一种同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，属于有机‑无机杂化材料技术领域。本发明专利技术提供的聚硅倍半氧烷同时含有苯基和乙烯基，还具有梯形的POSS分子骨架，产物结构稳定性好，可以通过对乙烯基进行接枝反应，引入其他基团，以制备多种含不同功能基团的POSS衍生物。

【技术实现步骤摘要】
一种同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷及其制备方法
本专利技术属于有机-无机杂化材料
，尤其涉及一种同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷及其制备方法。
技术介绍
聚有机硅倍半氧烷(PSQ)是指经验分子式为(RSiO1.5)n的聚硅氧烷，侧链R是与硅原子相连的各种有机基团，可以是氢、烷基、芳香基、烯烃基及其它有机取代基团。PSQ具有理想的机械性能、耐热性能和电学性能，引起了人们极大的研究兴趣。按照结构特点，PSQ可以分为无规结构、梯形结构、笼型结构和不完整笼型结构等。其中，聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)，尤其是梯形PPSQ，其结构式为(C6H5SiO1.5)n，具有更高的耐热性、耐候性、耐化学性、耐热氧化性、电绝缘性、光学透明性、防水性以及阻燃性等，应用前景更好，可广泛应用于聚合物改性、绝热材料、低介电材料、涂层涂料、气体分离膜等领域。具有梯形及环梯形结构的苯基聚硅倍半氧烷，由于其结构的规整性，作为聚合物添加剂具有良好的增强、阻燃等效果。为了进一步提高PPSQ与有机聚合物的相容性，从而使PPSQ更好的在聚合物中发挥作用，制备具有多种官能团的PPSQ的衍生物是当前的一个研究热点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷及其制备方法。本专利技术提供的聚硅倍半氧烷同时含有苯基和乙烯基，还具有梯形的POSS分子骨架，可以通过对乙烯基进行接枝反应以制备多种含不同功能基团的POSS衍生物。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，具有式I所示结构:式I中，m与n的比例为10:1～10:100，所述m和n为正整数。本专利技术还提供了上述技术方案所述梯形聚硅倍半氧烷的制备方法，包括以下步骤：将苯基硅烷、乙烯基硅烷和有机溶剂混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中滴加碱性催化剂水溶液，发生水解反应，得到水解产物；将所述水解产物升温发生共缩聚反应，得到共缩聚产物；将所述共缩聚产物与醇类溶剂混合后析出白色固体，得到具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，所述醇类溶剂为无水乙醇或无水甲醇。优选地，所述苯基硅烷与乙烯基硅烷的摩尔比为10:1～10:100。优选地，所述苯基硅烷和乙烯基硅烷的总质量与有机溶剂的体积比为1g:5～50mL。优选地，所述苯基硅烷和乙烯基硅烷的总质量与碱性催化剂的质量比为1：0.005～0.1，所述碱性催化剂水溶液中碱性催化剂的质量与水的体积比为1g：50～200mL。优选地，所述苯基硅烷为苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷。优选地，所述乙烯基硅烷为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。优选地，所述共缩聚反应的温度为40～80℃，所述共缩聚反应的时间为12～72h。优选地，所述碱性催化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵中的一种或多种。优选地，所述共缩聚产物与醇类溶剂的体积比为1:5～50。本专利技术提供了一种新的具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷。本专利技术提供的聚硅倍半氧烷同时含有苯基和乙烯基，还具有梯形的POSS分子骨架，产物结构稳定性好，可以通过对乙烯基进行接枝反应，引入其他基团，以制备多种含不同功能基团的POSS衍生物。本专利技术提供的具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷具有优异的阻燃效果。并且，本专利技术提供的具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷的制备方法具有反应条件温和，重复性好，具有产率高、周期短、操作简单的特点，适合扩大生产。附图说明：图1为实施例1制备的梯形聚硅倍半氧烷的FT-IR谱图；图2为实施例1制备的梯形聚硅倍半氧烷的1HNMR谱图；图3为实施例1制备的梯形聚硅倍半氧烷的XRD谱图；图4为实施例1制备的梯形聚硅倍半氧烷的GPC谱图；图5为实施例1制备的梯形聚硅倍半氧烷的TG谱图；图6为实施例3制备的梯形聚硅倍半氧烷的TG谱图；图7为实施例5制备的梯形聚硅倍半氧烷的FT-IR谱图。具体实施方式本专利技术提供了同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，具有式I所示结构:式I中，m与n的比例为10:1～10:100，所述m和n为正整数。本专利技术还提供了上述技术方案所述梯形聚硅倍半氧烷的制备方法，包括以下步骤：将苯基硅烷、乙烯基硅烷和有机溶剂混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中滴加碱性催化剂水溶液，发生水解反应，得到水解产物；将所述水解产物升温发生共缩聚反应，得到共缩聚产物；将所述共缩聚产物与醇类溶剂混合后析出白色固体，得到具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，所述醇类溶剂为无水乙醇或无水甲醇。本专利技术将苯基硅烷、乙烯基硅烷和有机溶剂混合，得到混合溶液。在本专利技术中，所述苯基硅烷与乙烯基硅烷的摩尔比优选为10:1～10:100。在本专利技术中，所述苯基硅烷和乙烯基硅烷的总质量与有机溶剂的体积比优选为1g:5～50mL。在本专利技术中，所述苯基硅烷优选为苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷。在本专利技术中，所述乙烯基硅烷优选为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。在本专利技术中，所述有机溶剂优选为丙酮、石油醚、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、吡啶和二氧六环中的一种或多种。得到混合溶液后，本专利技术向所述混合溶液中滴加碱性催化剂水溶液，发生水解反应，得到水解产物。在本专利技术中，所述碱性催化剂优选包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵中的一种或多种。当所述碱性催化剂优选为混合物时，本专利技术对所述碱性催化剂中物质的质量比没有特殊的限定，采用任意质量比的混合物均可。在本专利技术中，所述滴加的速率优选为逐滴加入。在本专利技术中，所述苯基硅烷和乙烯基硅烷的总质量与碱性催化剂的质量比优选为1：0.005～0.1，所述碱性催化剂水溶液中碱性催化剂的质量与水的体积比优选为1g：50～200mL。在本专利技术中，所述水解反应优选在常温常压下进行，不需要额外的加热或降温。在水解过程中，所述苯基硅烷和乙烯基硅烷生成硅醇。得到水解产物后，本专利技术将所述水解产物升温发生共缩聚反应，得到共缩聚产物。在本专利技术中，所述共缩聚反应的温度优选为40～80℃，更优选为60～70℃，所述共缩聚反应的时间优选为12～72h，更优选为24～36h。本专利技术对所述升温的升温速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的升温速率即可。得到共缩聚产物后，本专利技术将所述共缩聚产物与醇类溶剂混合后析出白色固体，得到具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，所述醇类溶剂为无水乙醇或无水甲醇。在本专利技术中，所述共缩聚产物与醇类溶剂的体积比优选为1:5～50。析出白色固体后，本专利技术优选依次经抽滤、蒸馏水洗、乙醇洗涤和烘干，得到具有式I所示结构的同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷。本专利技术对所述抽滤、蒸馏水洗和乙醇洗涤的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本专利技术中，所述烘干的温度优选为60～120℃，更优选为80℃，所述烘干的时间优选为8～12h，更优选为10h。本专利技术还提供了上述技术方案所述同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，具有式I所示结构:

【技术特征摘要】
1.同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷，具有式I所示结构:式I中，m与n的比例为10:1～10:100，所述m和n为正整数。2.权利要求1所述梯形聚硅倍半氧烷的制备方法，包括以下步骤：将苯基硅烷、乙烯基硅烷和有机溶剂混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中滴加碱性催化剂水溶液，发生水解反应，得到水解产物；将所述水解产物升温发生共缩聚反应，得到共缩聚产物；将所述共缩聚产物与醇类溶剂混合后析出白色固体，得到具有式I所示结构的梯形聚硅倍半氧烷，所述醇类溶剂为无水乙醇或无水甲醇。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述苯基硅烷与乙烯基硅烷的摩尔比为10:1～10:100。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述苯基硅烷和乙烯基硅烷的总质量与有机溶剂的体积比为1g:5～50mL。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣杰，秦兆鲁，张文超，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11