[发明专利]一种多甲基丙烯酰氧基倍半硅烷的制备方法

说明书

一种多甲基丙烯酰氧基倍半硅烷的制备方法，属于POSS制备技术领域。所述的方法如下：称取正硅酸四乙酯和四甲基氢氧化铵，溶解在乙醇水溶液中；放置在25℃环境下反应24h，升温至60℃反应6h，结束后，自然冷却至室温；将产物旋蒸浓缩，冷却结晶过滤，沉淀烘干，得到八聚四甲基铵POSS铵盐；称取二甲基亚砜和正己烷作为溶剂并混合，再称取八聚四甲基铵POSS铵盐与甲基丙烯酰氯，将溶剂与铵盐和甲基丙烯酰氯混合；在搅拌条件下，室温反应1~2h，分液，抽滤正己烷相，得到多甲基丙烯酰氧基倍半硅烷。本发明的优点是：本发明合成反应时间短，反应效率高，易操作，反应条件温和。

技术领域

本发明属于POSS制备技术领域，具体涉及一种多甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷的制备方法。

背景技术

多面低聚倍半硅氧烷(简称POSS)是一种纳米尺度笼状结构的化合物，又称立方硅烷，分子通式为(RSiO_1.5)_n，基本结构单元是—Si—O—，整个分子的尺度在1～3nm之间，是最小的硅颗粒。其分子以硅氧骨架为核心，八个Si顶点处连接有机取代基团，无机的硅氧骨架能够赋予材料良好的耐热和机械性能，外围的有机基团设计为反应性基团如烯烃基、硅醇基、丙烯酰氧基等，通过反应性基团可将POSS与有机聚合物进行表面键和、接枝、共聚等反应，结合纳米尺寸效应，使得POSS改性的高分子聚合物具有良好的性能。

目前，国内外相关报道的多官能化基团POSS合成多集中于T_n形式，采用三氯(甲氧基，乙氧基)有机硅烷在溶剂条件下水解缩合获得，该过程周期很长，产量及效率很低，副产物多且分离纯化相对困难。采用Q_xM_y形式合成八聚四甲基铵POSS铵盐，再经过一步取代，将甲基丙烯酰氧基基团直接连接在顶角Si处的POSS合成的文献和专利至今还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法存在效率低与产品提纯过程困难的问题，提供一种多甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷的制备方法，该方法具有反应条件温和、能耗低、合成效率高、产物纯度高、过程简单易行等优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种多甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷的制备方法，所述的方法步骤如下：

步骤一：按照1：1的摩尔比称取正硅酸四乙酯和四甲基氢氧化铵，然后将四甲基氢氧化铵溶解在乙醇水溶液中，得到0.08～0.2g/mL的四甲基氢氧化铵溶液，再滴加正硅酸四乙酯，其中，所述的乙醇水溶液中乙醇和水的体积比为8：1；

步骤二：在搅拌条件下，将步骤一得到的混合溶液放置在25℃环境下反应24h，然后升温至60℃反应6h，反应结束后，自然冷却至室温；

步骤三：将步骤二得到的产物经过旋蒸浓缩至剩余三分之一的体积，25℃室温下冷却结晶过滤，用丙酮沉淀，沉淀在45℃温度下烘干1h，得到八聚四甲基铵POSS铵盐；

步骤四：按照2：1的体积比称取二甲基亚砜和正己烷作为溶剂并混合，再按照1：10的摩尔比称取八聚四甲基铵POSS铵盐与甲基丙烯酰氯，八聚四甲基铵POSS铵盐与溶剂质量体积浓度为0.02～0.06g/mL，先将甲基丙烯酰氯滴加入二甲基亚砜和正己烷的混合体系，然后加入八聚四甲基铵POSS铵盐；

步骤五：在搅拌条件下，将步骤四得到的混合溶液在室温下反应1～2h，反应结束后进行分液，用正己烷对下层相进行三次洗涤，然后与上层有机相一起经蒸馏水洗涤三次，抽滤正己烷相，除去正己烷，得到多甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷。