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．，５４００第３９卷 第３期２０１９年５月
西安科技大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ ３Ｍａｙ ２０１９
昝丽娜．活性硅氧烷单体水解共聚［Ｊ］．西安科技大学学报，２０１９，３９（３）：５３５－５４ ＺＡＮＬｉ ｎａ．Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖｅｓｉｌｏｘａｎｅｍｏｎｏｍｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，３９（３）：５３５－５４．
收稿日期：２０１８－０８－３０ 责任编辑：高 佳基金项目：国家自然科学基金（２１４０３１６５）
通信作者：昝丽娜（１９８０－），女，山东临邑人，工程师，Ｅ ｍａｉｌ：ａｗｂａｒ＠１６３．ｃｏｍ
活性硅氧烷单体水解共聚
昝丽娜
（西安科技大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００５４）
摘 要：以氨丙基三乙氧基硅烷（ＫＨ５５０）、γ－（２，３－环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（ＫＨ５６０）为原料，无水乙醇、丙酮、甲苯、四氢呋喃为溶剂，合成有机硅氧烷的缩聚物。采用核磁共振、红外光谱对其结构进行表征，并以热重分析对其耐热性能进行评价。通过正交实验，探讨了单体摩尔配比、反应温度、酸浓度、水量和溶剂对缩聚物产率和特性粘度的影响，得到最优工艺：当单体摩尔比为１∶９，反应温度为７５℃，酸浓度为１．５ｍｏｌ／Ｌ，水用量为１ｍｏｌ，有机溶剂为丙酮时，合 成的有机硅氧烷缩聚物达到最佳的产率和特性粘度，水解得到的硅醇发生了交联，形成网状结
构，耐热等级为１４７．结果表明，合成有机硅氧烷缩聚物时，溶剂种类及其极性的影响可忽略；水量对产率影响显著，合理的水量可有效提高聚硅氧烷缩聚物产量；单体配比是控制特性粘度的关键因素。 关键词：氨丙基三乙氧基硅烷；γ－（２，３－环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷；水解共缩聚物；耐热
性能
中图分类号：ＴＱ３１７ 文献标志码：Ａ
ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０１９．０３２１ 文章编号：１６７２－９３１５（２０１９）０３－０５３５－０Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖｅｓｉｌｏｘａｎｅｍｏｎｏｍｅｒｓ
ＺＡＮＬｉ ｎａ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｓｏｆａｍｉ ｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＫＨ５５０）ｗｉｔｈγ－（２，３ ｅｐｏｘｙｐｒｏｐｏｘｙ）ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＫＨ５６０），ｅｔｈａｎｏｌ，ａｃｅｔｏｎｅ，ｔｏｌｕｅｎｅ，ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ（ＴＨＦ）ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｓｓｏｌｖｅｎｔ，ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｓｔ
ｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＮＭＲａｎｄＦＴ ＩＲ，ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｅｖａｌｕａｔｅｉｔｓｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｂｙＴＧＡ．Ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍｏｎｏｍｅｒｍｏｌａｒｒａｔｉｏ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｓｏｌｖｅｎｔｏｎｔｈｅｙｉｅｌｄａｎｄｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｏｐｔｉｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｅｎｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｏｐｔｉｍｕｍｍｏｌａｒｉｓ１∶９，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ７５℃，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｃｉｄｉｓ１．５ｍｏｌ／Ｌ，ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｗａｔｅｒｉｓ１ｍｏｌ，ｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔｉｓａｃｅｔｏｎｅ，ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｏｒｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅｐｏｌｙｃｏｎ ｄｅｎｓａｔｉｏｎｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｂｅｓｔｙｉｅｌｄａｎｄｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄｓｉｌａｎｏｌｃｒｏｓｓ ｌｉｎｋｅｄｔｏｆｏｒｍａｎｅｔ ｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｇｒａｄｅｏｆ１４７．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｏｌｖｅｎｔｔｙｐｅａｎｄｐｏ ｌａｒｉｔｙｏｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｏｒｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｉｓｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅ．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｃａｎｂｅｉｎｃ
ｒｅａｓｅｄｂｙｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｍｏｕｎｔｏｆｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｍｏｎｏｍｅｒｒａｔｉｏｉｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｈａｒａｃ
，５４５５博看网 . All Rights Reserved.
ｔｅｒｉｓｔｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ；γ－（２，３ ｅｐｏｘｙｐｒｏｐｏｘｙ）ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ；ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆｃｏｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ；ｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
０ 引 言
有机硅氧烷是有机硅材料的一个新品种，其分子主链中含有硅与烷氧基连接的化学键，且在主链上一般主要含有Ｃ，Ｓｉ，Ｏ等，侧基可以是甲基、乙烯基、苯基等官能团的一类有机硅材料，其可以由有机氯硅烷单体与醇类反应得到。有机－无机杂化复合材料是兼具有机和无机材料的综合性能，近年来，在杂化材料研究中，有机硅氧烷受到了极大关注［１－３］。
有机硅氧烷因其硅氧键具有良好的耐水性、耐高温、表面活性低、柔顺性好等性能，因此在高分子材料的增韧、增强、有效阻燃、降解介电常数、质子交换膜等方面得到广泛关注。有机硅氧烷利用其可
高压mos管
水解基团的反应性使不可交联的树脂实现交联固化或改性，通过有机硅氧烷对某些材料引入特定的功能性基团，以此来达到对材料进行修饰［４－７］，赋予其许多新的性质与功能［８－１３］，如防静电、耐水性、耐油性、防霉、抗凝血、生理懒惰等性能，例如利用有机硅氧烷的水解缩聚来提高丙烯酸酯的成膜性和耐候性，改善环氧树脂的耐候性、耐水性和耐热性［１４－２２］，改善聚氨酯材料的耐水性、耐油性等方面［２３－３０］，在橡胶加工过程中，有机硅氧烷可增加无机填料在聚合物中的分散性，以此使混炼的胶料黏度降低，提高混炼胶的弹性模量，增大抗撕裂强度、抗张强度，提高耐水性、耐磨性、缩短炼胶及硫化的周期，使得其在胶黏剂、涂料、尼龙、橡胶塑料等的加工方面［３１－３２］得到了广泛的研究与应用。
有机硅氧烷的水解、缩聚反应对其结构和性能起决定因素，文中以氨丙基三乙氧基硅烷（ＫＨ５５０）、γ－（２，３－环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（ＫＨ５６０）、去离子水为原料，酸催化，通过水解共缩聚制备有机硅水解共聚物，对水解、缩聚反应中的影响因素进行探讨，为进一步拓展其应用提供理论及实践指导。
１ 实验部分
１．１ 实验试剂及仪器
氨丙基三乙氧基硅烷（工业品），佛山道宁化工；γ－（２，３－环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（工
业品），佛山道宁化工；盐酸（分析纯ＡＲ），广州东红；无水乙醇（分析纯ＡＲ），西安三浦化学试剂；丙酮（分析纯ＡＲ），天津红岩试剂厂；甲苯（分析纯ＡＲ），天津市风船化学试剂；四氢呋喃（分析纯ＡＲ），天津红岩试剂厂。
傅里叶变换红外光谱仪（ＴＥＮＳＯＲⅡ型），德国布鲁克；热失重分析仪（ＴＧＡ／ＤＳＣ３＋型），瑞士梅特勒；乌氏粘度计（ＮＣＹ ２），上海思尔达科学仪器有限公司；超导核磁共振波谱仪（ＩＮＯＶＡ ４００ＭＨｚ型），美国Ｖａｒｉａｎ仪器公司。
１．２ 实验原理及过程
以氨丙基三乙氧基硅烷（ＫＨ５５０），γ－（２，３－环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（ＫＨ５６０）为代表，ＫＨ５５０和ＫＨ５６０分别都是具有２种功能团，即氨基、环氧基、甲氧基、乙氧基。其中２个可水解基团（甲氧基、乙氧基），在反应中先水解生成硅醇，由于硅醇不稳定，极易发生羟基的结合脱水，最后发生缩聚反应。取定量的ＫＨ５５０与ＫＨ５６０于三口烧瓶中，加入去离子水，酸，溶剂，在不同温度下进行反应。将产物在１０５℃，０．０９ＭＰａ下于真空干燥箱中烘干２ｈ，除去杂质，再进行产率、粘度、红外、核磁、热重等测试。
１．３ 性能测试
１．３．１ 红外测试
对粉末样采用溴化钾压片法，液体采用涂膜法制样，使用德国布鲁克（ＴＥＮＳＯＲⅡ型）傅立叶变换红外光谱仪对试样进行测试，测试温度为室温。１．３．２ 超导核磁测试
采用美国Ｖａｒｉａｎ公司（ＩＮＯＶＡ ４００ＭＨｚ型）超导核磁波谱仪分别测试产物的碳谱及氢谱。氢谱测试条件：溶剂使用甲醇，内径采用４ｍｍ的样品管，内装０．４ｍＬ质量分数为１０％的样品溶液进行测定。碳谱的测试条件：溶剂为甲醇，装入特制的样品管中进行测试。
１．３．３ ＴＧＡ测试
取４～８ｍｇ研成粉末的固化样品，在氮气保护下（３０～５０ｍＬ／ｍｉｎ），于美国ＴＡ仪器公司Ｑ５００ＩＲ型热重分析仪上进行测试。测试温度范围为５０～８００℃，升温速率为１０℃／ｍｉｎ，以样品失重５％时的温度（Ｔ
５
）定义为初始分解温度。采用割线法，按（１）式计算树脂体系的耐热等级（ＴＩ）
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３
５ 西安科技大学学报 ２０１９年第３９卷 博看网 . All Rights Reserved.
第３期昝丽娜：活性硅氧烷单体水解共聚
ＴＩ＝０．４９×［Ｔ５＋０．６×（Ｔ３０－Ｔ５
）］（１）式中 Ｔ３０为热失重３０％对应的温度，℃．１．３．４ 粘度测试
以乌氏粘度计于２５℃下测定，毛细管径为０ ４ｍｍ．
２ 结果与讨论
２．１ 正交实验结果与讨论
对氨丙基三乙氧基硅烷与γ－（２，３－环氧丙
氧基）丙基三甲氧基硅烷的水解共缩聚工艺进行优化，选取单体配比（Ａ）、温度（Ｂ）、酸浓度（Ｃ）、水量（Ｄ）、溶剂（Ｅ）５个因素进行正交实验，其因素水平和实验结果分析见表１和表２．
表１ 因素水平Ｔａｂｌｅ１ Ｆａｃｔｏｒｌｅｖｅｌ
水平因 素
夜光标牌Ａ单体配比Ｂ温度／℃Ｃ酸浓度／（ｍｏｌ·Ｌ－１
）Ｄ水量／ｍｏｌＥ
溶剂１１∶９６５０．５１无溶剂２３∶７７０１．０２乙醇３５∶５７５１．５３丙酮４７∶３８０２．０４ＴＨＦ５
９∶１
８５
２．５
５
甲苯
根据极差大小可得出各指标下的因素主次顺序，产率为ＤＡＢＣＥ，特性粘度为ＡＢＣＤＥ，对于优化水平，产率为Ａ２Ｂ３Ｃ３Ｄ１Ｅ２，特性粘度Ａ１Ｂ３Ｃ３Ｄ３Ｅ３
．对于产率而言，５个因素的优组合为Ａ２Ｂ３Ｃ３
Ｄ１Ｅ２，有机硅氧烷水解共缩聚的最佳工艺条件为ＫＨ５５０与ＫＨ５６０的摩尔比为５∶５，反应温度为７５℃，酸浓度为１．５ｍｏｌ／Ｌ，去离子水用量为１ｍｏｌ，有机溶剂为乙醇。通过极差分析得出：影响因素的主次顺序为Ｄ
ＡＢＣＥ，即去离子水的用量、单体的摩尔比、反应温度、酸的浓度和溶剂。在硅氧烷水解过程中，水会参与反应，但水解后的硅氧烷进一步发生缩合反应，又生成水。因此当水量过少时，会影响有机硅氧烷的水解，从而会影响硅醇的缩合反应，使得共缩聚物的产率降低；当水量过多时，会抑制缩聚反应，使得产物的产率下降。同时，酸的浓度也会影响结果，酸性有利于硅氧烷的水解，如果酸浓度过小，硅氧烷不易水解，会影响缩聚反应的进程，导致产物中会存有大量的未水解的单体，在后处理过程中减小产率，因此确定最佳酸浓度为１
．５ｍｏｌ／Ｌ．表２ 正交试验结果Ｔａｂｌｅ２ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ
试验号因素Ａ因素Ｂ因素Ｃ因素Ｄ因素Ｅ产率
／％特性粘
度［η］１１１１１１５３．４７１１．５６２１２２２２５０．０６１４．４６３１３３３３６５．００３３．９７４１４４４４３６．７５２２．４７５１５５５５３７．９８７．１２６２１２３４５８．６０１１．４０７２２３４５５９．２４１６．４８８２３４５１６５．９７１９．８０９２４５１２６５．５７１２．９０１０２５１２３５６．９１１７．０３１１３１３５２５４．３０１４．３１１２３２４１３６７．０１１７．１０１３３３５２４５５．０４２０．４１１４３４１３５５２．４３１３．３７１５３５２４１４９．１７９．５８１６４１４２５４４．６７１０．１４１７４２５３１４６．８０１６．２５１８４３１４２５６．７０１３．６８１９４４２５３５０．５８３．４２２０４５３１４６１．０１４．８７２１５１５４３３２．５２３．７４２２５２１５４６６．７１５．５１２３５３２１５５９．０８１．４７２４５４３２１５３．７４１．０６２５
５
５
４
３
２５７．９７
２．１２
１２４３．２６２４３．５６２８６．２２３０６．１４２６９．１５２３０６．２９２９１．８２２６７．４９２６０．４２２８４．６０
产率
３２７７．９５３００．７９２９３．２９２８０．０８２７２．０２４２５９．７６２５９．０７２７３．３７２３４．３８２７８．１１５２７０．０２２６３．０４２３７．９１２７５．５４２５３．４０１４８．６５２４８．７１２５７．２４４６１．２２８５３．８３０２６１．２５８５８．３６４５３．４９８５２．０８４５６．９２０
均值
３５５．５９０６０．１５８５８．６５８５６．０１６５４．４０４４５１．９５２５１．８１４５４．６７４４６．８７６５５．６２２５５４．００４５２．６０８４７．５８２５５．１０８５０．６８０
极差Ｒ
１２．６０６１１．４４６１１．０７６１４．３５２６．２４０１８９．５８５１．１５６１．１５４７．９０５８．２５２７７．６１６９．８０４０．３３６３．１０５７．４７
特性
粘度
３７４．７７８９．３３７０．７０７７．１１７５．５３４４８．３６５３．２２３２．０３６５．９５６４．６６５１３．９０３８．６０６０．４２５０．１６４８．５８１１７．９１６１０．２３０１２．２３０９．５８０１１．６５０２１５．５３０１３．９６０８．０６６１２．６２０１１．４９４
均值
３１４．９５４１７．８８６１４．１４０１５．４２２１５．１０６４４３．３６０１０．６４４６．４０６１３．１９０１２．９３２５２．７８０７．７２０１２．０８４１０．０３２９．７１６
极差Ｒ
４０．５８０１０．１６６７．７３４５．８４２５．３９０
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３５ 博看网 . All Rights Reserved.
对于特性粘度而言，５个因素的优组合为Ａ１Ｂ３Ｃ３Ｄ３Ｅ３，有机硅氧烷水解缩聚的最佳工艺条件为ＫＨ５５０与ＫＨ５６０的摩尔比为１∶９，反应温度为７５℃，酸浓度为１．５ｍｏｌ／Ｌ，水用量为３ｍｏｌ，有机溶剂为丙酮。通过极差分析得出：影响因素的主次顺序为ＡＢＣＤＥ，即单体的摩尔比、反应温度、酸浓度、水的用量、有机溶剂，对特性粘度影响最大的是单体的摩尔比。由于ＫＨ５５０分子中含有极性氨基，在水等强极性溶剂中溶解性良好，呈碱性，起着自催化的作用，加快水解缩聚的速率，反应中水既是反应物又是生成物，还可与有机溶剂构成溶剂体系。且酸性有利于水解，碱性有利于缩聚，因此如果ＫＨ５５０的量过大时，会加快水解缩聚的速率，增大体系发生交联的机会，生成网状结构，从而使体系的特性粘度降低，因此ＫＨ５５０与ＫＨ５６０的摩尔比为１∶９时产物的特性粘度最佳。
同时温度也会影响特性粘度，温度过低，会影响水解的速率；温度过高，会使水解缩聚的速率大大增加，产物的交联度过大，从而使特性粘度降低，因此最佳温度为７５℃．
综上，对于产率而言，影响因素的主次顺序为ＤＡＢＣＥ，５个因素的优组合为Ａ２Ｂ３Ｃ３Ｄ１Ｅ２，Ａ２的极差为１１．４６，为产率的次要因素。对于特性粘度而言，影响因素的主次顺序为ＡＢ
ＣＤＥ，５个因素的优组合为Ａ１Ｂ３Ｃ３Ｄ３Ｅ３，Ａ１的极差为４０．５８，为特性粘度的主因素。因此Ａ取Ａ１，即单体的摩尔比为整个工艺的最大影响因素，摩尔比为１∶９为最佳工艺，同理Ｂ取Ｂ３，Ｃ取Ｃ３，Ｄ取Ｄ１，Ｅ可取Ｅ２或Ｅ３．因此最佳组合为Ａ１Ｂ３Ｃ３Ｄ１Ｅ３．２．２ 核磁测试
图１为实验３的有机硅氧烷水解缩聚产物的
氢谱图。在图１中，ａ处化学位移为４．７７６×１０
－６激光平台
，为与硅原子连接的羟基的质子峰；ｂ处有３个分裂
峰，化学位移为１．１２×１０－６
；ｃ处化学位移为１．５５×１０－６；ｄ处化学位移为２．６６×１０－６
；ｊ处化学位移为３ ８８×１０
－６
；
图中未出现氨基峰，这可能是由于氨基与酸发生反应；图中未出现水解的甲氧基和乙氧基质子峰，说明水解完全。在分子结构中，ｇ，ｈ，ｉ处的氢原子未出现峰，这可能是由于溶剂的影响，产物未完全溶解而导致的。
图２为实验３的有机硅氧烷水解缩聚产物的
碳谱图。在图２中，ａ处化学位移为１８．８８×１０－６
，
是α ＣＨ２上碳原子的振动峰；
ｂ处化学位移为!
"
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+,$-,$-,$-,$./0,
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()*
+,--,$-,$-,$./0,
0"0
,$-0图１ 溶剂为丙酮的有机硅氧烷水解缩聚物氢谱Ｆｉｇ．１ Ｈ ＮＭＲｏｆＯｒｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ
ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｅｔｏｎｅａｓｓｏｌｖｅｎｔ
２８ ４３×１０－６
，是β ＣＨ２上碳原子的振动峰；ｃ处化学位移为４６．５５×１０－６，是γ ＣＨ２上碳原子的振动峰；ｆ处化学位移为５８．４５×１０－６，也是γ ＣＨ２上碳原子的振动峰；ｅ处化学位移为１１．６７×１０－６，是
β ＣＨ２
上碳原子的振动峰；ｈ处化学位移为５０．５６×１０－６，为环氧基团上的碳原子振动峰；ｇ处碳原
子未出现振动峰，原因可能是溶剂造成的，也可能是产物的溶解性不好造成的。
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图２ 溶剂为丙酮的有机硅氧烷水解缩聚物碳谱Ｆｉｇ．２ Ｃ ＮＭＲｏｆＯｒｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ
ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｅｔｏｎｅａｓｓｏｌｖｅｎｔ
８３５ 西安科技大学学报 ２０１９年第３９卷
２．３ 红外光谱测试
图３为ＫＨ５５０与ＫＨ５６０单体比１∶９，温度为６５℃，酸浓度０．５ｍｏｌ／Ｌ，去离子水用量１ｍｏｌ，无溶剂的条件下，有机硅氧烷水解缩聚的产物红外图谱。
从图３可以看出，在３５００ｃｍ－１处有较宽的吸收峰，这可能为氨基或者未发生缩聚的硅醇上的羟基吸收峰。有机硅氧烷在２８４０ｃｍ－１处对应的
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第３期
昝丽娜：活性硅氧烷单体水解共聚!"""#$%"&%%%'$""(%%%)$""*+""$""
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图３ 无溶剂的有机硅氧烷水解缩聚产物红外图谱
Ｆｉｇ．３ ＦＴＩＲｏｆＯｒｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ
ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔｓｏｌｖｅｎｔ
伸缩振动吸收峰消失了，说明硅与甲氧基连接的键上甲基的振动峰消失了。在１０８８ｃｍ－１处的伸缩振动峰还存在，说明甲氧基还存在，此时还存有残余的硅氧烷单体。但在８４７ｃｍ－１处有吸收峰，
说明产生了Ｓｉ Ｏ Ｓｉ的吸收峰，有机硅氧烷水解得到的硅醇发生了交联，形成网状结构。２．４ 热重分析
从图４可以看出，在５０～１５０℃，有较为明显的失重，这是产物中的未除尽的溶剂导致的。到达１５０℃时，下降趋势减缓，这是未完全反应的硅醇键反应失水造成。在４５０℃左右，失重速率达到最大，此时，碳链发生断裂，裂解出亚甲基类小分子物质，６００℃时失重基本不变。其初始分解温度Ｔ５＝３０℃，Ｔ３０＝４８０℃，按公式（１）计算耐热等级ＴＩ为１４７．
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*"+"""!""
,-"$""&"".--/--0--1--图４ 溶剂为丙酮的有机硅氧烷水解缩聚产物ＴＧ
Ｆｉｇ．４ ＴＧｏｆＯｒｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｅｔｏｎｅａｓｓｏｌｖｅｎｔ
３ 结 论
１）水量的变化对产率影响显著，合理的水量可有效提高聚硅氧烷缩聚物产量。
２）单体配比在特显粘度控制方面处于主导地位，调整单体配比是控制特性粘度的关键方法。
３）合成聚硅氧烷缩聚物时，溶剂种类及其极性的影响可忽略。
４）根据产率和特性粘度分析，最优工艺为单
体摩尔比１∶９，反应温度７５℃，酸浓度１．５ｍｏｌ／Ｌ，水用量１ｍ
ｏｌ，有机溶剂为丙酮。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：
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