[发明专利]八苯基笼形硅倍半氧烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及八苯基笼形硅倍半氧烷的制备方法，属于有机-无机杂化材料技术领域。 

背景技术

笼形低聚硅倍半氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxanes，简称POSS)，是一种新型的有机-无机杂化材料，添加到高分子材料中时具有相容性好，易分散，能够在维持基材良好加工性能的同时，极大的改善材料的热性能、机械性能和阻燃性能。在生物医学、航空航天、电子电器、能源材料等方面得到了广泛的研究和应用。 

八苯基笼形硅倍半氧烷(octaphenyl polyhedral oligomeric silsesquioxanes，简称OPS)是一种有机基团为苯基全缩聚的六面体体结构。 

耗时是合成OPS的主要问题所在，成功的解决耗时的问题将会使合成OPS的成本得以降低，得到工业化规模的产品将成为可能。 

发明内容

本发明的目的是为了提出八苯基笼形硅倍半氧烷的制备方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

本发明的八苯基笼形硅倍半氧烷的制备方法，具体步骤为： 

1)在装有冰水循环装置的反应器中加入苯基三氯硅烷和溶剂，搅拌，控制使反应体系的温度为0～5℃； 

2)在步骤1)的反应器中加入去离子水，苯基三氯硅烷发生水解；水解温度为0～10℃，水解1～3h后，再搅拌10～20min，静置分液；得到有机相和水相； 

3)将步骤2)得到的有机相中加入催化剂，进行缩聚反应，控制反应温度为70～100℃，搅拌18～20h，然后真空抽滤、干燥得到固体粉末状产品；干燥温度为80～100℃，干燥时间为2～3h。 

上述步骤1)中的装置中装有温度计、滴液漏斗和回流冷凝器； 

上述步骤1)中溶剂为苯、甲苯或其混合物；苯基三氯硅烷和溶剂的质量比为1∶4～9； 

上述步骤2)中加入的去离子水与步骤1)中加入的苯基三氯硅烷的摩尔比为3～10∶1； 

上述步骤3)中加入的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中的一种或其混合物；加入的催化剂与步骤1)中加入的苯基三氯硅烷的摩尔比为0.02～0.05∶1。 

有益效果 

本发明的方法产率高、OPS的粒径小、合成时间短，并实现OPS的50L合成放大，为OPS在阻燃工程塑料研究提供足够的原料条件。 

附图说明

图1为实施例1制备的八苯基笼形硅倍半氧烷的电子扫描显微镜图； 

图2为实施例2制备的八苯基笼形硅倍半氧烷的电子扫描显微镜图； 

图3为实施例2制备的八苯基笼形硅倍半氧烷的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)图； 

图4为实施例2制备的八苯基笼形硅倍半氧烷的粒度图。 

具体实施方式

实施例1 

八苯基笼形硅倍半氧烷的制备方法，具体步骤为： 

1)在装有装有温度计、滴液漏斗、回流冷凝器和冰水循环装置的反应器中加入529g苯基三氯硅烷和2500mL苯，搅拌，控制使反应体系的温度为0～5℃； 

2)在步骤1)的反应器中加入去离子水，苯基三氯硅烷发生水解；水解温度为0～5℃，水解2.5h后，继续搅拌10min使体系均匀，静置分液；得到有机相和水相； 

3)将有机相中加入6.2g催化剂四甲基氢氧化铵，然后加热进行缩聚反应，加热温度为80℃，搅拌20h，然后真空抽滤、干燥得到八苯基笼形硅倍半氧烷；干燥温度为100℃，干燥时间为3h。得到的八苯基笼形硅倍半氧烷的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)如图1所示，基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)测试采用的仪器为：Bruker BIFLEX III型MALDI-TOF质谱仪，氮激光器，激光波长为337nm，采用离子延迟引出及 反射的工作方式，正离子检测。采用α-氰基肉桂酸作为基质，为促使分子离子的形成，向基质中加入适量的钠盐，二氯甲烷作为溶剂；德国新帕泰克干法激光粒度仪HELOS/RODOS测试得到的八苯基笼形硅倍半氧烷的粒度图如图2所示，测试范围为0.1～3500微米，数据处理采用Fraunhofer或Mie理论。 

实施例2 

八苯基笼形硅倍半氧烷的制备方法，具体步骤为：