[发明专利]一种有机硅烷化合物及制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种含柔性硅氧链节的芳香官能化碳硼烷化合物及其制备方法与应用。本发明的制备方法简单，操作方便，适于工业化的大规模生产。而且，本发明的化合物可以作为交联剂或者聚合物的单体引入聚合物中，制备出有机/无机杂化组元的聚合物。所述聚合物因引入柔性硅氧链节使得聚合物的韧性提高，引入碳硼烷赋予聚合物耐更高温度、抗氧化性能提高、极限氧指数和水平垂直燃烧等本征阻燃性能提高、引入三嗪使其含多个乙烯基的硅氧烷链，能提高组合物的固化效率，其进一步用作复合材料应用于电子产品、电子装置中。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种含柔性硅氧链节的芳香官能化碳硼烷化合物及其制备方法与应用。

背景技术

电子、电器等高技术领域的不断发展，对聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、环氧树脂、聚硅氧烷等一系列的高分子材料的使用温度提出了越来越苛刻的需求，这就需要不断提高现有的有机高分子材料的热降解温度。从分子结构设计上引入特殊的结构成为制备先进高分子材料的途径之一。以含硅、硼、氮等无机元素组成的特殊结构受到青睐，比如呈六面体结构的倍半硅氧烷、二十面体的碳硼烷结构等。尤其是作为二十面体结构的碳硼烷，碳硼烷是具有邻位(o-carborane)、间位(m-carborane)、对位(p-carborane)三种异构体的大体积、高含硼量的立体结构。然而，这种特殊结构的碳硼烷是一类易升华的固体，若想在分子水平上将其引入聚合物的结构中，需要对碳硼烷的结构进行修饰，实现碳硼烷的官能化。

因此，如何制备耐高温的有机官能团修饰的笼型碳硼烷结构，可以使得高分子材料的耐高温、抗氧化、抗中子辐照等综合性能都大幅度的提高，成为碳硼烷改性高分子材料的关键技术挑战。

硅橡胶是以-Si-O-键为主链、有机基团为侧基的一类弹性体，自身具有特殊的半有机半无机结构，耐高低温性、耐候性、耐臭氧性、耐老化性、生理惰性和高透气性圴优异，在航空航天、汽车、电子和医疗器械等领域。

发明内容

本发明目的是提供一种在碳硼烷的笼型结构上修饰含柔性硅氧链节的乙烯基官能团，该结构创新性的将柔性硅氧链节与大体积、高含硼量的碳硼烷立体结构结合在一起，并通过活性的乙烯基赋予该结构高反应活性，可以方便的将两种结构在分子水平上引入有机高分子聚合物中，制备得到的有机高分子聚合物作为组合物时，组合物具有较低的介电常数及较高热分解温度、拉伸强度、断裂伸长率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：本发明的有机硅烷化合物，结构式如式I所示：

其中，“-CB10H10C-”代表邻位碳硼烷基、间位碳硼烷基或对位碳硼烷基；

R1为-芳基-、-芳基-芳基-、-芳基-芳基-芳基-、或任选被一个或多个C1-10烷基或芳基取代的-芳基-、-芳基-芳基-、-芳基-芳基-芳基-；

R2为选自H、无取代或任选被一个或多个Ra取代的C1-10烷基、C3-20环烷基

R1选自苯基、甲苯基、乙基苯基、联苯基、萘基、蒽基、三联苯基中的一种；

R2选自甲基、乙基、三氟丙基、腈丙基中的一种；

本发明还提供了所述化合物的制备方法，包括以下步骤：

使含有多个乙烯基的环状化合物与含硅氢键化合物在有催化剂1存在的条件下进行硅氢加成反应，生成式I-1；

将式I-1与乙炔在有催化剂2存在的条件下进行硅氢加成反应，生成式I，

所述含有多个乙烯基的环状化合物：

所述含硅氢键化合物：

所述式I-1化合物为：