[发明专利]一种高规整梯形聚苯基硅倍半氧烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高规整梯形聚苯基硅倍半氧烷的制备方法，属于纳米材料技术领域，由该方法合成的聚苯基硅倍半氧烷是梯形结构的有机-无机杂化材料，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。

背景技术

聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)是由两条Si-O主链且中间通过氧桥联结的梯形聚合物，是一类分子内有机-无机杂化材料，其结构式为(C₆H₅SiO_1.5)_n。PPSQ具有优异的耐热性、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，因此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。

聚硅倍半氧烷及其衍生物的制备，从上世纪60年代初至今受到科技工作者们的极大关注，他们不断地探寻着科学的合成方法。其中比较著名的方法是“平衡缩合方法”和“逐步偶联聚合反应”。1960年，Brown用KOH作为催化剂，通过热平衡缩聚法最先合成出具有立体规则性的梯形高分子PPSQ，但是反应后期需要使用高沸点溶剂(联苯、二苯醚)，且得到的产品结构规整性较差。上世纪90年代，国内研究者在梯形聚硅倍半氧烷的制备和表征方面做了大量系统的研究工作，提出称之为“逐步偶联聚合反应”的方法，此方法能得到结构规整性较好的梯形聚烷基硅倍半氧烷，但合成路线复杂。

现有技术中，规整度好或高性能的PPSQ合成温度基本都控制在180℃-250℃，反应时间长，合成路线较复杂，费用昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中合成规整度好或高性能的PPSQ反应时间长、合成路线复杂、费用昂贵的问题，提出一种高规整梯形聚苯基硅倍半氧烷的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种高规整梯形聚苯基硅倍半氧烷的制备方法，其具体步骤为：

1)将苯基三氯硅烷和溶剂加入到反应器中，搅拌，然后加入去离子水，继续搅拌使苯基三氯硅烷水解，水解完成后分层，取上层有机相待用；

2)在步骤1)得到的有机相内加入金属氯化物水溶液，常温搅拌；然后升温至80～120℃，加入催化剂，搅拌回流12～36h；得到固液混合物；

3)将步骤2)得到的固液混合物抽滤，在滤液中加入沉淀剂进行沉淀，静置3～12h，然后抽滤、正己烷洗涤、真空干燥得到聚苯基硅倍半氧烷，得到的聚苯基硅倍半氧烷为白色球形颗粒，颗粒直径在0.5～1μm，重均分子量为3000～8000；

上述步骤1)中水解时间为2～8h，水解温度为-5～5℃；溶剂为苯、甲苯或二甲苯中的一种，优选为苯；苯基三氯硅烷与溶剂的比为18～42g∶100ml；苯基三氯硅烷与去离子水的比为5～20g∶100ml；

上述步骤2)中金属氯化物为AlCl₃、MgCl₂、CaCl₂、NaCl、KCl或FeCl₃中的一种，优选为AlCl₃或MgCl₂；苯基三氯硅烷与金属氯化物的摩尔比为3～10；金属氯化物水溶液中水的含量为足以将固体金属氯化物溶解；催化剂为碱性物质的甲醇溶液，碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、氨水中的一种或其混合物，优选为四甲基氢氧化铵；碱性物质甲醇溶液的质量浓度为5％～50％；催化剂与苯基三氯硅烷的质量比为0.03～0.3∶1；

上述步骤3)中沉淀剂为乙醇、甲醇、正己烷、石油醚、去离子水、环己烷中的一种或其混合物，优选为乙醇。

将上述方法得到的聚苯基硅倍半氧烷进行测试，其测试方法和条件如下：