[发明专利]一种多官能团POSS型有机硅固化剂的制备及应用

说明书

本发明涉及一种多官能团POSS型有机硅固化剂的制备方法及其在有机硅材料中的应用。所述方法包括如下步骤：(1)通过硅氢缩合反应制备多官能团POSS型有机硅固化剂；(2)将(1)中多官能团POSS型有机硅固化剂作为交联剂加入到分子链末端或侧链连接有Si‑OH、Si‑OR、C＝C的聚硅氧烷体系中，然后进行交联固化反应制备耐高温有机硅材料。本发明制备的多官能团POSS型有机硅固化剂能够实现与聚硅氧烷体系的高度相容，可以使固化后的有机硅材料保持较高的透光度。

技术领域

本发明涉及一种多官能团POSS型有机硅固化剂的制备及应用，属于化工和有机高分子材料领域。

背景技术

多面体低聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxanes，简称POSS)是一类具有三维结构的笼型低聚硅氧烷，通用分子式为：(RSiO_1.5)_n，其中n＝4、6、7、8、10、12等，R可以为氢原子、氯原子、烷基、芳基、烯基等基团。20世纪90年代中期，美国空军研究实验室(Air Force Research Lab，简称AFRL)推进技术委员会为了满足空军对新一代超轻、高性能聚合物材料的需要，发展了POSS这种多面体低聚倍半硅氧烷纳米结构杂化体系。2003年，美国杂化塑料公司开始各种POSS单体的商品化生产，促进了POSS应用研究的迅速发展，各类POSS材料不断出现。

POSS是由硅氧交替连接的硅氧骨架组成的无机内核，其形状如同一个“笼子”，故得名为笼型聚倍半硅氧烷，其三维尺寸在1.3nm之间，其中Si原子之间的距离为0.5nm，R基团之间距离为1.5nm，属于纳米化合物。POSS的笼型框架结构使得其具有良好的介电性和光学性能，在增韧方面，POSS纳米粒子能终止微裂纹尖端的发展，并能引发银纹或者剪切带或者分子链重新排列，“笼子”的弹性能够起到类似“弹珠”的作用。硅氧交替连接的硅氧骨架组成的无机内核能抑制聚合物分子的链运动，因此能赋予杂化材料良好的热稳定性、力学性能和阻燃性。硅氧键键能为445.2KJ/mol，相比之下碳碳键键能为350.7KJ/mol，碳氧键键能为359.1KJ/mol，因此要想破坏POSS内核中的键所需能量较大。POSS的三维尺寸均处于纳米尺度范围内，是典型的纳米化合物，具备有纳米粒子小尺寸效应，表面与界面效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应，从而具备较强综合性能。

POSS以共混的方法加入到有机硅基体材料中进行改性的话，POSS纳米结构容易堆积，不能充分发挥POSS这种性能优越的纳米材料的优势，所以对材料性能的提升有很大的局限性。另外，即使以化学键合的方法将POSS加入到有机硅材料中，也往往会出现材料透光度的明显下降，也说明了POSS在有机硅材料中的相容性并不理想。

本发明针对上述不足，制备了一种多官能团POSS型有机硅固化剂，通过交联反应的形式加入到有机硅材料中，提高POSS的分散度，另外本发明所述POSS型有机硅固化剂可以与有机硅材料有很好的相容性，交联反应之后，有机硅材料不仅有高的力学性能和热学性能，还能够保持较高的透光度。

发明内容

针对目前存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种多官能团POSS型有机硅固化剂，该POSS可以作为交联剂加入到有机硅材料中，改变以往POSS添加后分散不理想的缺点。

本发明的目的之二在于提供上述多官能团POSS型有机硅固化剂的制备方法。

本发明目的之三在于提供上述多官能团POSS型有机硅固化剂在有机硅材料中的应用。

为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种多官能团POSS型有机硅固化剂的制备及应用，其实施步骤如下：

(1)通过硅氢缩合反应制备多官能团POSS型有机硅固化剂；