[发明专利]一种含官能团的超支化聚硼硅氧烷及其制备方法

说明书

本发明公开一种含官能团的超支化聚硼硅氧烷，具有超支化拓扑结构、储存性能稳定及粘度可控等特点，且与现有高分子材料具有优良的相容性。本发明还公开了一种制备该含官能团的超支化聚硼硅氧烷的制备方法，该制备方法的单体来源广、成本低、工艺易于控制，具有重要的应用价值和学术意义。

技术领域

本发明涉及高分子材料改性领域，具体涉及的是一种含官能团的超支化聚硼硅氧烷及其制备方法。

背景技术

聚硼硅氧烷是指聚硅氧烷的硅氧骨架中的一些硅原子被硼原子取代所得到的聚合物。由于其分子结构中的B-O键和Si-O键均为高键能化学键(键能分别为537.6kJ/mo1、422.5kJ/mol)，且结构中又存在p-π和d-π共轭，从而使聚硼硅氧烷的耐高温性能较聚硅氧烷的优异。同时，与聚二甲基硅氧烷相比，聚硼硅氧烷在高温下显示出优异的粘接性能，如在600℃以上使用时，聚二甲基硅氧烷往往因热降解产物对基体的粘结力太差而导致脱落，从而失去对基体的保护作用；但采用聚硼硅氧烷作为粘接剂则会达到良好的效果，因此，聚硼硅氧烷在耐热涂料、阻燃剂、硅硼碳氧陶瓷前驱体等领域显示出了巨大的应用前景，引起了科研工作者的广泛兴趣。

迄今为止，已有许多关于聚硼硅氧烷的合成及其应用的报道。根据聚硼硅氧烷的合成反应机理，其制备方法主要分为两种：一种是硼酸(或硼酸酯)与烷氧基(或氯)硅烷的缩聚反应，称之为非水解法(Soraru GD,Babonneau F,Gervais C,Dallabona N.J Sol-GelSci Technol,2000,18:11-91；Devapal D,Packirisamy S,Sreejith KJ,Ravindran PV,George BK.J Inorg Organomet Polym,2010,20:666-741；Bois L,Haridon PL,LaurentY,Gouinb X,Grangeb P,Lktard JF,Birot M,Pillot JP,Dunogub J.J Alloys Comp,1996,232:244-531)；另一种是硼酸酯与烷氧基(酰氧基)硅烷的共水解缩合反应，称之为共水解缩聚法(Boisvert R,Bujalski D,Li ZT,Su K.USP,12375436,2009)。总之，有多种合成路线来得到聚硼硅氧烷。

由于聚硼硅氧烷能够在赋予其无毒性、无腐蚀性等优点的同时对聚合物进行改性，因此，其改性聚合物的研究近年来引起了科研工作者广泛的关注。Zhou等(Zhou WJ,Chen K,Yang H,Zhou J,Fang CP.Preparation and flame retardancy ofpolyborosiloxane.Rare Metal Materials and Engineering,2010,39,211-215)报道了一种利用聚硼硅氧烷改性聚碳酸酯的研究，所得到的改性聚碳酸酯具有优异的阻燃性能。余鹏等(余鹏,王华林,赵丹.聚硅硼氧烷改性环氧树脂的合成和性能研究.涂料工业,2011,41,5-8)报道了利用聚硼硅氧烷改性环氧树脂的研究，研究结果表明，当聚硼硅氧烷的添加量占环氧树脂添加量的24wt％-32wt％时，所得环氧树脂具有优异的机械性能、耐热性能和疏水性。这些研究工作充分显示出了聚硼硅氧烷用于改性聚合物的优越性。

然而，采用现有聚硼硅氧烷用于改性聚合物仍然存在着一些不足，主要表现在：1)聚硼硅氧烷的品种单一，无法满足不同领域提出的要求；2)聚硼硅氧烷的粘度高，往往容易牺牲高分子材料原有优异的加工性能；3)溶解度参数的不同导致聚硼硅氧烷与现有高分子材料普遍存在相容性较差的问题，最终无法充分地发挥其卓越的改性功效。

针对现有聚硼硅氧烷品种及其改性高分子材料所存在的问题，研发一种含官能团与超支化拓扑结构、储存性能稳定、粘度可控、与现有高分子材料具有优良相容性的超支化聚硼硅氧烷，并提供制备该聚硼硅氧烷的一种单体来源广、成本低、工艺易于控制的制备方法，具有重要的应用价值和学术意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含官能团的超支化聚硼硅氧烷，具有超支化拓扑结构、储存性能稳定及粘度可控等特点，且与现有高分子材料具有优良的相容性。