[发明专利]一种笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷(OPAPS)及其制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

含硅聚合物普遍具有优良的耐热性、抗吸湿性以及良好的介电性能。笼型低聚硅倍半氧烷(POSS)是由Si、O组成内部无机骨架，外部连接有机基团的纳米级三维结构体系，分子多为笼形结构，其有机取代基可为惰性有机基团或活性官能团。POSS分子中密度较大的无机内核能抑制聚合物分子的链运动而赋予杂化材料良好的耐热性能，相应的有机取代基和高分子链则赋予杂化材料良好的韧性和可加工性，使材料同时具备有机聚合物和无机陶瓷的基本特征，因此被称为新一代高性能聚合物材料。因此，POSS在聚合物耐高温、阻燃、印刷、电化学等诸多领域有着广泛的应用。

聚乙炔基聚合物是一类由含有多乙炔基团的单体聚合而成的高性能聚合物，其主要特点是：聚合过程是一种加聚反应，固化时无挥发物和低分子质量副产物逸出；树脂固化后通常呈高度交联结构，耐高温性能十分优异；热解成炭率极高，且收缩率较低；预聚物呈液态或易溶易熔的固态，便于复合材料成型加工。这些特点表明聚乙炔基聚合物在高技术领域具有广阔的应用前景。

八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷作为一种新型POSS纳米材料，具有良好的化学反应性和耐热性。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷及其制备方法，笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷，它是一种新型的含多个端炔基的低聚硅倍半氧烷纳米材料，同时含有硅、氮元素，以其具有POSS和端炔基的结构特点，在聚合物复合材料中具有耐高温、阻燃、提高介电性能和力学性能等作用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷，其分子式为(SiO_1.5C₉NH₈)₈，其结构式为：

其中，R＝NHCH₂CCH。

本发明的一种笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷的制备方法，其具体制备步骤如下：

1)将八氨基苯基硅倍半氧烷和溶剂C加入到带有冷凝回流装置、控温装置、惰性气体保护和磁力搅拌装置的反应器中，搅拌，控制反应器的温度为20～120℃，加入碱性化合物，然后滴加丙炔溴溶液，反应时间为4～36小时，得到反应液；

2)将步骤1)得到的反应液过滤，滤液加入到沉淀剂A中，过滤，得滤饼；

3)将步骤2)得到的滤饼溶于溶剂D中，然后用食盐水洗涤3～5次，然后将有机层加入到沉淀剂B中，过滤，将滤饼烘干，滤饼的烘干温度为40～140℃，最后得到笼型低聚八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷；

上述步骤1)中溶剂C为C₁～C₃的醇、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、乙酸乙酯、吡啶、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或其混合物，优选为二甲基甲酰胺；八氨基苯基硅倍半氧烷与溶剂的比为1g∶1～50mL；

上述步骤1)中惰性气体为氮气或氩气；

上述步骤1)中碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸氢钠、碳酸氢钾、三乙胺、叔丁醇钾中的一种或其混合物，优选为氢氧化钠或三乙胺；

上述步骤1)中丙炔溴溶液的溶剂E为C₁～C₃的醇、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、乙酸乙酯、吡啶、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或其混合物，优选为甲苯；丙炔溴溶液的溶度质量分数为20％～95％；

上述步骤1)中八氨基苯基硅倍半氧烷与碱性化合物的摩尔之比为1∶5～100；

上述步骤1)中八氨基苯基硅倍半氧烷与丙炔溴溶液中的丙炔溴的摩尔之比为5～100；

上述步骤2)中沉淀剂A为正己烷、正庚烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、去离子水、环己烷中的一种或其混合物，优选为去离子水；

上述步骤2)中滤液的体积与沉淀剂的体积比为1∶1～20；

上述步骤3)中溶剂D为C₁～C₃的醇、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、乙酸乙酯、吡啶、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或其混合物，溶剂优选为四氢呋喃；

上述步骤3)中滤饼与溶剂D的比为1g∶1～50mL；