一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法以及应用技术

本发明专利技术属于聚硅氧烷材料制备技术领域，公开了一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法以及应用。该制备方法包括：将有机催化剂与起始剂、无水溶剂和环硅氧烷单体接触，搅拌均匀，置于一定温度的条件下，反应一定的时间后，加入中和剂中和有机催化剂，得到稳定的聚硅氧烷溶液；将上述聚硅氧烷溶液与白炭黑和硫化剂接触，混合均匀；将上述混合物加入模具中，在热压机中热压硫化，冷却后得到聚硅氧烷薄膜。本发明专利技术制备的聚硅氧烷薄膜可采用一锅法制备，制备方法简单，不含金属元素，所得薄膜透明性好，且兼具优良的弹性和拉伸性能。良的弹性和拉伸性能。良的弹性和拉伸性能。

【技术实现步骤摘要】
一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法以及应用


[0001]本专利技术属于聚硅氧烷材料制备
，尤其涉及一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法以及应用。

技术介绍

[0002]聚硅氧烷是一类以重复的Si
‑
O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的聚合物。聚硅氧烷兼具有机聚合物及无机聚合物的特性，具有优良的表面活性，耐热、耐寒、耐老化、抗紫外线、无毒无味及生理惰性等特性，其交联聚合物具有优异的透明性、生物相容性、弹性和拉伸性等优点，在航天、能源、医学、美容、柔性传感器等领域均得到了广泛的应用，可作为柔性传感器的柔性材料、人工器官、组织支架(如人工皮肤等)、软组织代用品(如假肢、美容产品等)、医用导管等的主要材料之一。聚硅氧烷薄膜的制备也逐渐成为研究的热点。
[0003]当前，世界有机硅材料技术发展的方向是高性能、多功能和复合化，通过配合技术的进步和添加新的添加剂，以及改变交联方式、共聚、共混等改性技术，设计出具有不同分子结构的有机硅产品，满足不同场合特别是高科技发展的需要。聚硅氧烷的传统交联方式为，即利用硅醇基和烷氧基的缩合反应。随后，利用乙烯基和氢的加成反应的开发带来了很大的技术进步，加成反应可控制固化速率且无副产物生成，提高了制品的电性能和耐热性等物性。近年来，以快速固化、节约能源为目的，国内外正在加速研究通过电子束和紫外线固化的交联方式。
[0004]聚硅氧烷薄膜的制备方式也主要通过以上三种交联方式实现。日本山村硝子株式会社(专利CN1172937C)通过烷氧基硅烷水解和缩聚制备了具有优良高浓度贮存稳定性的硅氧烷低聚物溶液，以此形成聚硅氧烷薄膜。陶氏康宁亚洲株式会社采用铂型催化剂催化含有不饱和键的聚硅氧烷和含有Si
‑
H键的有机硅化合物交联制得聚硅氧烷薄膜(专利CN1322058C)。中国科学院化学研究所(专利CN108329473A)制备了高苯基聚硅氧烷薄膜，可通过紫外光固化。虽然上述方法均可制备聚硅氧烷薄膜，但在聚合阶段和交联固化阶段需要不同的催化剂和反应条件，因此制备方法和催化体系较为复杂。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0006](1)现有技术制备聚硅氧烷转化率低，制备过程反应链长，成本高，聚合后得到中间品还需再进行处理，才能获得实际要的产品。
[0007](2)现有技术中聚合后得到中间品储存稳定性、透明性效果差，得到的最终产品弹性和拉伸性能低。

技术实现思路

[0008]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法以及应用。
[0009]所述技术方案如下：一种一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法包括以下步骤：
[0010]S1，将有机催化剂与起始剂、无水溶剂和环硅氧烷单体接触，搅拌均匀，置于一定
温度的条件下，反应一定的时间后，加入中和剂中和有机催化剂，得到稳定的聚硅氧烷溶液；中和剂包括磷酸、醋酸、磷酸酯、酸胶中的一种。
[0011]S2，将上述聚硅氧烷溶液与白炭黑和硫化剂接触，混合均匀；
[0012]S3，将上述混合物加入模具中，在热压机中热压硫化，冷却后得到聚硅氧烷薄膜。
[0013]在一个实施例中，在步骤S1中，所述有机催化剂为有机磷腈催化剂，包括以下化合物中的至少一种；
[0014][0015][0015]其中，R为任选烷基或芳基。
[0016]在一个实施例中，在步骤S1中，所述有机催化剂的用量为所述环硅氧烷单体总质量的10
‑
10000ppm；
[0017]所述环硅氧烷单体为八甲基环四硅氧烷、2,4,6,8
‑
四甲基
‑
2,4,6,8
‑
四乙烯基环四硅氧烷和以下单体中的至少一种，
[0018][0019]在一个实施例中，在步骤S1中，所述有机催化剂与起始剂是以1：(0.01
‑
1000)的摩尔比进行所述反应；
[0020]所述起始剂包括水，醇类、胺类、酸类中的一种；醇类包括但不局限于苄醇、甲醇、乙醇、乙二醇、2
‑
丁基
‑2‑
乙基
‑
1,3
‑
丙二醇、新戊二醇、丙三醇、季戊四醇、烯丙醇、炔丙醇，胺类包括但不局限于乙醇胺、三乙醇胺、苯胺、正丁胺、乙二胺、二异丙胺，酸类包括但不局限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸；
[0021]所述环硅氧烷单体和所述起始剂的摩尔比为(100
‑
100000)：(0
‑
100)。
[0022]在一个实施例中，在步骤S1中，所述无水溶剂为苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氧六环、正己烷、环己烷、乙醚、石油醚、乙腈、乙酸乙酯、正庚烷和正戊烷中的至少之一；
[0023]所述无水溶剂的用量为所述环硅氧烷单体总体积的0％
‑
100％。
[0024]在一个实施例中，在步骤S1中，所述反应温度为20
‑
100℃，所述反应进行的时间为0.5min
‑
240min。
[0025]在一个实施例中，在步骤S2中，所述的白炭黑为R106、R972、R202、R974、R8700、R812S、A300、A380其中一种；
[0026]所述白炭黑的量占聚硅氧烷溶液、白炭黑、硫化剂总质量的10％
‑
60％。
[0027]在一个实施例中，在步骤S2中，所述的硫化剂为2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
双
‑
(叔丁基过氧)己烷。硫化剂用量占聚硅氧烷溶液、白炭黑、硫化剂总质量的1％
‑
5％。
[0028]在步骤S3中，所述热压温度为140
‑
180℃，所述热压时间为30s
‑
300s。
[0029]本专利技术的另一目的在于提供一种根据所述一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法制备的聚硅氧烷薄膜。
[0030]本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述聚硅氧烷薄膜制备的航天、能源、医学、美容、柔性传感器，以及制备的人工器官、组织支架、软组织代用品、医用导管。
[0031]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：
[0032]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0033]本专利技术涉及一类稳定的聚硅氧烷溶液的制备方法以及由该聚硅氧烷溶液制备聚硅氧烷薄膜的方法，具体涉及采用有机磷腈催化剂催化环硅氧烷开环聚合制备具有储存稳定性的聚硅氧烷溶液的方法，还涉及由上述聚硅氧烷制备具有优良物理性能的交联聚硅氧烷薄膜的方法。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1，将有机催化剂与起始剂、无水溶剂和环硅氧烷单体接触，搅拌均匀，置于反应温度为20℃
‑
100℃的条件下，反应0.5min
‑
240min的时间后，加入中和剂中和有机催化剂，得到稳定的聚硅氧烷溶液；所述有机催化剂的用量为所述环硅氧烷单体质量的10ppm
‑
10000ppm，所述有机催化剂与起始剂以1：(0.01
‑
1000)的摩尔比进行反应，所述环硅氧烷单体和所述起始剂的摩尔比为(100
‑
100000)：(0
‑
100)，所述无水溶剂的用量为所述环硅氧烷单体总体积的0％
‑
100％；S2，将上述聚硅氧烷溶液与白炭黑和硫化剂接触，混合均匀；硫化剂用量占聚硅氧烷溶液、白炭黑、硫化剂总质量的1％
‑
5％；S3，将上述混合物加入模具中，在热压机中热压硫化，冷却后得到聚硅氧烷薄膜。2.根据权利要求1所述的一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机催化剂为有机磷腈催化剂，包括以下化合物中的至少一种：所述有机催化剂为有机磷腈催化剂，包括以下化合物中的至少一种：
其中，R为任选烷基或芳基。3.根据权利要求1所述的一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述环硅氧烷单体为八甲基环四硅氧烷、2,4,6,8
‑
四甲基
‑
2,4,6,8
‑
四乙烯基环四硅氧烷和以下单体中的至少一种：和以下单体中的至少一种：4.根据权利要求2所述的一锅法制备聚硅氧烷薄膜的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述起始剂包括水，醇类、胺类、酸类中的至少一种；所述醇类包括苄醇、甲醇、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志波，段市委，赵娜，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：