[发明专利]一种强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶，其特征在于，主要由含氨基、乙烯基或巯基反应性官能团的笼状倍半硅氧烷与含异氰酸酯基、巯基、环氧基或乙烯基反应性官能团的有机单体或低聚物在有机溶剂中按官能团摩尔比为1:0.5~4进行混合而制成；所述强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶是以C-S或C-N键为交联键形成的纳米多孔结构；

所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）将含氨基、乙烯基或巯基反应性官能团的笼状倍半硅氧烷与含异氰酸酯基、巯基、环氧基或乙烯基反应性官能团的有机单体或低聚物在有机溶剂中按上述官能团摩尔比进行混合，配制成均一的溶液，然后40~100℃加热0.5~24h引发聚合反应得到聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化湿凝胶；

（2）将湿凝胶在有机溶剂中进行老化，所述有机溶剂为步骤（1）有机溶剂中的至少一种，然后将湿凝胶进行干燥，制备得到强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶。

2.根据权利要求1所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶，其特征在于，所述含氨基、乙烯基或巯基反应性官能团的笼状倍半硅氧烷选自含氨基倍半硅氧烷、含乙烯基倍半硅氧烷或含巯基倍半硅氧烷中的至少一种；所述含氨基倍半硅氧烷选自六氨基丙基倍半硅氧烷、六氨基苯基倍半硅氧烷、八氨基丙基倍半硅氧烷、八氨基苯基倍半硅氧烷、十氨基丙基倍半硅氧烷、十氨基苯基倍半硅氧烷、十二氨基丙基倍半硅氧烷、或十二氨基苯基倍半硅氧烷中的至少一种；所述含乙烯基倍半硅氧烷选自六乙烯基倍半硅氧烷、八乙烯基倍半硅氧烷、十乙烯基倍半硅氧烷、十二乙烯基倍半硅氧烷中的至少一种；所述含巯基倍半硅氧烷选自六巯基倍半硅氧烷、八巯基倍半硅氧烷、十巯基倍半硅氧烷、十二巯基倍半硅氧烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶，其特征在于，所述含异氰酸酯基、巯基、环氧基或乙烯基反应性官能团的有机单体或低聚物选自含异氰酸酯基的有机单体或低聚物、含环氧基的有机单体或低聚物、含乙烯基有机单体或低聚物或含巯基的有机单体或低聚物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶，其特征在于，所述有机溶剂为醇类、酮类、酰胺类、亚砜、呋喃、腈类或苯类有机溶剂。

5.根据权利要求1所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、丙酮、甲酰胺、乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、丙腈、甲苯或二甲苯中的至少一种。

6.一种如权利要求1所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将含氨基、乙烯基或巯基反应性官能团的笼状倍半硅氧烷与含异氰酸酯基、巯基、环氧基或乙烯基反应性官能团的有机单体或低聚物在有机溶剂中按上述官能团摩尔比进行混合，配制成均一的溶液，然后40~100℃加热0.5~24h引发聚合反应得到聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化湿凝胶；

（2）将湿凝胶在有机溶剂中进行老化，所述有机溶剂为步骤（1）有机溶剂中的至少一种，然后将湿凝胶进行干燥，制备得到强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述均一的溶液中溶质的质量浓度为5g/L-400g/L，溶质为含氨基、乙烯基或巯基反应性官能团的笼状倍半硅氧烷与含异氰酸酯基、巯基、环氧基或乙烯基反应性官能团的有机单体或低聚物。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述老化时间为4-72 h，老化温度为30-100^oC。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述干燥为超临界CO₂干燥、真空冷冻干燥或常压干燥。

10.一种如权利要求1所述的强韧性聚合物/笼状倍半硅氧烷杂化气凝胶在建筑节能、高温隔热、石油化工或污水处理领域中的应用。