[发明专利]一种含硫桥联倍半硅氧烷单体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硫桥联倍半硅氧烷单体及其制备方法与应用，属于桥联倍半硅氧烷技术领域。

背景技术

桥联倍半硅氧烷单体是一种包含可变有机桥联基团和两个或多个三烷氧基硅烷基团的小分子，这种小分子经过溶胶-凝胶工艺，通过烷氧基的水解缩合可以制备桥联聚倍半硅氧烷-一种化学稳定和热稳定性能优异的新型有机-无机杂化材料。与单一无机或有机材料相比，这种材料兼具无机物和有机物的特性。有机桥联基团的灵活可变赋予了桥联聚倍半硅氧烷分子多样性，再加上温和的溶胶-凝胶条件以及该材料制备片材、薄膜、纤维等广泛加工适应性，使得这类材料成为先进材料科学与技术中的一类关键材料。

这类材料的多样性和许多独特性能都来源于桥联的有机基团，而这些有机基团通过Si-C以共价键的形式键结在三烷氧基硅烷聚合物上。有机基团的组成、长度、刚性、取代基的几何尺寸和官能团度均可变化。由于有机桥联基团是杂化材料的内在组成部分，所以它的变化就为调节诸如孔隙率、热稳定性、折射率、光学性质、耐化学性、憎水性和介电常数等材料的整体性能提供了可能，从而避免了在较大尺度上出现相分离的可能。材料整体化学及物理性质上的灵活可调，使得此类材料成为光学器件制造、催化剂载体和陶瓷前躯体等应用领域中的优异候选材料。其中，含硫聚合物具有高折射率特点，透明性优良而且兼具良好的耐热性，并且由于硫原子能够赋予分子链以柔顺性，所以含硫聚合物材料通常还具有较好的柔韧性。

制备桥联单体的方法很多，其中最常用的有三种方法：①芳香基、烷基、炔基前驱体的金属化，然后再与四官能的硅烷反应；②二烯类(多烯类)的氢化硅烷化，或者是不常用的二炔类，③两官能度的有机基团与带有可反应官能团的有机三烷基硅烷反应。方法①需要采用Grignard试剂、有机锂或是金属氢化物对三烷氧基硅烷进行处理，使得合成工艺复杂，反应条件苛刻；方法②通常要采用贵金属催化剂，如氯铂酸、Karsted催化剂等来催化碳碳双键上三氯硅烷或三烷氧基硅烷的Si-H基团的加成反应。方法③是指当三烷氧基硅烷带有一个亲电基团时，可以与带有亲核基团的有机分子发生反应，通过这种方法得到的桥联单体一般只有6个烷氧基。

综上所述，现有方法主要使用金属催化剂，存在工艺复杂，反应条件苛刻，以及反应转化率不高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硫桥联倍半硅氧烷单体及其制备方法与应用。

本发明提供的式(I)所示含硫桥联倍半硅氧烷单体，

式(I)中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆均选自下述基团：甲氧基、乙氧基、甲基和苯基；m为0～20之间的整数，n为1～20之间的自然数。

本发明提供了上述含硫桥联倍半硅氧烷单体的制备方法，包括如下步骤：式(II)所示端烯基硅烷和式(III)所示巯基硅烷在光照下进行反应即得；

式(II)中，R₁、R₂和R₃均选自下述基团：甲氧基、乙氧基、甲基和苯基，m为0～20之间的整数；

式(III)中，R₄、R₅和R₆均选自下述基团：甲氧基、乙氧基、甲基和苯基，n为1～20之间的自然数。

上述的制备方法中，式(II)所示端烯基硅烷与式(III)所示巯基硅烷的摩尔份数比可为(1～2)∶(1～2)，如1∶1。

上述的制备方法中，所述反应的温度可为15℃～30℃，具体可为15℃、20℃、25℃或30℃；所述光照的强度可为2～300mW/cm²，具体可为8.4mW/cm²、85mW/cm²或260mW/cm²，波长为360～370nm(太阳光引发除外)；所述反应的时间可为5min～48h，具体可为4h～8h、4h、6h或8h。

上述的制备方法中，所述反应还可在光引发剂存在的条件下进行；所述光引发剂的用量可为式(III)所示巯基硅烷物质的量的0.05％～5％，具体可为0.05％、1％或5％。