笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷的制备方法

摘要

本发明提供了一种笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷的制备方法，苯胺甲基硅氧烷在一定溶剂和催化剂作用下反应，过滤得到笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷酸式盐固体，经过洗涤、沉淀，再与胺类脱盐剂作用，最终制得笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷。本发明工艺简便、具有产率高、纯度高、原料来源广、成本低、稳定性好的特点，可广泛应用于聚合物改性、建筑涂料、空间材料、医用材料、发光材料、均相催化等领域。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种高分子化合物的制备方法，特别是一种笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷的制备方法，由该方法制备的笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷可广泛应用于聚合物改性、建筑涂料、空间材料、医用材料、发光材料、液晶材料、均相催化等领域。

二、背景技术

笼型倍半硅氧烷(Polydehral Oligomer Silsesquioxane，POSS)是一类典型的有机—无机纳米杂化结构单元，也是一类性能优良的聚合物材料的纳米改性剂。POSS的分子通式为(RSiO_1.5)₈，其笼型结构的立方体骨架由SiO键构成，三维尺寸在1.5nm左右，硅原子位于立方体笼子的八个顶角并由氧桥相连，硅原子上的取代基R为惰性有机基团或带反应活性的有机官能团。从结构上看，POSS的结构介于二氧化硅(SiO₂)与硅树脂(R₂SiO)之间，使其兼具了有机和无机化合物的优点，能显著提高材料的使用温度和耐热性，又具有优良的韧性和加工剪裁性。POSS为三维纳米尺寸结构，结构规整、粒径单一，且具有功能化的有机单元，能够通过较强的化学键合均匀地分散在聚合物中，极大地提高了材料的稳定性、相容性和透明度，有效改善材料的机械和力学性能，很好地解决了传统无机纳米粒子改性聚合物所不能解决问题。由硅氧构成的POSS笼子骨架有很好的耐热性，且高温条件下的分解残余物为二氧化硅，故阻燃性也很好，因此POSS可以提高聚合物材料耐热阻燃性。而POSS三维尺寸上为纳米结构(粒径小，比表面积大)具有量子尺寸效应、特殊的表面与界面效应、量子隧道效应等特殊效应，能赋予聚合物材料独特的声、光、电、磁和催化等方面的性能，同时还能更有效地糅合和发挥有机材料和无机材料的优点，使聚合物材料拥有更优异的性能，POSS改性聚合物已成为制备高性能功能材料的重要途径。

目前，POSS单体的合成路线主要有水解缩合法、缺角闭环法、官能团衍生法三种。水解缩合法所采用的原料是RSiX₃型单体在一定的催化剂和溶剂条件下直接水解缩合得到POSS；缺角闭环法是以RSiX₃为原料在一定条件下不完全水解时，缩合生成较稳定的缺角的七聚POSS，再加入R′SiX₃在去离子水催化条件下缩聚闭环生成完整的POSS单体(通式为R₇R′Si₈O₁₂，其中R一般为环己基、环戊基、苯基等惰性基团，R′为有反应活性的有机基团)；官能团衍生法是以H₈Si₈O₁₂单体为原料，利用Si-H键在氯铂酸催化作用下与不饱和烯烃进行硅氢加成反应，引入含反应活性的有机基团。综合考虑工艺条件、收率、及原料的成本与来源，以水解缩合法和缺角闭环法较好；但缺角闭环法一般只能得到含一个反应活性基团和七个惰性基团的POSS，含多个反应活性基团POSS的合成还是以水解缩合法最为经济和便捷。其反应方程式如下：