苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷的合成與應(yīng)用研究.pdf

1、自1872年拉登堡首次合成硅氧烷聚合物以來，聚硅氧烷化合物以迅猛的速度發(fā)展，其中不乏大量的文獻與專利。同時，隨著對反應(yīng)機理的深入了解，種類繁多、功能多樣的改性聚硅氧烷被成功合成及應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。氨基改性聚硅氧烷以其優(yōu)異的親水性、乳化性、反應(yīng)性和吸附性，成為應(yīng)用最廣泛的改性聚硅氧烷。
　　目前的氨基改性聚硅氧烷大多同時含有伯氨基和仲氨基兩個基團。由于氨基（尤其是伯氨基）的存在，極易生成發(fā)色團，再加上雙氨基的協(xié)同作用，極易被氧化。哌嗪

2、環(huán)是一個含有兩個氮原子的六元環(huán)，同氨基一樣，哌嗪環(huán)能夠形成多重氫鍵，具有良好的親水性。更重要的是，哌嗪基的六元環(huán)骨架上的甲基形成的位阻效應(yīng)，使哌嗪基團很難被氧化。因此，本文引入哌嗪基，用來解決傳統(tǒng)氨基改性聚硅氧烷易氧化問題。如果在疏水鏈上引入苯基，則可以進一步改善其耐熱、耐輻射、耐寒性，基于此種理念，本文合成了苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷，并對其乳化及在碳纖維預(yù)氧化過程中的應(yīng)用進行了探究。
　　1.以八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、甲基苯基

3、二甲氧基硅烷（MPDS）、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷（PMDS)為原料，以KOH為D4開環(huán)的引發(fā)劑和縮聚反應(yīng)的催化劑，四氫呋喃為溶劑，通過開環(huán)聚合和平衡縮聚反應(yīng)，成功合成苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷。通過紅外光譜、紫外光譜、核磁共振氫譜和超效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的方法，充分證明了目標(biāo)產(chǎn)物已經(jīng)成功合成。在KOH為催化劑的條件下，確定了反應(yīng)物MPDS與PMDS的最佳投料比為1：5，反應(yīng)時間為2.5h，反應(yīng)溫度為60℃。為探究其親水性與耐高溫氧

4、化性，進行了接觸角實驗及熱重分析，結(jié)果表明，苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷具有良好的親水性和耐高溫氧化穩(wěn)定性。
　　2.以AEO-9為乳化劑，利用轉(zhuǎn)相乳化的方法制備了苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液，性能測試結(jié)果表明，乳液有著較低的表面張力，納米級的粒徑，較窄的粒徑分布及良好耐堿穩(wěn)定性、耐稀釋穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、耐電解質(zhì)穩(wěn)定性、耐儲存穩(wěn)定性。
　　3.以苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液為油劑，應(yīng)用于碳纖維前驅(qū)體上油。掃描電鏡結(jié)