一种改性制造技术

本发明专利技术涉及材料技术领域，提供了一种改性

【技术实现步骤摘要】
一种改性POSS分子、嵌段共聚物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种改性
POSS
分子
、
嵌段共聚物及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]聚二甲基硅氧烷（
PDMS
）在纳米图案化
、
纳米多孔材料
、
纳米光刻等领域有着非常重要的应用
。
由于
PDMS
的合成难度较大且不是精确分子，所以难以保证每批次制备得到的聚合物其分子量（
Mn
）和分子量分布（
PDI
）一致，这为研究材料的结构与性能之间的关系带来较大挑战
。
此外，由
PDMS
组成的嵌段共聚物经自组装过程得到的微相有序结构也往往具有较大的尺寸，很难形成小于
10nm
的有序结构
。
[0003]虽然笼型倍半硅氧烷（
POSS
）分子具有精确的化学结构和刚性的笼状结构，可以形成一系列小于
10nm
的微相有序结构，但是传统的
POSS
分子含硅量较低，在刻蚀的过程中结构稳定性和刻蚀对比度较差，从而限制了其在纳米图案化等领域中的应用
。
[0004]因此，研究开发一种化学结构精确
、
稳定性好，且具有较高含硅量，同时可形成一系列小于
10nm
的微纳结构的新型
POSS
分子，以提高r/>POSS
在纳米图案化等领域的应用价值，具有重要的意义
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种化学结构精确
、
稳定性好，且具有较高含硅量，同时可形成一系列小于
10nm
的微纳结构的新型
POSS
分子，以提高
POSS
在纳米图案化等领域的应用价值
。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种具有式Ⅰ结构的化合物：；其中，式Ⅰ中的
R
代表，
n
为
2~9
的整数
。
[0007]本专利技术实施例提供的化合物，与传统
PDMS
或传统的
POSS
分子相比，其化学结构精确
、
稳定性好，具有更高含硅量
、
更高的刻蚀对比度，且可形成一系列小于
10nm
的微纳结构，可应用于纳米图案化
、
纳米多孔材料
、
纳米光刻等领域，具有广阔的市场应用前景
。
[0008]第二方面，本专利技术实施例提供了一种嵌段共聚物，所述嵌段共聚物由第一方面的
具有式Ⅰ结构的化合物与末端经叠氮基团修饰的高分子链段经点击化学反应制备得到
。
[0009]本专利技术实施例提供的嵌段共聚物，具有含硅量高
、
刻蚀对比度高等优点，且可形成一系列小于
10nm
的微纳结构，可应用于纳米图案化
、
纳米多孔材料
、
纳米光刻等领域，具有广阔的市场应用前景
。
[0010]第三方面，本专利技术实施例提供了一种如第一方面所述的具有式Ⅰ结构的化合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、
在氮气保护下，一个端位被羟基取代的七乙烯基笼型倍半硅氧烷与丁二酸苄酯在第一偶联剂及第一催化剂存在的第一反应溶剂中于第一反应温度下进行反应，得到第一反应物；
S2、
在氩气保护下，所述第一反应物与甲苯在第二催化剂的作用下于第二反应温度下进行反应，得到第二反应物；
S3、
在氢气氛围下，所述第二反应物与乙酸乙酯在第三催化剂的作用下进行反应，得到第三反应物；
S4、
在氮气保护下，所述第三反应物与戊炔醇在第二偶联剂及第四催化剂存在的第二反应溶剂下进行反应，得到具有式Ⅰ结构的化合物
。
[0011]本专利技术实施例中各步骤的序号不构成对本专利技术实施例步骤顺序的限制，本专利技术实施例提供的制备方法简单，条件温和，操作方便，对设备条件要求不高，极易实现，适用于工业化大规模生产
。
[0012]第四方面，本专利技术实施例提供了一种如第二方面所述的嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
S1、
在氮气保护下，端位被羟基取代的七乙烯基笼型倍半硅氧烷与丁二酸苄酯在第一偶联剂及第一催化剂存在的第一反应溶剂中于第一反应温度下进行反应，得到第一反应物；
S2、
在氩气保护下，所述第一反应物与甲苯在第二催化剂的作用下于第二反应温度下进行反应，得到第二反应物；
S3、
在氢气氛围下，所述第二反应物与乙酸乙酯在第三催化剂的作用下进行反应，得到第三反应物；
S4、
在氮气保护下，所述第三反应物与戊炔醇在第二偶联剂及第四催化剂存在的第二反应溶剂下进行反应，得到具有式Ⅰ结构的化合物；
S5、
在氩气保护下，所述具有式Ⅰ结构的化合物与末端经叠氮基团修饰的高分子链段在第五催化剂存在的第三反应溶剂中进行反应，得到所述嵌段共聚物
。
[0013]第五方面，本专利技术实施例提供了如第一方面所述的具有式Ⅰ结构的化合物，或者如第二方面所述的嵌段共聚物在制备纳米图案化材料
、
纳米多孔材料及纳米光刻材料中的应用
。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附
图获得其它的附图
。
[0015]图1是本专利技术实施例1制得的化合物1的质谱图；图2是本专利技术实施例7制得的
oDMS7POSS
‑
PS
嵌段共聚物的核磁共振氢谱图；图3是本专利技术实施例8制得的一系列嵌段共聚物的凝胶渗透色谱图；图
4~9
是本专利技术实施例8制得的嵌段共聚物
oDMS7POSS
‑
PS
3.4k
、oDMS7POSS
‑
PS
12.9k
、oDMS7POSS
‑
PS
16.7k
、oDMS7POSS
‑
PS
17.4k
、oDMS7POSS
‑
PS
33.0k
的小角
X
射线散射和透射电镜表征图；图
10
是本专利技术实施例8制得的嵌段共聚物
oDMS7POSS
‑
PS
12.9k<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有式Ⅰ结构的化合物：；其中，式Ⅰ中的
R
代表，
n
为
2~9
的整数
。2.
一种嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物由如权利要求1所述的具有式Ⅰ结构的化合物与末端经叠氮基团修饰的高分子链段经点击化学反应制备得到
。3.
根据权利要求2所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述末端经叠氮基团修饰的高分子链段为
、
或中的至少一种，其中，
m
的取值范围为
7~15
，
q
的取值范围为
16~320
，
t
的取值范围为
20~150。4.
一种如权利要求1所述的具有式Ⅰ结构的化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
在氮气保护下，一个端位被羟基取代的七乙烯基笼型倍半硅氧烷与丁二酸苄酯在第一偶联剂及第一催化剂存在的第一反应溶剂中于第一反应温度下进行反应，得到第一反应物；
S2、
在氩气保护下，所述第一反应物与甲苯在第二催化剂的作用下于第二反应温度下进行反应，得到第二反应物；
S3、
在氢气氛围下，所述第二反应物与乙酸乙酯在第三催化剂的作用下进行反应，得到第三反应物；
S4、
在氮气保护下，所述第三反应物与戊炔醇在第二偶联剂及第四催化剂存在的第二反应溶剂下进行反应，得到具有式Ⅰ结构的化合物
。5.
根据权利要求4所述的具有式Ⅰ结构的化合物的制备方法，其特征在于，在步骤
S1
中，所述第一偶联剂为1‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基
)
碳化二亚胺盐酸盐
、1
‑
羟基苯并三唑中的至少一种；所述第一催化剂为4‑
二甲氨基吡啶
、
三乙胺中的至少一种；所述第一反应溶剂为二氯甲烷
、
四氢呋喃中的至少一种；所述第一反应温度为
25~60℃。6.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭子豪，叶峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：