一种羟基低聚倍半硅氧烷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种羟基低聚倍半硅氧烷及其制备方法，所述羟基低聚倍半硅氧烷结构式如式1所示

【技术实现步骤摘要】
一种羟基低聚倍半硅氧烷及其制备方法


[0001]本专利技术属于多面体低聚倍半硅氧烷制备
，具体而言，涉及一种新型羟基
POSS
及其制备方法
。

技术介绍

[0002]多面体低聚倍半硅氧烷
(POSS)
是一种具有无机
Si
‑
O
组成的笼状骨架和包围在其周围的各种有机基团的化合物，通式为
(RSiO
3/2
)n
，其中
n=6、7、8、10、12
等
。POSS
的特点包括低密度
、
高渗透率
、
低介电常数以及出色的光学性能
。
此外，
POSS
具有优异的热稳定性
、
抗辐射性和抗氧化性
。POSS
分子中
Si—O—Si
键的距离仅为
0.5
纳米，表现出表面与界面效应
、
小尺寸效应
、
宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等特性
。
这些效应赋予
POSS
分子独特的热力学
、
光学
、
电学
、
磁学和声学特性，因此引起了广泛的关注
。
[0003]目前，
POSS
的合成方法主要分为两类：一种是通过硅烷或氯硅烷的水解缩合反应合成的
POSS
，称为水解缩合法；另一种是以已有的/>POSS
为母体进行侧基的化学反应制备的
POSS
，称为化学衍生法
。1946
年，
Scott
（
Scott DW. Thermal Rearrangement of Branched
‑
Chain Methylpolysiloxanes. Journal of the American Chemical Society 1946; 68 (3):356
‑
358.
）首次合成了支链型低聚倍半硅氧烷
。1955
年，
Sprung
等人（
Sprung MM and Guenther FO. The Partial Hydrolysis of Methyltriethoxysilane. Journal of the American Chemical Society 1955; 77(15): 3990
‑
3996.
）合成了
Me
‑
POSS
，并对其几何形状进行了解析
。
随后，
Barry
等人（
Barry AJ, Daudt WH, Domicone J, and Gilkey JW. Crystalline Organosilsesquioxanes.Journal of the American Chemical Society 1955; 77(16): 4248
‑
4252.
）使用强碱催化剂合成了
T6
型
Ph
‑
POSS、T8
型
Me
‑
POSS、Ethyl
‑
POSS、Propyl
‑
POSS、Butyl
‑
POSS、Cyclohexyl
‑
POSS
以及
T12
型
Me
‑
POSS
，还合成了若干具有未确定结构的聚甲基倍半硅氧烷
。1963
年，
Vogt
等人（
Vogt LH and Brown JF. Crystalline Methylsilsesquioxanes. Inorganic Chemistry 1963; 2(1): 189
‑
192.
）使用碱作为催化剂对甲基硅凝胶进行分解，并通过质谱
、
核磁共振
、
红外等方法对其进行了表征，得到了
Me
‑
POSS
的同系物（
T8、T10、T12
）以及一些尚未确定结构的聚甲基倍半硅氧烷
。
[0004]进入
21
世纪以来，各种具有不同有机基团的
POSS
被成功合成
。
这些
POSS
可以分为两大类：一类是带有惰性基团的
POSS
，另一类是带有活性基团的
POSS。
带有活性基团的
POSS
又可进一步分为两类：一类是带有单一活性基团的
POSS
，另一类是带有多种活性基团的
POSS。
[0005]羟基
POSS
属于带有活性基团的
POSS
，已在以下领域有着广泛的应用：羟基
POSS
可以作为表面活性剂或改性剂，具有改善润湿性和分散性的能力；羟基
POSS
可以作为催化剂的前体或催化剂，用于有机合成
、
聚合反应和氧化反应等；羟基
POSS
可以用于制备功能性材料，如高温稳定的聚合物
、
纳米复合材料和电子器件；羟基
POSS
可以作为药物传递系统的载体，通过调整其结构和官能团，可以实现药物的控制释放和靶向传递，提高药物的疗效和生物可利用性；它可以吸附和分解有害物质，减少环境污染和资源浪费
。
[0006]目前文献报道羟基官能化
POSS
的制备方法有以下两种：（
Hydrosilylation of Allyl Alcohol with [HSiMe2OSiO
1.5
]8: Octa(3
‑
hydroxypropyldimethylsiloxy)octasilsesquioxane and Its Octamethacrylate Derivative as Potential Precursors to Hybrid Nanocomposites. J. Am. Chem. Soc. 2000;1(22): 6979
‑
6988. ）1）前驱体
Q8M
8H
[HSiMe2OSiO
1.5
]8POSS
的制备：将
TEOS
和
MTEOS
的混合物加入到
2.0 mol/L TMA
含水的氢氧化物甲醇溶液中，使
TMA/SiO2的比值为
1.0
，反应
24h
合成前驱体
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种羟基低聚倍半硅氧烷，其特征在于，其结构式如式1所示：；其中，，
X=HCOO
‑
、NO3‑
、CF3SO3‑
或
CH3COO
‑
，
n=1、2、3。2.
权利要求1所述的羟基低聚倍半硅氧烷的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤一，制备如式2所示的羟基多面体低聚倍半硅氧烷前驱体；将氨丙基三烷氧基硅烷
、
卤代醇
、
缚酸剂和甲苯混合，在
50℃
‑
80℃
下反应4‑6小时后，分离出固体，液体蒸馏出甲苯和未反应的原料，剩余液体即为羟基多面体低聚倍半硅氧烷前驱体；；其中，
R
为烷基链；
n=1、2、3
；步骤二，步骤一中得到的羟基多面体低聚倍半硅氧烷前驱体中加入催化剂和蒸馏水，在室温下搅拌反应1‑3小时；步骤三，减压蒸馏回收溶剂水，得到粗产品；步骤四，室温下，粗产品中加入丙酮进行洗涤
、
过滤，并进行真空干燥，得到所述的羟基低聚倍半硅氧烷
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤一中，所述氨丙基三烷氧基硅烷选自氨丙基三甲氧基硅烷
、
氨丙基三乙氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏飞，张海洋，张彦，王永钊，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：