螺环有机硅化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了螺环有机硅化合物及其应用。其中，螺环有机硅化合物具有式I所示通式，其中，R5、R6、R7、R8各自独立地为甲基或苯基，R1、R2、R3、R4各自独立地为任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基或任选取代的环己基，其中，所述烷基、所述烯基、所述环烯基、所述杂环基、所述芳基、所述杂芳基、所述苄基和所述环己烷任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。以该螺环有机硅化合物为原料，在酸碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体，并且可以制备出无催化剂残留的弹性体，稳定性和耐热性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机化学领域，具体地，涉及螺环有机硅化合物及其应用，更具体地，涉及螺环有机硅化合物、制备交联体的方法，以及交联体。
技术介绍
聚有机硅氧烷是指聚合物链中有重复的硅氧键并且硅原子上被有机基团取代的高分子。其硅氧键主链被有机官能团所包围，呈现出很多优良的性质，例如耐高低温、耐老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、阻燃、高透明性和生理惰性等，而这些优异性能在很多方面是其他的有机高分子所不能比拟或者取代的，因此它们在航空航天、电子电气、化工、医疗等等方面都有着广泛的应用，已经成为国民经济中不可缺少的一部分，国内的很多高校和研究所都在进行有机硅方面的基础研究。有机硅橡胶或树脂是指聚合物链之间通过化学键连接在一起所形成的固态物质，是有机硅聚合物应用的主要形式。胶联方式对材料的热稳定性、机械强度、拉伸性质、医学性能等性质方面有着直接的影响，进而决定着它们的相关的应用，因此关于胶联方式的化学研究一直吸引着人们的注意力。研究较多的胶联方式包括过氧化物促进的自由基反应、铂化合物催化的氢硅化反应和锡化合物催化的室温固化。尽管这些反应有着广泛的研究，但是也存在一定的内在问题，例如过氧化化合物除了安全因素之外还对体系中的官能团的兼容性不是很好，而金属催化剂不能从胶联体系中移除，它们在高温和紫外光下会加速体系中有机官能团的分解，影响材料在使用期间的性质。目前的一个关键科学问题就是如何摆脱过渡金属催化剂在体系中的残留。实现这一点将能使材料在高温下保持很好的稳定性，不容易分解，将能满足苛刻环境下的应用的要求，例如高功率LED和太阳能电池、发动机密封等高温环境中的封装。在医疗器械方面人们也希望材料中没有残留的金属，因此这类材料在医用材料领域将倍受关注。非催化胶联反应是使得胶联体系中没有催化剂残留的最直接的办法，例如在聚合物中引入热致反应的官能团，然后在加热的条件发生分子间的反应，从而生成胶联产物。这些热致反应的官能团包括环四硅碳烷、苯并环丁烯、三氟乙烯基、硅氢键等。但是这类方法一般需要特殊的官能团，而且热致反应需要在大于160度或者更高的温度下进行。另外紫外光照射引发的环化反应或者离子键的相互作用力也是不需催化剂就可以制备出胶联产物的方法，但是这类材料的耐候性能都不太理想。另外一个使得体系中没有催化剂残留的办法是使用可分解消除的催化剂。反应如下，含有多环的有机硅化合物在催化剂存在的情况下发生开环反应即可得到胶联产物，而四烷基氢氧化铵或者鏻这些有机碱是开环反应的有效的催化剂。它们在100度左右可以催化开环反应，而在130度以上四配位的铵或者鏻会完全分解成中性的没有催化活性的小分子，这些温度都要比热致硅碳杂环的开环温度低很多。这样胶联体系中最终将只有稳定的有机硅部分，因此将有较好耐热、紫外光的性质。制备出含有多环的有机硅化合物，然后利用这些有机碱催化胶联再进而加热分解是制备无催化剂残留的胶联体系的一个实用的间接方法。近年来，国内外相继开展了在这方面的研究工作，但是，目前，这类合成方法普遍存在合成产率较低、副产物较多和分离困难等问题，并且含环有机硅聚合物在有机碱催化下的胶联行为还没有得到充分的研究。由此，制备交联体的方法有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种螺环有机硅化合物，并以该螺环有机硅化合物为原料，利用开环反应制备交联体，该交联体中无催化剂残留，并且交联体的热稳定性好。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种螺环有机硅化合物。根据本专利技术的实施例，所述螺环有机硅化合物具有式I所示通式，其中，R5、R6、R7、R8各自独立地为甲基或苯基，R1、R2、R3、R4各自独立地为任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基或任选取代的环己基，其中，所述烷基、所述烯基、所述环烯基、所述杂环基、所述芳基、所述杂芳基、所述苄基和所述环己烷任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。根据本专利技术实施例的螺环有机硅化合物，以该螺环有机硅化合物为原料，在酸碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体，并且得到的交联体中无催化剂残留，稳定性和耐热性好。并且，该螺环有机硅化合物的制备简单，原料工业易得，产率高。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种制备交联体的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：使前述的螺环有机硅化合物与环状分子发生开环反应，以便获得所述交联体，其中，所述环状分子包括选自环状有机小分子和环状有机硅小分子的至少之一。根据本专利技术实施例的制备交联体的方法，以螺环有机硅化合物和环状分子为原料，原料的成本低。根据本专利技术的实施例，在酸碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体，酸碱化合物易于分解，使得到的交联体中无催化剂残留，并且交联体的稳定性和耐热性好。该方法过程简单，原料工业易得，产率高。根据本专利技术的又一方面，本专利技术提供了一种交联体。根据本专利技术的实施例，所述交联体是通过前述的螺环有机硅化合物与环状分子进行开环反应得到的，其中，所述环状分子包括选自环状有机小分子和环状有机硅小分子的至少之一。根据本专利技术实施例的交联体，以螺环有机硅化合物和环状分子为原料，原料的成本低。根据本专利技术的实施例，该交联体中无催化剂残留，并且交联体的稳定性和耐热性好。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1显示了根据本专利技术一个实施例的交联体的形态示意图；图2显示了根据本专利技术又一个实施例的交联体的形态示意图；图3显示了根据本专利技术又一个实施例的交联体的形态示意图；图4显示了根据本专利技术又一个实施例的交联体的形态示意图；图5显示了根据本专利技术又一个实施例的交联体的形态示意图；图6显示了根据本专利技术一个对比例的交联体的形态示意图；图7显示了根据本专利技术一个实施例的交联体的形态示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种螺环有机硅化合物。根据本专利技术的实施例，所述螺环有机硅化合物具有式I所示通式，其中，R5、R6、R7、R8各自独立地为甲基或苯基，R1、R2、R3、R4各自独立地为任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基或任选取代的环己基，其中，所述烷基、所述烯基、所述环烯基、所述杂环基、所述芳基、所述杂芳基、所述苄基和所述环己烷任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。根据本专利技术实施例的螺环有机硅化合物，以该螺环有机硅化合物为原料，在酸碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体，并且得到的交联体中无催化剂残留，稳定性和耐热性好。并且，该螺环有机硅化合物的制备简单，原料工业易得，产率高。在本专利技术中所使用的术语“螺环有机硅化合物”是一种由单个原子连接两个环的有机化合物。在本专利技术中，由Si连接两个双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺环有机硅化合物，所述螺环有机硅化合物具有式I所示通式，其中，R5、R6、R7、R8各自独立地为甲基或苯基，R1、R2、R3、R4各自独立地为任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基或任选取代的环己基，其中，所述烷基、所述烯基、所述环烯基、所述杂环基、所述芳基、所述杂芳基、所述苄基和所述环己烷任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。

【技术特征摘要】
1.一种螺环有机硅化合物，所述螺环有机硅化合物具有式I所示通式，其中，R5、R6、R7、R8各自独立地为甲基或苯基，R1、R2、R3、R4各自独立地为任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基或任选取代的环己基，其中，所述烷基、所述烯基、所述环烯基、所述杂环基、所述芳基、所述杂芳基、所述苄基和所述环己烷任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。2.根据权利要求1所述的螺环有机硅化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4各自独立地为任选取代的C1-3烷基或任选取代的苯基，其中，所述C1-3烷基和所述苯基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代，优选地，所述C1-3烷基和所述苯基任选被卤素取代，任选地，R5、R6、R7、R8各自独立地为甲基。3.一种制备交联体的方法，其特征在于，包括：使权利要求1或2所述的螺环有机硅化合物与环状分子发生开环反应，以便获得所述交联体，其中，所述环状分子包括选自环状有机小分子和环状有机硅小分子的至少之一。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，环状有机小分子具有式II至式IV任一项所示通式，其中，X独立地为氧或氮，各n独立地为0-3的整数，R9、R11、R13、R15、R17、R18、R19、R20各自独立地为氢、任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代芳基、任选取代的杂芳基或任选取代的苄基，R10、R12、R14、R16独立地为氢、羟基、烷基、任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基或任选取代的烷氧基，其中，所述烷基、所述烯基、所述环烯基、所述杂环基、所述芳基、所述杂芳基、所述苄基和所述烷氧基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环状有机硅小分子具有式V或式VI所示的通式，其中，R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33和R34各自独立地为氢、任选取代的烷基、任选取代的烯基，任选取代的环烯基、任选取代的杂环基、任选取代芳基组、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇宙，于健一，韩晔，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11