[发明专利]一种含柔性硅氧链节的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种含柔性硅氧链节的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制备方法与应用。本发明的制备方法简单，操作方便，适于工业化的大规模生产。而且，本发明的化合物可以作为交联剂或者聚合物的单体引入聚合物中，制备出有机/无机杂化组元的聚合物。所述聚合物因引入柔性硅氧链节使得聚合物的韧性提高，同时赋予聚合物耐更高温度、抗氧化性能提高、极限氧指数和水平垂直燃烧等本征阻燃性能提高、抗中子辐照能力增强、具有更高温度和更大气流冲蚀下的烧蚀性能、同时能提高空间环境下的抗原子氧侵蚀等优良性能，其进一步用作纤维增强复合材料、防护涂层、粘接密封材料的树脂基体。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种含柔性硅氧链节的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制备方法与应用。

背景技术

航天航空等高技术领域的不断发展，对聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、环氧树脂、聚硅氧烷等一系列的高分子材料的使用温度提出了越来越苛刻的需求，这就需要不断提高现有的有机高分子材料的热降解温度。从分子结构设计上引入特殊的结构成为制备先进高分子材料的途径之一。以含硅、硼、氮等无机元素组成的特殊结构受到青睐，比如呈六面体结构的倍半硅氧烷、二十面体的碳硼烷结构等。尤其是作为二十面体结构的碳硼烷，以其高含硼的立体结构在耐高温、抗原子氧、抗中子辐照等领域表现出潜在的应用，比如专利文献(申请号201610544400.8)提出了一种采用苯基亚甲基过渡的胺基结构，并给出了含该结构的碳硼烷的制备方法以及用其制备的聚酰亚胺在中子防护领域的潜在应用；专利文献(申请号201510447823.3)给出了使用含芳香胺结构的碳硼烷制备聚酰亚胺的方法，提出其在耐高温方面的应用。

碳硼烷是具有邻位(o-carborane)、间位(m-carborane)、对位(p-carborane)三种异构体的大体积、高含硼量的立体结构，其结构如图1所示。然而，这种特殊结构的碳硼烷是一类易升华的固体，若想在分子水平上将其引入聚合物的结构中，需要对碳硼烷的结构进行修饰，实现碳硼烷的官能化。因此，如何制备耐高温的有机官能团修饰的笼型碳硼烷结构，可以使得高分子材料的耐高温、抗氧化、抗中子辐照等综合性能都大幅度的提高，成为碳硼烷改性高分子材料的关键技术挑战。

发明内容

本发明主要提出了一种含柔性硅氧链节的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制备方法与应用，目的是提供一种分子水平上的有机/无机杂化结构。本发明在碳硼烷的笼型结构上修饰含柔性硅氧链节的芳香胺基官能团，该结构创新性的将柔性硅氧链节与大体积、高含硼量的碳硼烷立体结构结合在一起，并通过活性的芳香胺赋予该结构高反应活性，可以方便的将两种结构在分子水平上引入有机高分子聚合物中，制备得到的有机高分子聚合物具有突出的耐高温特性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种含柔性硅氧链节的芳香胺官能化碳硼烷化合物，其结构如下式(A)所示，

其中，“-CB₁₀H₁₀C-”代表邻位碳硼烷基、间位碳硼烷基或对位碳硼烷基；

R为-芳基-、-芳基-芳基-、-芳基-芳基-芳基-、或任选被一个或多个C_1-10烷基或芳基取代的-芳基-、-芳基-芳基-、-芳基-芳基-芳基-；

R₁、R₂、R₃、R₄相同或不同，彼此独立地选自H、无取代或任选被一个或多个R_a取代的C_1-10烷基、C_3-20环烷基、芳基；

每一个R_a相同或不同，彼此独立地选自卤素、CN、C_1-10烷基、C_1-10烷氧基或C_3-20环烷基；