[发明专利]短程有序笼型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明短程有序笼型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制备方法，属于材料技术领域，具体涉及到一种具有短程有序结构的球形氨丙基倍半硅氧烷粒子的制备方法，该方法制备的氨丙基倍半硅氧烷粒子可用于溶液中金属离子的脱除及二氧化碳气体的吸附。

背景技术

笼型聚倍半硅氧烷通式为(RSiO_1.5)n，其中R为八个顶角Si原子所连接的有机基团，常见R基为乙烯基、环氧基、氨基、苯基等反应性或惰性基团。笼型聚倍半硅氧烷的笼型框架结构使得其具有良好的介电性和光学性能，被广泛应用于耐高温材料、阻燃材料、电绝缘材料、致电发光材料及改性传统高聚物性能等领域，已成为一种具有发展前景的新型硅基杂化功能材料。

目前，笼型聚倍半硅氧烷主要通过溶胶-凝胶法制备，即在酸或碱催化剂作用下，通过三氯硅烷或三烷氧基硅烷的水解缩合反应得到。制备含氨基苯基倍半硅氧烷的主要方法是，首先通过含苯基有机硅氧烷前驱体的水解缩合制备含苯基的倍棒硅氧烷，然后进行硝化，再经过催化还原，得到含氨基苯基笼型倍半硅氧烷。例如，余鼎声等以碱性还原剂苯肼，在Fe/C催化下，将八硝基苯基倍棒硅氧烷还原为氨基苯基倍半硅氧烷。顾哲明等采用氨丙基三乙氧基硅烷为原料，加入去离子水，盐酸催化下，在环己烷中于60℃反应72小时，然后通过旋转蒸发除去溶剂，成功制备产率为80%的笼型氨丙基倍半硅氧烷。李齐方等以工业化的氨丙基三甲氧基硅氧烷为原料，四甲基氢氧化氨为催化剂，在醇类溶剂中经水解缩合直接制备氨基笼型倍半硅氧烷。

传统合成方法中，反应体系均为均相反应体系，所制备的产物大多数没有规则的形貌和结构。众所周知，形貌和结构对于微纳米复合材料的物化性质具有非常重要的影响。因此，制备具有规则形貌和有序结构的笼型聚倍半硅氧烷具有非常重要的理论价值和实用价值。综上所述，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，提供一种操作简便、反应时间短、反应条件温和的短程有序笼型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

短程有序笼型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制备方法，按照以下步骤进行：均三苯甲酸的脱水处理、γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液的配制、水解缩合反应、碱洗。

所述均三苯甲酸的脱水处理具体步骤为：将均三苯甲酸置于烘箱中，于80℃加热脱水2h。

所述γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液的配制具体步骤为：将20mL无水乙醇加入50mL三口烧瓶中，然后量取1mLγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入该烧瓶中，密封，用搅拌器180转/分钟搅拌30～50min。

所述水解缩合反应具体步骤为：称取脱水处理后的均三苯甲酸，加入配置的γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，搅拌30min至固体完全溶解，然后加入0.3mL的氨水溶液，继续搅拌10min后停止搅拌，静置反应24h，通过离心分离，得到白色固体，即为水解缩合产物。

所述均三苯甲酸与γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：1-3，氨水溶液的pH为9-11。

所述均三苯甲酸与γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：3，氨水溶液的pH为10。

所述碱洗具体步骤为：将水解缩合反应得到水解缩合产物用pH为10的氨水溶液离心洗涤3-4次，然后用乙醇离心洗涤2-3次，将离心产物置于真空干燥箱中于40℃干燥处理2h，即得本产品。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：

本发明使用均三苯甲酸为外源分子，调节了乙醇溶剂中γ-氨丙基三甲氧基硅烷水解缩合行为，制备了γ-氨丙基三甲氧基硅烷均三苯甲酸盐的水解缩合产物；通过碱洗，将均三苯甲酸脱除，得到短程有序笼型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子；反应体系简单易行、反应条件温和、产率高、易于大规模生产；采用本发明所制备的氨丙基倍半硅氧烷球形粒子，平均直径为3～5μm，具有短程有序性结构，可用于吸附分离、药物传输、高聚物改性等领域。

附图说明

下面通过附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例1中的扫描电子显微镜照片；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明实施例1的红外光谱图；

图4为本发明实施例1的XRD衍射图谱；

图5为本发明实施例1的透射电子显微镜照片。

具体实施方式

下面实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1

1、均三苯甲酸的脱水处理