技术领域

本发明涉及一种土遗址用加固材料，具体是一种甲基苯基三氟丙基硅树脂的制备方法。该材料与固化剂一起用于干旱地区土遗址保护。

背景技术

古代土建筑遗址，由于风化、雨水冲刷及其他自然因素的侵蚀破坏，使得大批古代土建筑遗址大面积坍塌，遭到毁灭性的破坏。世界上很多国家都进行了古代土建筑遗址的保护工作，目前主要是采用化学材料进行土建筑的防风化、防雨加固，常采用的化学材料包括无机材料、有机高分子材料、有机无机复合材料等。无机材料主要是一些硅酸盐、如敦煌研究院李最雄、王旭东等人制备的高模数硅酸钾溶液，碱土金属的氢氧化物、如氢氧化钡和氢氧化钙等。无机材料一般耐老化性能好、使用寿命较长、抗风化较好，但是也具有与土体的粘结力较差、难以渗透、耐水性差、易于泛白等缺点。有机高分子材料主要有丙烯酸树脂材料、聚氨酯材料、环氧树脂材料等。经过树脂处理后的土遗址的强度和防水性能都有一定的提高，但耐老化性能较差，不利于长期使用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，旨在提供一种具有加固、防水、抗紫外线等优点的甲基苯基三氟丙基硅树脂的制备方法。

甲基苯基三氟丙基硅树脂是一类高度交联的网状结构树脂，在甲基硅树脂中引入三氟丙基赋予了硅树脂优越的高低温性能、低表面能、耐候性、耐酸耐碱等性能；在甲基三氟丙基硅树脂的侧基上引入苯基，由于破坏了甲基硅树脂结构的规整性，大大降低了硅树脂的结晶温度和玻璃化转变温度，扩大了该材料的低温使用范围，因此，甲基苯基三氟丙基硅树脂除了具有甲基三氟丙基硅树脂所有使用温度范围宽、抗氧化、耐候、防潮和良好的电气绝缘性能外，还具有卓越的耐低温、耐烧蚀、耐辐射和防紫外线的性能，更适于用作土遗址的保护材料。

本发明的一种甲基苯基三氟丙基硅树脂的制备方法，按如下步骤：二官能团的硅氧烷、三官能团的硅氧烷、单官能团的硅氧烷的投料量，按照有机基团与硅原子的摩尔比1.2~1.6:1，苯基与有机基团摩尔比为0.2~0.5：1进行调节；加入装有搅拌器和温度计探头的反应釜中，控制温度在40~100℃，在催化剂三氯化铁作用下，加水搅拌，进行水解缩聚反应，聚合时间为2~8小时，去离子水洗至中性后减压脱低沸，得到透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂；三氯化铁用量为硅氧烷投料量的1～5%；

所述的二官能团的硅氧烷选自二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、甲基三氟丙基二甲氧基硅烷或甲基三氟丙基二乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；

所述的三官能团的硅氧烷选自苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷或三氟丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；

所述的单官能团的烷氧基硅烷选自六甲基二硅氧烷、三甲基甲氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、二甲基三氟丙基甲氧基硅烷或二甲基三氟丙基乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

作为优选，所述的水解缩聚反应的温度为60~80℃，聚合时间为4~6小时；所述的减压脱低沸过程中的温度为150~200℃，真空度为5~10mmHg。

本发明所制备的甲基苯基三氟丙基硅树脂，可根据北方干旱地区不同的使用要求，通过调节各反应物的比例来获得具有不同的有机基团与硅原子的摩尔比(R:Si)，苯基在有机基团中的含量，针对不同的环境和土遗址成分组成，从而达到土遗址保护所需的技术性能。

本发明的硅树脂具有透明性好、耐辐射，耐候性好等优点，使用后土遗址的牢固度、防水性、抗紫外线等有一定提高。本发明的方法具有收率高、成本低、工艺易于控制等优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例1

在5000mL的反应釜中加入100g甲基苯基二乙氧基硅烷，800g苯基三乙氧基硅烷，200克三氟丙基三乙氧基硅烷，100克二甲基三氟丙基乙氧基硅烷和120克三氯化铁溶液（质量浓度1%）搅拌，温度控制在70℃，加入800克水。水解聚合4-6h，并经去离子水洗至中性，升温至180℃，控制真空度0.095MPa以上脱除低分子，得到澄清透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂，单程转化率为88.51%，其折光率（n²⁵_D）为1.5364，R/Si(摩尔比)为1.29、三氟丙基含量为19.36mol%，苯基含量58.11mol%。

实施例2：

在5000mL的反应釜中加入600g甲基苯基二甲氧基硅烷，600克二甲基二甲氧基硅烷，1000g苯基三甲氧基硅烷，200克二甲基三氟丙基乙氧基硅烷和80克三氯化铁溶液搅拌，温度控制在70℃，加入700克水。水解聚合4-6h，并经去离子水洗至中性，升温至180℃，控制真空度0.095MPa以上脱除低分子，得到澄清透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂，单程转化率为90.12%，其折光率（n²⁵_D）为1.5286，R/Si(摩尔比)为1.71、三氟丙基含量为4.42mol%，苯基含量33.88mol%。

实施例3：

在5000mL的反应釜中加入700g甲基苯基二乙氧基硅烷，1200g苯基三乙氧基硅烷，200克三氟丙基三甲氧基硅烷，300克二甲基三氟丙基甲氧基硅烷和 60克三氯化铁溶液搅拌，温度控制在70℃，加入800克水。水解聚合4-6h，并经去离子水洗至中性，升温至180℃，控制真空度0.095MPa以上脱除低分子，得到澄清透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂，单程转化率为86%，其折光率（n²⁵_D）为1.5315，R/Si(摩尔比)为1.60、三氟丙基含量为14.52mol%，苯基含量47.83mol%。

实施例4：

在5000mL的反应釜中加入800g甲基苯基二乙氧基硅烷，1500g苯基三乙氧基硅烷，200克二甲基三氟丙基甲氧基硅烷,100克三苯基甲氧基硅烷和90克三氯化铁溶液搅拌，温度控制在80℃，加入600克水。水解聚合4-6h，并经去离子水洗至中性，升温至180℃，控制真空度0.095MPa以上脱除低分子，得到澄清透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂，单程转化率为87.42%，其折光率（n²⁵_D）为1.5489，R/Si(摩尔比)为1.57、三氟丙基含量为7.99mol%，苯基含量61.78mol%。

实施例5：

在5000mL的反应釜中加入1000g甲基苯基二甲氧基硅烷，200g三氟丙基三乙氧基硅烷，1000克苯基三甲氧基硅烷，200克三甲基乙氧基硅烷和70克三氯化铁溶液搅拌，温度控制在78℃，加入800克水。水解聚合4-6h，并经去离子水洗至中性，升温至180℃，控制真空度0.095MPa以上脱除低分子，得到澄清透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂，单程转化率为89.42%，其折光率（n²⁵_D）为1.5327，R/Si(摩尔比)为1.68、三氟丙基含量为3.51mol%，苯基含量48.17mol%。

实施例6：

在5000mL的反应釜中加入500g甲基苯基二乙氧基硅烷，1200g苯基三甲氧基硅烷，200克三氟丙基三乙氧基硅烷，200克二甲基三氟丙基甲氧基硅烷和90克三氯化铁溶液搅拌，温度控制在80℃，加入800克水。水解聚合4-6h，并经去离子水洗至中性，升温至180℃，控制真空度0.095MPa以上脱除低分子，得到澄清透明的甲基苯基三氟丙基硅树脂，单程转化率为85.51%，其折光率（n²⁵_D）为1.5347，R/Si(摩尔比)为1.44、三氟丙基含量为12.45mol%，苯基含量56.97mol%。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多的操作组合。

表1是以上实施例产品加固应用试验的测试结果。

表2是以上实施例产品防水、抗紫外应用试验的对比测试结果