[发明专利]一种梯形聚硅倍半氧烷衍生物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种梯形聚硅倍半氧烷衍生物及其制备方法，属于有机‑无机杂化材料科学技术领域，本发明对同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷的侧链活性基团进一步改性制备了梯形聚硅倍半氧烷衍生物。在梯形聚硅倍半氧烷中引入含磷基团或含硫硅烷偶联剂基团，使得到的梯形聚硅倍半氧烷衍生物多功能化，在聚合物中起到更优异的阻燃性能，提高其与聚合物的相容性，有望运用于聚合物改性、低介电材料、涂层材料、气体分离膜等领域。本发明提供的制备方法重复性好，生产效率高，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及有机-无机杂化材料科学技术领域，特别涉及一种梯形聚硅倍半氧烷衍生物及其制备方法。

背景技术

梯形聚硅倍半氧烷是一种三官能团的硅氧链节组成的双链状结构的新型有机-无机杂化高分子材料，因其特殊结构，赋予了其良好的耐热、耐水、高机械强度和光学透明性等特性，令其在航空航天等尖端领域具有广泛的应用前景。目前，为了满足不同的应用需求，主要有聚苯基、聚甲基、聚甲基/苯基、聚氨基/苯基、聚环氧基、聚芳香酯基等梯形聚氧烷。

梯形聚硅倍半氧烷是一种高性能的化合物，如何在原有规整结构的分子上继续改善其分子结构，是梯形聚硅倍半氧烷与聚合物基材相容性和分散性的前提和基础，目前对梯形聚硅倍半氧烷的改性集中在侧链上引入活性基团，或对端羟基进行改性上，对侧链活性基团的再改性报道甚少。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种梯形聚硅倍半氧烷衍生物及其制备方法，本发明对同时含有苯基和乙烯基的梯形聚硅倍半氧烷的侧链活性基团进一步改性制备了梯形聚硅倍半氧烷衍生物。在梯形聚硅倍半氧烷中引入含磷基团或含硫硅烷偶联剂基团，使得到的梯形聚硅倍半氧烷衍生物多功能化。

本发明提供了一种具有式I所示结构的梯形聚硅倍半氧烷衍生物，

所述式I中m和n独立地为不小于1的整数；

p和q独立地为不小于0的整数；

R1、R2、R3和R4独立地为

所述R1、R2、R3和R4还可以独立地为

本发明还提供了上述具有式I所示结构的梯形聚硅倍半氧烷衍生物的制备方法，包括以下步骤：

1)将苯基硅烷、乙烯基硅烷、第一有机溶剂和碱性催化剂水溶液混合后进行水解缩合反应，得到梯形聚硅倍半氧烷；所述梯形聚硅倍半氧烷具有式II所示结构：

所述式I中m和n独立地为不小于1的整数；p和q独立地为不小于0的整数；

2)将所述步骤1)中得到的梯形聚硅倍半氧烷、含有活泼氢基团的有机物、第二有机溶剂和偶氮类催化剂混合后进行加成反应，得到有式I所示结构的梯形聚硅倍半氧烷衍生物；

所述含有活泼氢基团的有机物为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、二苯基氧膦、二苯基膦、二甲基膦、巯丙基三甲氧基硅烷和巯丙基三乙氧基硅烷的一种或几种。

优选地，所述步骤1)中苯基硅烷为苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷；乙烯基硅烷为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。

优选地，所述步骤步骤1)中苯基硅烷和乙烯基硅烷的摩尔比为10：1～100。

优选地，所述步骤1)中第一有机溶剂为丙酮、二氯甲烷或四氢呋喃；碱性催化剂为NH₃·H₂O、四甲基氢氧化铵或氢氧化钾。

优选地，所述步骤1)中水解缩合反应的温度为40～80℃，水解缩合反应的时间为12～72h。