[发明专利]一种三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷及其制备方法，所述制备方法将溶剂、催化剂和硅烷混合搅拌均匀后制得混合溶液；将去离子水滴加入混合溶液中，反应结束后制得七烷基三硅醇盐体系；同时向七烷基三硅醇盐体系中滴加酸和封端剂，又或者，将七烷基三硅醇盐体系加入到酸和封端剂的混合物体系中；反应结束后，经过滤或待液体分层后分液得粗产品，对粗产品进行真空干燥，即得三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷。本发明可以实现一步法制备出一种三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷，可以避免先生产七烷基三硅醇的后处理流程，一步制备最终产品，流程更为简单，而且避免了后处理的损失量，且本发明的产品产率更高。

技术领域

本发明属于笼型聚倍半硅氧烷材料技术领域，具体涉及一种三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷及其制备方法。

背景技术

POSS分子的三维立体结构含有大量有机端基，对增加其分子的反应活性，提高其笼型刚性结构与有机体的相容性，有实质贡献。而目前，POSS分为反应型和非反应型，反应型POSS目前多为单官反应型或者8官反应型。

经申请人研究发现，8官反应型POSS的官能团多，反应后交联度大，但是部分应用场景材料会因收缩应力大而容易开裂。另一方面，单官反应型POSS仅有一个反应活性基团，无法形成交联结构体系，因而需要一种2-3官反应官能团的，既可以反应交联，整体交联度又不算大的POSS来实现POSS应用需求。

公告号为CN113881048A的中国发明专利公开了一种三官能乙烯基POSS的制备方法，其通过将二甲基乙烯基乙氧基硅烷和半封闭笼状聚倍半硅氧烷三硅醇，在有机锡催化剂作用下进行水解缩聚反应，得到三官能乙烯基POSS。该三官能乙烯基POSS可与MMA单体发生共聚反应，从而用于对PMMA树脂进行改性。

然而现有制备工艺在有机锡催化剂作用下用四氢呋喃或丙酮做溶剂进行制备，其存在需要采购半封闭笼状聚倍半硅氧烷三硅醇成品，以及需要采用毒性较大的四氢呋喃或易制毒的丙酮做溶剂。若进行规模化生产存在环保问题，且半封闭笼状聚倍半硅氧烷三硅醇成品的价格高，该制备工艺导致综合成本高，难以规模化生产。

公告号为CN109749087A的中国发明专利公开了一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其采用半封闭笼状低聚倍半硅氧烷三硅醇和二甲基一氯硅烷在含有缚酸剂的体系中进行反应，制得中间产品，然后再和烯丙基环氧基醚铂氢加成反应制备了最终产品。

然而现有制备工艺依赖二甲基一氯硅烷(二甲基氯硅烷)制备中间产品，二甲基氯硅烷属于一种危险化学品，是极易燃物品和腐蚀性物品；且其沸点37℃，遇水急剧分解，而且反应过程放出大量盐酸气体，因而制备过程的危险性较高，整个过程需要在冰盐浴条件下完成，且对操作要求也高，且采用现有聚倍半硅氧烷三硅醇的成本较高。

综上所述，针对三官能反应活性POSS，还有待设计一种安全环保且成本低的新制备方法，以满足规模化生产的需求。

发明内容

本发明的目的是要解决上述的技术问题，提供一种三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

第一方面，本发明提供了一种三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备七烷基三硅醇盐：

将溶剂、催化剂和硅烷混合搅拌均匀后制得混合溶液；将去离子水滴加入混合溶液中，在室温下反应16～24h，反应结束后制得七烷基三硅醇盐体系；

(2)制备三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷：

同时向七烷基三硅醇盐体系中滴加酸和封端剂，又或者，将七烷基三硅醇盐体系加入到酸和封端剂的混合物体系中，继续反应18-24h；反应结束后，经过滤或待液体分层后分液得粗产品，对粗产品进行真空干燥，即得三官能反应活性基笼状聚倍半硅氧烷。