248之间的化合物构成 ，有些 由si—Ti键连接而成 ，也有些仅是二苯二羟基硅烷 的低聚体 。TGA研究 表明，该低聚物在 1000oC氮气氛中质量保持率为48．9％，具有较好 的耐热性能。 关键词：二苯二羟硅烷 ；钛酸四丁酯；本体聚合；硅钛低聚物 中图分类号 ：0627．41 报道的简单 的双环化合物 。采用本体聚合法还可以 引 言 省去溶剂 ，实验过程简便 ，获得 的聚合物性质稳定 ， 溶胶凝胶法可用于制备各种含有不 同金属 的 不会受空气 中水蒸汽 的影响。此外 ，本文还采用多 Me—O—Me’氧化物材料 ，如玻璃、陶瓷、光学和微 种表征方法对产物的结构进行了研究 。 电子材料等。常见的途径是由烷氧基硅烷和金属烷 1 实验部分 氧基化合物 (如 A1一 、Ti一 或 zr一的烷氧基化合 物)反应而制备 。。金属烷氧基化合物 ，特别是钛 1．1 试剂 的烷氧基化合物可以和烷氧基硅烷或羟基硅烷缩聚 二苯二羟硅烷 ，质量分数 98％，AlfaAesar公 反应 ，生成有机硅或者 “半有机半无机”聚合物 ， 司；钛酸四丁酯 ，分析纯 ，北京金龙化学试剂有 限公 用作耐高温 的聚合物 陶瓷前体 。硅钛聚合物 目前主 司；丙酮 、四氢呋喃(THF)、氯仿 、丁酮 、甲醇和乙醇 ， 要通过溶胶一凝胶法和溶液法制备 ，可用作单一的 分析纯 ，北京化工厂。 聚合物陶瓷前体及有机反应的催化剂 。 。 1．2 硅钛低聚物的合成 Zeitler等 曾采用溶液聚合 的方法 ，以硅氧烷 在 100mL三 口烧瓶 中，加入 PhSi(OH) 和 Ti 和钛 酸 酯为 原料 ，合 成 了一种 特 殊 的 聚合 物 (OBu)，其物质的量 比分别为 2：1和 4：1。缓慢升 Ti[OSi(cH )。]，认为该聚合物是 由一个钛原子 温到约 120℃时，反应瓶中的混合物开始熔融，继续 和两个相似 的硅氧键环构成螺环结构。但溶液聚合 升温到约 140℃时，混合物全部熔融。此时开始搅 容易受空气 中水蒸汽的影响，进而会导致 si—Ti键 拌 ，并继续缓慢升温到 200℃。将温度保持在 200 的断裂 ，影响硅钛化合物的稳定性。 cC，常压反应 2h，随