[发明专利]单羟基修饰八乙烯基笼型倍半硅氧烷及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及单羟基修饰八乙烯基笼型倍半硅氧烷的制备方法

背景技术：

多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）是一类含（RSiO_1.5）_n，其中n≥4，R为氢，羟基，环氧基，烷基，烯基以及它们衍生物的基团等，其主要结构包括梯形，半笼型以及笼型等，而这其中，半笼型以及具有对称结构的笼型倍半硅氧烷的研究比较多。

笼型倍半硅氧烷的有机取代基可按照活性分为两大类：一类为惰性基团，如烷基，亚烃基，芳基，亚芳基等，可以调节其纳米结构与聚合物的相容性；另一类为活性基团，如氢、氯、羟基、羧基、醛基、环氧基等，可以通过进一步与聚合物反应，提高POSS在基体中的分散性，从而发挥POSS的纳米特性以及硅氧结构在热性能以及阻燃性能上的潜力。例如，潘敬彬等利用八苯胺基POSS与聚酰亚胺（PI）共混，测试结果显示，改性后的PI在动态模量以及耐热性能上都有很大的提高。这也让人们发现制备活性基团修饰的POSS是发挥其特性的关键所在。其中肖俊平等人利用缺口笼型结构POSS，即七聚（异丁基）倍半硅氧烷三硅醇（T7）为基础，采用封角法，缩合法，叠氮化法合成单官能度的倍半硅氧烷。王文平等同样利用T7钠盐与三氯硅烷制备单氯丙基POSS，并与二乙醇胺进一步取代，制备双羟基笼型倍半硅氧烷。

综上所述，制备多活性的POSS有极大的应用前景。但是目前国内过于合成具有两种不同活性的POSS及其制备方法尚没有报道。本发明提供了制备一种单羟基修饰八乙烯基笼型倍半硅氧烷的制备方法。

发明内容：

本发明提供了一种单羟基八乙烯基笼型倍半硅氧烷及其制备方法，以已工业化的八乙烯基笼型倍半硅氧烷为初级原料在无水溶剂中经三氟甲磺酸修饰并水解制备单羟基八乙烯基笼型倍半硅氧烷。

一种单羟基八乙烯基笼型倍半硅氧烷，其结构式如下：

具体步骤如下：

(1)室温下，将八乙烯基POSS溶解于无水二氯甲烷或无水三氯甲烷中，浓度范围为20mg/mL-100mg/mL的无色溶液；逐滴加入与八乙烯基POSS摩尔比为1:0.95-1:1.05的三氟甲磺酸，通氮气，搅拌4-8小时，通过恒温水浴控制反应温度在0℃-25℃范围内，溶液呈淡黄色；所得溶液通过旋转蒸发得到固体，氮气氛围下保存，固体由白色转为浅粉红色。

(2)将步骤（1）所得固体溶解于丙酮与水的混合溶剂中，丙酮与水的体积比为2:1-8:1，形成无色溶液，在0℃-20℃下，搅拌4h以上，通过旋转蒸发得到白色固体。并利用过硅胶柱，真空干燥得到最终单羟基修饰八乙烯基笼型倍半硅氧烷。

本发明单羟基八乙烯基笼型倍半硅氧烷的制备方法的化学反应式如下：

本发明与背景技术相比，具有下列优势：

1.本发明制备一种具有两种活性官能团的笼型倍半硅氧烷。

2.本发明使用已工业化八乙烯基笼型倍半硅氧烷为原料，原料来源广泛，价格便宜。

3.本发明所述方法具有产率较高的特点，通常大于60%

具体实施方式：

实例1

（1）将1g八乙烯基POSS、10ml无水二氯甲烷加入到50ml茄形烧瓶中，室温下搅拌，使混合均匀。在恒温水浴中控温为0℃逐滴加入1.58mmol三氟甲磺酸，氮气氛围下搅拌4h，并逐渐恢复到室温。所得溶液利用饱和碳酸钠溶液洗涤3次以上，溶液由黄色变为无色，分液，利用旋转蒸发得到白色粉末。

（2）将（1）中得到的粉末直接加入20ml湿丙酮中（V_丙酮：V_水=4:1），室温下搅拌24h，得到白色溶液，利用无水硫酸镁干燥，利用旋转蒸发，室温下真空干燥得到产品。

结构表征如下：

.¹H NMR(500MHz,CDCl₃,25℃):δ6.15-5.90(m,21H),3.85(t,J7.2Hz,2H,CH₂OH),1.18(t,J7.2Hz,²H,SiCH₂).