[发明专利]一种POSS基疏水材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种POSS基疏水材料及其制备方法，其中POSS基疏水材料的结构示意如下：R为POSS基疏水材料中所含R的数量为2～8中的整偶数。本发明提供的POSS基复合材料通过自身Si‑O‑Si的结构而具有优异的耐高温性能；接枝1‑己烯后能够有优异的疏水性能；1‑己烯的接枝还可以使得复合材料在各类有机溶剂中的溶解性得到明显改善；此外，该POSS基复合材料可通过“硫醇‑烯烃”点击反应制得，制备条件绿色高效。

技术领域

本发明属于高分子复合材料制备领域，具体涉及一种POSS基疏水材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着材料科学的不断发展，在纳米尺度上设计合成有机-无机相结合的复合纳米材料成为了热门研究课题之一。通过对材料表面改性的方式能够引入新的官能团，赋予材料新的性能，从而促进新的应用。到目前为止，较为主流的方式有物理吸附、利用共价键进行分子接枝以及聚合物接枝改性这三种，其中以共价键分子接枝最为常见，包括酰化、乙酰化、烷基化、氨甲酰化等。然而一些研究甚至使用了复杂的技术，昂贵的实验设备或是特殊的基材等用来制备具有亲疏水性的复合材料，一些环境问题已经因此而出现，如液体废物的管理、土壤的有机化污染。因此，迫切需要找到一种经济、环保、便捷高效的技术来制备具有亲疏水性的复合杂化材料。

Kipping等人在20世纪初成功鉴定了倍半硅氧烷的复杂混合物，由于他们的研究，POSS化合物后来被Scott等人分离出来。自其诞生以来，POSS受到了广泛的关注，也经历了快速的发展。POSS的多功能化学结构体现了一个真正的固态硅氧烷架构，包含一个内部无机框架和八个有机角基，允许几乎无限的化学改性，并使纳米结构成为理想的添加剂，用于配制高性能材料，在各种技术领域有广泛的应用。点击化学是Sharpless等于2001年提出的一个新的化学概念，指的是一类近乎完美的有机反应，这类反应具有模块化、反应高效、条件温和、原子经济性好、底物使用范围广泛、选择性好。无有毒副产物及提纯简单等众多优点，在药物载体材料、生物功能材料、光电功能材料制备与表面改性等方面得到广泛的应用。1-己烯(He)是一个烷基链状结构，在有机溶剂中的溶解性良好，但不溶于水，是一种疏水材料。巯基POSS和烯烃可以在特殊光源下利用引发剂产生自由基聚合反应从而得到含有修饰官能团的复合结构。利用POSS自身所具有的无机Si-O-Si笼型结构所赋予的刚性和耐高温的特性，POSS可以开发成为高性能的复合材料，也有望作为疏水材料应用在诸多领域。目前制备的疏水材料虽然性能优良，但是仍然存在工艺复杂，反应条件较高等不足，同时较高的原料成本也限制了其应用的前景。

因此，通过结构设计来得到具有较好耐高温性能且以低成本制备易于合成的POSS基疏水材料具有重要的研究价值。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供了一种POSS基疏水材料及其制备方法。本发明POSS基复合材料通过自身Si-O-Si的结构而具有优异的耐高温性能；接枝1-己烯后能够有优异的疏水性能；1-己烯的接枝还可以使得复合材料在各类有机溶剂中的溶解性得到明显改善；此外，该POSS基复合材料可通过“硫醇-烯烃”点击反应制得，制备条件绿色高效。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明POSS基疏水材料，其结构示意如下：

其中，R为POSS基疏水材料中所含R的数量为2～8中的整偶数。

优选地，所述POSS基疏水材料的平均分子量为1100～1688。

本发明POSS基疏水材料中含有Si-O-Si的骨架结构，并配合其它特定结构及基团，使得POSS基疏水材料的T_dmax(氮气中最大热裂解温度)达到392.5～399.2℃，耐热性能优异；并且在各类有机溶剂中具有较好的溶解性能，加工性能优异。