含有硅氧八元环的有机硅聚合物、交联体与制备方法
技术领域
本发明涉及有机硅聚合物材料的制备领域,具体地,涉及树枝化有机硅聚合物及其应用,更具体地,涉及含有硅氧八元环的有机硅聚合物和其制备方法、制备交联体的方法,以及交联体。
背景技术
聚有机硅氧烷是指聚合物链中有重复的硅氧键并且硅原子上被有机基团取代的高分子。其硅氧键主链被有机官能团所包围,呈现出很多优良的性质,例如耐高低温、耐老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、阻燃、高透明性和生理惰性等,而这些优异性能在很多方面是其他的有机高分子所不能比拟或者取代的,因此它们在航空航天、电子电气、化工、医疗等等方面都有着广泛的应用,已经成为国民经济中不可缺少的一部分,国内的很多高校和研究所都在进行有机硅方面的基础研究。
有机硅橡胶或树脂是指聚合物链之间通过化学键连接在一起所形成的固态物质,是有机硅聚合物应用的主要形式。交联方式对材料的热稳定性、机械强度、拉伸性质、医学性能等性质方面有着直接的影响,进而决定着它们的相关的应用,因此关于交联方式的化学研究一直吸引着人们的注意力。
研究和使用较多的交联方式包括过氧化物催化的自由基反应、铂化合物催化的氢硅化反应和锡化合物催化的室温固化【来国桥,《有机硅化学与工艺》,化学工业出版社,ISBN:9787122116963】。尽管目前这些反应有着广泛的应用,但是也存在一定的内在问题,例如过氧化合物的使用会造成不安全因素,并且对体系中的官能团的兼容性不是很好。过氧化合物的使用还会导致制备出的交联体有难闻的味道。而金属催化剂不能从交联体系中移除,它们在高温和紫外光照射下会加速体系中有机官能团的分解,影响材料在使用期间的性质。目前的一个关键科学问题就是如何摆脱过渡金属催化剂在体系中的残留。实现这一点将能使材料在高温下保持很好的稳定性,不容易分解,将能满足苛刻环境对材料的要求,例如高功率LED和太阳能电池、发动机密封等高温环境中的封装。在医疗器械方面人们也希望材料中没有残留的金属,因此这类材料在医用材料领域也将倍受关注。
不需催化剂的交联反应是使得交联体系中没有催化剂残留的最直接的办法。这类方法包括在聚合物中引入热致反应的官能团,然后在加热的条件发生分子间的反应,从而生成交联产物。这些热致反应的官能团包括环四硅碳烷【P.A.Delgado,P.Matloka,F.Zuluaga,K.B.Wagener.Synthesis and thermal crosslinking of carbosiloxane andoligo(oxyethylene)polymers.Journal of Polymer Science Part A PolymerChemistry,2012,50,431–440】、苯并环丁烯【J.J.Wang,Y.J.Luo,K.K.Jin,C.Yuan,J.Sun,F.K.He,Q.Fang A novel one-pot synthesized organosiloxane:synthesis andconversion to directly thermocrosslinked polysiloxanes with low dielectricconstants and excellent thermostability.Polym.Chem.2015,6,5984】、三氟乙烯基【J.Rizzo,F.W.Harris,Synthesis and thermal properties of fluorosiliconescontaining perfluorocyclobutane rings.Polymer 2000,41,5125】、硅氢键【A.Demirci,S.Yamamoto,J.Matsui,T.Miyashita,M.Mitsuishi,Facile synthesis ofcyclosiloxane-based polymers for hybrid film formation.Polym.Chem.2015,6,2695】等。但是这类方法需要合成包含上述的官能团的聚合物,路线复杂,实际生产困难,而且热致反应需要在大于160摄氏度或者更高的温度下进行,交联条件苛刻,实际使用不方便。另外紫外光照射引发的环化反应【A.S.Fawcett,T.C.Hughes,L.Zepeda-Velazquez,M.A.Brook,Phototunable cross-linked polysiloxanes.Macromolecules 2015,48,6499】或者离子键的相互作用力【G.L.De Gregorio,R.Giannuzzi,M.P.Cipolla,R.Agosta,R.Grisorio,A.Capodilupo,G.P.Suranna,G.Gigli,M.Manca.Iodopropyl-branchedpolysiloxanes gel electrolytes with improved ionic conductivity upon cross-linking.Chem.Commun.2014,50,13904】也是不需催化剂就可以制备出交联产物的方法,但是这类材料的耐候性能都不太理想。
另外一个使得体系中没有催化剂残留的办法是使用可分解消除的催化剂。一个可行的方法如式VII所示,
即含有多环的有机硅化合物在催化剂存在的情况下发生开环反应即可得到交联产物,而四烷基氢氧化铵或者鏻这些有机碱是这类开环反应的有效的催化剂。它们在100摄氏度可以有效地催化开环反应,而在130摄氏度以上四配位的铵或者鏻会完全分解成中性的没有催化活性的小分子【A.R.Gilbert,S.W.Kantor.Transient catalysts for thepolymerization of organosiloxanes.J.Polym.Sci.,1959,40,35】,这些温度在实际应用中都是可行的。经过130摄氏度以上的温度处理后,交联体系中将只有稳定的有机硅部分,而没有影响材料稳定的催化剂残留,因此将有较好耐热、紫外光的性质。因此制备出含有多环的有机硅化合物,然后利用这些有机碱催化交联再进而加热分解这些催化剂是制备无金属催化剂残留的交联体系的一个实用的间接方法。
目前已经报道的多环有机硅化合物主要包含硅氧六元环和硅氧八元环。其中含有硅氧六元环的聚合物的反应活性高,交联速率快,但是其合成比较困难,而且其中的取代基、聚合物的分子量等也不容易控制和调整【Y.Z.Liu,K.A.Keller,M.E.Wilson,Siloxanecompound and process for producing the same,美国专利,US9518073B2】【M.E.Wilson,Y.Z.Liu,S.E.Eoh-Fallet,Y.Z.Wang,S.Srivastava,Cyclic siloxane compounds andcompositions comprising the same,美国专利,US20160340511A1】。含有多个硅氧八元环的有机硅化合物的反应活性相对较低,但是可以通过改变聚合物中环的含量、交联时间、催化剂用量、交联温度等条件来提高交联速率。目前已经报道的含有多个硅氧八元环的有机硅聚合物的合成有一定的问题,需要解决。例如美国的Joseph P.Kennedy报道了一种含有硅氧八元环的聚合物,【J.P.Kennedy,J.L.Daum,Process for preparing siloxanecompounds,美国专利,US7388065B2】,但是其合成路线复杂,而且聚合物中的八元环的含量较少。美国的William P.Weber报道了侧链含有八元环的有机硅聚合物,但是其合成路线复杂,不具有实用价值【T.M.Gadda,W.P.Weber,Ring-opening and polymerization of 1-[2`-(heptaphenylcyclotetrasiloxanyl)ethyl]-1,3,3,5,5-pentamethylcyclotrisiloxane,J.Poly.Sci.Part A:Polym.Chem.2006,44,137】。美国的Milliken公司报道过相应的含有两个硅氧八元环的有机硅小分子,但是其分子量较小,交联的程度较小【Y.Z.Liu,Siloxane compound and process for producing the same,美国专利,US9334294B2】。北京航空航天大学报道过含有硅氧八元环的螺环的制备,虽然其活性较高,但是其分子量较小,交联过程中可能损失【刘宇宙,于建一,韩晔,螺环有机硅化合物及其应用,中国专利,CN106220667A】。因此目前需要一种高分子量的含有硅氧八元环的有机硅聚合物以及其制备的方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种含有硅氧八元环的有机硅聚合物,并以该有机硅化合物为原料,利用开环反应制备交联体,该交联体中无催化剂残留,并且交联体的热稳定性好。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种含有硅氧八元环的有机硅聚合物。根据本发明的实施例,所述的聚合物包括式I所示通式的结构:
m独立地取2到30000之间的任意数值,n独立地取0到30000之间的任意数值;
优选的,m独立地取2到3000之间的任意数值,n独立地取0到3000之间的任意数值;更优选的,n独立地取1到3000之间的任意数值;
R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地选自烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苯基、取代的苯基,或上述基团的组合;
R3、R8各自独立地选自烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基、环己基、取代的环己基,或上述基团的组合;
R3、R8各自独立地所选自的基团中,所述取代的烷基、取代的烯基、取代的烯基、取代的环烯基、取代的杂环基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的苄基、取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。
优选的,所述含有硅氧八元环的有机硅聚合物的封端选自硅氢、硅羟基官能团、硅烷氧基官能团,或上述基团的组合;其中硅氢官能团是指含有Si-H键的官能团,硅羟基官能团是指含有Si-OH键的官能团,硅烷氧基官能团是指含有Si-O-R9的官能团,R9选自烷基、任选取代的烷基、苄基、任选取代的苄基、环己基、任选取代的环己基,其中所述取代的烷基、取代的烷基和取代的环己基任选被卤素、羟基、直连烷烃或苯环取代。
更优选的,所述含有硅氧八元环的有机硅聚合物是环状结构,没有封端官能团。
更优选的,R1、R2、R4、R5、R6、R7具有如下组合之一:
(1)R1、R2、R4、R5、R6、R7均为甲基;
(2)R1、R2、R4、R5、R6、R7均为苯基;
(3)R1、R4、R6为甲基,而R2、R5、R7为苯基,
(4)R1、R2、R4、R5、R6、R7为任选的苯基和甲基组合。
根据本发明实施例的含有硅氧八元环的有机硅聚合物,以该含有硅氧八元环的有机硅聚合物为原料,在有机碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体,并且得到的交联体中无催化剂残留,稳定性和耐热性好。并且,该含有硅氧八元环的有机硅聚合物的制备简单,原料工业易得。
根据本发明的另一方面,本发明提供了一种制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法。根据本发明的实施例,该方法包括如下步骤:
(1)将三硅氢有机硅化合物和三烷氧基硅烷化合物混合得到第一溶液;
(2)准备催化剂;
(3)使第一溶液和催化剂混合反应并发生反应;
(4)终止反应;
(5)提纯分离得到含有硅氧八元环的有机硅聚合物。
优选的,所述的步骤(1)中,第一溶液中还包括不同于三硅氢有机硅化合物和或烷氧基硅烷化合物的有机溶剂;
优选的,所述的步骤(1)中,(三硅氢有机硅化合物):(三烷氧基硅烷有机硅化合物)=(1:0.5)~(1:1.5),以上比值为摩尔比;
优选的,所述的步骤(2)中所述的催化剂为选自B(C6F5)3、Karstedt催化剂、氧化铂、氯铂酸、氢氧化钾、无水氯化锌、镍金属之一。
更优选的,所述的步骤(2)中的催化剂为B(C6F5)3;
优选的,所述的步骤(2)中,催化剂与有机溶剂混合得到第二溶液;催化剂与有机溶剂采用搅拌方式混合,更优选的,采用磁子搅拌方式混合;
优选的,所述的步骤(3)中的反应温度为所采用的有机溶剂的凝固点和沸点之间,优选为室温,更优选反应过程采用搅拌加速反应,更优选搅拌时间为1~3小时;
优选的,所述的步骤(3)中,第一溶液缓慢地加入到催化剂中,以控制热量和气体的产生。
更优选的,所述的步骤(3)中,第一溶液加入到含有催化剂的第二溶液中,以控制热量和气体的产生。
优选的,所述的步骤(4)通过除去催化剂的方式终止反应,更优选的,所述除去催化剂的方式包括使催化剂失去活性并通过吸附过滤的方式除去催化剂。更优选的,加入活性炭和三乙胺终止反应;
优选的,所述的步骤(5)中,采用溶液沉淀法进行提纯分离,更优选的,首先将步骤(4)得到的产物在聚合物的良溶剂中溶解分散,然后再在聚合物的不良溶剂中使高分子聚合物沉淀提纯;更优选的,具体为将步骤(4)得到的产物过滤除去固体后,蒸出溶剂,然后把产物溶解在二氯甲烷中,在甲醇中沉淀,倾倒出甲醇溶液,即得到含有硅氧八元环的有机硅聚合物。更优选的,所述的步骤(5)中的分离提纯重复2-3次。反应产物的分子量可以通过反应液的组分比例、溶剂的量、加料速度进行调节。
优选的,步骤(1)和步骤(2)中所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、环己烷、甲苯、苯、甲基环己烷、四氯化碳、正戊烷;
优选的,所述三硅氢化合物具有式II所示通式。
其中R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地选自烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、烯基、取代烯基、环烯基、取代环烯基、杂环基、取代杂环基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、苯基、取代的苯基、或上述基团的组合;
R3选自任选的烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基或环己基、取代的环己基,优选的,R3所选自的取代的基团中,所述取代的烷基、取代的烯基、取代的烯基、取代的环烯基、取代的杂环基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的苄基、取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代;
优选的,三烷氧基硅烷具有式III所示通式:
R8选自任选的烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基、环己基、取代的环己基,或上述基团的组合。优选的,所述取代的烷基、取代的烯基、取代的烯基、取代的环烯基、取代的杂环基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的苄基、取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代;R9选自氢、烷基、任选取代的烷基、苄基、任选取代的苄基、环己基、任选取代的环己基或上述基团的组合,其中所述取代的烷基、取代的烷基和取代的环己基任选被卤素、羟基、直连烷烃或苯环取代;
优选的,催化剂B(C6F5)3的质量,与三硅氢有机硅化合物和三烷氧基硅烷的总质量的比值在百万分之一到百分之五之间。
更优选的,制备过程中,总的有机溶剂质量,与三硅氢有机硅化合物同三烷氧基硅烷的总质量的比值在10到1000之间。
更优选的,第一溶液中的溶剂质量,与第二溶液和第一溶液中的总的溶剂质量的比值在0到0.6之间。
根据本发明实施例的制备交联体的方法,以含有硅氧八元环的有机硅聚合物和环状有机硅小分子为原料,原料的成本低。根据本发明的实施例,在有机碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体,有机碱化合物易于分解,使得到的交联体中无催化剂残留,并且交联体的稳定性和耐热性好。该方法过程简单,原料工业易得,产率高。
根据本发明的又一方面,本发明提供了一种交联体。根据本发明的实施例,所述交联体是通过前述的含有硅氧八元环的有机硅聚合物与环状有机硅小分子进行开环反应得到的。所述环状有机硅小分子具有式IV或式V所示的通式,
其中,R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23各自独立地为氢、烷基、任选取代的烷基、烯基、任选取代的烯基、环烯基、任选取代的环烯基、杂环基、任选取代的杂环基、芳基、任选取代芳基、杂芳基、任选取代的杂芳基、苄基、任选取代的苄基、三烷基硅烷氧基、芳基二烷基硅烷氧基、烷基二芳基硅烷氧基或三芳基硅烷氧基,其中,所述任选取代的烷基、所述任选取代的烯基、所述任选取代的环烯基、所述任选取代的杂环基、所述任选取代的芳基、所述任选取代的杂芳基和所述任选取代的苄基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代,优选地,被卤素取代。
根据本发明实施例的交联体,以含有硅氧八元环的有机硅聚合物和环状有机硅小分子为原料,原料的成本低。根据本发明的实施例,该交联体中无催化剂残留,并且交联体的稳定性和耐热性好。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种含有硅氧八元环的多环有机硅分子。根据本发明的实施例,所述含有硅氧八元环的桥环有机硅分子为所得到的含有硅氧八元环的有机硅聚合物的最小单元,并具有式VI所示通式,
其中,R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地选自烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苯基,或上述基团的组合,R3、R8各自独立地为烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基或环己基、取代的环己基,其中,所述取代的烷基、所述取代的烯基、所述取代的环烯基、所述取代的杂环基、所述取代的芳基、所述取代的杂芳基、所述取代的苄基和所述取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。
所述的交联体在电子封装,优选LED灯封装领域的应用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1显示了根据本发明一个聚合物实施例的氢原子的核磁共振谱图;
图2显示了根据本发明一个聚合物实施例的硅原子的核磁共振谱图;
图3显示了根据本发明一个聚合物实施例的原子力显微镜图;
图4显示了根据本发明又一个实施例的交联体的形态示意图;
图5显示了根据本发明一个桥环有机硅分子实施例的单晶衍射结构图;
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种含有硅氧八元环的有机硅聚合物。根据本发明的实施例,所述含有硅氧八元环的有机硅聚合物具有式I所示通式,
其中,R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地为甲基或者苯基,R3、R8各自独立地为烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基或环己基、取代的环己基,其中,所述取代的烷基、所述取代的烯基、所述取代的环烯基、所述取代的杂环基、所述取代的芳基、所述取代的杂芳基、所述取代的苄基和所述取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。m独立地取2到30000之间的任意数值,n独立地取0到30000之间的任意数值;优选的,m独立地取2到3000之间的任意数值,n独立地取0到3000之间的任意数值;更优选的,n独立地取1到3000之间的任意数值;聚合物封端可为硅氢、硅羟基官能团、硅烷氧基官能团,或者聚合物是环状结构,没有封端官能团。其中硅氢官能团是指含有Si-H键的官能团,硅羟基官能团是指含有Si-OH键的官能团,硅烷氧基官能团是指含有Si-O-R9的官能团,R9选自烷基、任选取代的烷基、苄基、任选取代的苄基、环己基、任选取代的环己基,其中所述取代的烷基、取代的烷基和取代的环己基任选被卤素、羟基、直连烷烃或苯环取代;
根据本发明的另一方面,本发明提供了一种制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:前述的三硅氢化合物和三烷氧基硅烷在B(C6F5)3为催化剂的情况下,发生缩合反应而生成含有硅氧八元环的有机硅聚合物,其中三硅氢化合物如通式II所示,三烷氧基硅烷如通式III所示。
其中R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地为甲基或苯基。R3各自独立地为烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基或环己基、取代的环己基,其中,所述取代的烷基、所述取代的烯基、所述取代的环烯基、所述取代的杂环基、所述取代的芳基、所述取代的杂芳基、所述取代的苄基和所述取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。
其中R8各自独立地为烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基或环己基、取代的环己基,其中,所述取代的烷基、所述取代的烯基、所述取代的环烯基、所述取代的杂环基、所述取代的芳基、所述取代的杂芳基、所述取代的苄基和所述取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。R9可以是氢、任选取代的烷基、任选取代的苄基、任选取代的环己基或上述基团的组合,其中所属烷基、烷基和环己基任选被卤素、羟基、直连烷烃或苯环取代。
根据本发明实施例的制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法,以简单的三硅氢化合物和三烷氧基硅烷为原料,原料工业易得,一步反应,后处理简单。可以通过改变三硅氢化合物上的取代基而制备出一系列的相应的含有硅氧八元环的有机硅聚合物。反应产物的分子量可以通过反应液的组分比例、溶剂的量、加料速度进行调节。
根据本发明实施例的含有硅氧八元环的有机硅聚合物,以该含有硅氧八元环的有机硅聚合物为原料,在有机碱化合物的催化下即可进行开环反应而制备出交联体,并且得到的交联体中无催化剂残留,稳定性和耐热性好。并且,该含有硅氧八元环的有机硅聚合物的制备简单,原料工业易得。
在本发明中所使用的术语“硅氧八元环”是一种四个氧原子和四个取代的硅原子通过共价键交替连接而形成的八元环。
根据本发明的实施例,含有硅氧八元环的有机硅聚合物可以通过式VIII进行合成。
根据本发明的实施例,R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地为甲基或者苯基,R3、R8各自独立地为烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基或环己基、取代的环己基,其中,所述取代的烷基、所述取代的烯基、所述取代的环烯基、所述取代的杂环基、所述取代的芳基、所述取代的杂芳基、所述取代的苄基和所述取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。R9可以是氢、任选取代的烷基、任选取代的苄基、任选取代的环己基或上述基团的组合,其中所属烷基、烷基和环己基任选被卤素、羟基、直连烷烃或苯环取代。
根据本发明的另一方面,本发明提供了一种制备交联体的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:使前述的含有硅氧八元环的有机硅聚合物与环状有机硅小分子发生开环反应,以便获得所述交联体,其中,所述环状有机硅小分子具有式IV至式V任一项所示通式。
其中,R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23各自独立地选自氢、烷基、任选取代的烷基、烯基、任选取代的烯基、环烯基、任选取代的环烯基、杂环基、任选取代的杂环基、芳基、任选取代芳基、杂芳基、任选取代的杂芳基、苄基、任选取代的苄基、三烷基硅烷氧基、芳基二烷基硅烷氧基、烷基二芳基硅烷氧基或三芳基硅烷氧基,其中,所述任选取代的烷基、所述任选取代的烯基、所述任选取代的环烯基、所述任选取代的杂环基、所述任选取代的芳基、所述任选取代的杂芳基和所述任选取代的苄基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代,优选地,被卤素取代。
根据本发明实施例的制备交联体的方法,以含有硅氧八元环的有机硅聚合物和环状有机硅小分子为原料,原料的成本低。根据本发明的实施例,在有机碱化合物的催化下即可进行开环反应制备交联体,有机碱化合物易于分解,使得到的交联体中无催化剂残留,并且交联体的稳定性和耐热性好。该方法过程简单,原料工业易得,产率高。
其中,在本发明中在描述含有硅氧八元环的有机硅聚合物时所使用的术语“小分子”是指分子量小于5000的分子。
根据本发明的实施例,环状有机硅小分子具有式IV至式V任一项所示通式
其中,R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23各自独立地选自氢、烷基、任选取代的烷基、烯基、任选取代的烯基、环烯基、任选取代的环烯基、杂环基、任选取代的杂环基、芳基、任选取代芳基、杂芳基、任选取代的杂芳基、苄基、任选取代的苄基、三烷基硅烷氧基、芳基二烷基硅烷氧基、烷基二芳基硅烷氧基或三芳基硅烷氧基,其中,所述任选取代的烷基、所述任选取代的烯基、所述任选取代的环烯基、所述任选取代的杂环基、所述任选取代的芳基、所述任选取代的杂芳基和所述任选取代的苄基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代,优选地,被卤素取代。
根据本发明的一些实施例,含有硅氧八元环的有机硅聚合物进行开环反应而发生交联的的方程式如式VII所示:
根据本发明的又一方面,本发明提供了一种交联体。根据本发明的实施例,所述交联体是通过前述的含有硅氧八元环的有机硅聚合物与环状有机硅小分子进行开环反应得到的。
根据本发明的实施例,环状有机硅小分子具有式IV至式V任一项所示通式
其中,R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23各自独立地选自氢、烷基、任选取代的烷基、烯基、任选取代的烯基、环烯基、任选取代的环烯基、杂环基、任选取代的杂环基、芳基、任选取代芳基、杂芳基、任选取代的杂芳基、苄基、任选取代的苄基、三烷基硅烷氧基、芳基二烷基硅烷氧基、烷基二芳基硅烷氧基或三芳基硅烷氧基,其中,所述任选取代的烷基、所述任选取代的烯基、所述任选取代的环烯基、所述任选取代的杂环基、所述任选取代的芳基、所述任选取代的杂芳基和所述任选取代的苄基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代,优选地,被卤素取代。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种含有硅氧八元环的多环有机硅分子。根据本发明的实施例,所述含有硅氧八元环的桥环有机硅分子具有式VI所示通式,
其中,R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地为甲基或者苯基,R3、R8各自独立地选自烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、苄基、取代的苄基、环己基、取代的环己基,或上述基团的组合;
R3、R8各自独立地所选自的基团中,所述取代的烷基、取代的烯基、取代的烯基、取代的环烯基、取代的杂环基、取代的芳基、取代的杂芳基、取代的苄基、取代的环己基任选被卤素、羟基、直链烷烃或苯环取代。
根据本发明实施例的交联体,以含有硅氧八元环的有机硅聚合物和环状有机硅小分子为原料,原料的成本低。根据本发明的实施例,该交联体中无催化剂残留,并且交联体的稳定性和耐热性好。
下面参考具体实施例,对本发明进行说明,需要说明的是,这些实施例仅仅是说明性的,而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为十二烷基,m为29,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、十二烷基三甲氧基硅烷(CAS号:3069-21-4)(43.578克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物1。
结构分析:氢谱(图1)(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.91,1.26,0.88,0.54,0.11;硅谱(图2)(120MHz,CDCl3,ppm)δ-19.18,-20.73,-66.22,-79.94;数均分子量:8510,重均分子量:14939,分子量分布指数:1.755。氢谱结果验证了没有任何硅氢键或者烷氧基硅官能团的存在,也没有硅羟基的存在,这同硅谱结果一致。另外,硅谱中出现了-19.18ppm的峰,其为硅氧八元环中二甲基硅的信号,由于环张力的存在,导致了向低场位移,这也是硅氧八元环结构所呈现的常见的特征峰。聚合物1的分子结构如图3所示,呈现环状结构,同核磁结构结果一致,没有封端官能团。
实施例2
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为苯基,m为62,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、三甲氧基苯基硅烷(CAS号:2996-92-1)(29.744克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物2,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.62,7.31,5.91,0.14,0.10;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-17.84,-19.67,-20.04,-79.06,-79.69;数均分子量:15782,重均分子量:26742,分子量分布指数:1.694。
实施例3
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为3-氯丙基,m为27,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、3-氯丙基三乙氧基硅烷(CAS号:5089-70-3)(36.120克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物3,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.96,3.49,1.84,0.68,0.12;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-18.62,-20.34,-20.74,-67.68,-79.92;数均分子量:9541,重均分子量:11482,分子量分布指数:1.203。
实施例4
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为乙烯基,m为46,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、乙烯基三甲氧基硅烷(CAS号:2768-02-7)(22.235克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物4,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.95,0.20,0.18,0.14;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-18.30,-20.00,-20.45,-79.97;数均分子量:12877,重均分子量:17545,分子量分布指数:1.362。
实施例5
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为全氟癸基(CF3CF2CF2CF2CF2CF2CH2CH2 -),m为8,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CAS号:101947-16-4)(91.557克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物5,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.89,3.79,2.09,1.21,0.79,0.20,0.12;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-17.57,-17.84,-19.56,-21.93,-68.75,-79.73;数均分子量:5262,重均分子量:6399,分子量分布指数:1.216。
实施例6
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为甲基,m为39,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、三甲氧基甲基硅烷(CAS号:1185-55-3)(20.433克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物6,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.95,1.26,0.21,0.12;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-18.99,-20.97,-65.12,-80.09;数均分子量:9709,重均分子量:14399,分子量分布指数:1.483。
实施例7
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为十二烷基,m为47,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(49.602克,0.15摩尔)、十二烷基三甲氧基硅烷(CAS号:3069-21-4)(43.578克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物7,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.62,7.31,1.29,0.91,0.54,0.15,0.10,0.06;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-18.83,-20.59,-66.02,-79.09;数均分子量:14884,重均分子量:26975,分子量分布指数:1.755。
实施例8
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为苯基,m为555,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(49.602克,0.15摩尔)、三甲氧基苯基硅烷(CAS号:2996-92-1)(29.744克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物8,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.93,7.58,3.71,0.51,0.40,0.27,;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-17.51,-19.38,-19.68,-78.90,-80.16;数均分子量:57456,重均分子量:266774,分子量分布指数:2.710。
把在沉降过程中所得到溶液中旋干,在六甲基二硅氧烷中重结晶收集到5.2g的一种含有硅氧八元环的桥环有机硅分子,如式VI所示,其中R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为苯基。
其表征如下:氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.90,7.58,0.55,0.42,0.37,;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-15.57,-77.95;质谱(m/z)(M+H)+:481.4(预测值为481.1)。单晶结构见附图5,与前所述相符。
实施例9
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为3-氯丙基,m为50,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(49.602克,0.15摩尔)、3-氯丙基三乙氧基硅烷(CAS号:5089-70-3)(36.120克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物9,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.62,7.34,3.44,1.77,1.27,0.61,0.16,0.08;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-18.15,-19.98,-20.22,-67.28,-78.98;数均分子量:19619,重均分子量:23768,分子量分布指数:1.211。
实施例10
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为乙烯基,m为37,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(49.602克,0.15摩尔)、乙烯基三甲氧基硅烷(CAS号:2768-02-7)(29.743克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物10,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.63,7.34,5.93,0.18,0.11,0.08,;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-17.84,-19.78,-20.04,-79.03,-79.67;数均分子量:11144,重均分子量:15988,分子量分布指数:1.435。
实施例11
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为全氟癸基,m为8,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(49.602克,0.15摩尔)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CAS号:101947-16-4)(91.557克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物11,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.56,7.31,2.01,1.15,0.73,0.22,0.16,0.13,0.05,;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-17.19,-17.54,-19.28,-19.67,-60.88,-62.37,-68.63,-78.80;数均分子量:5774,重均分子量:6706,分子量分布指数:1.161。
实施例12
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为甲基,m为57,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(49.602克,0.15摩尔)、三甲氧基甲基硅烷(CAS号:1185-55-3)(29.743克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物12,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.62,7.33,0.15,0.10,0.06;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-18.45,-20.05,-64.77,-78.98;数均分子量:18650,重均分子量:24017,分子量分布指数:1.288。
实施例13
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为苯基,R8为全氟癸基或十二烷基,m为31,n为0。聚合物为环状,没有封端官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:18027-45-7)(99.204克,0.3摩尔)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CAS号:101947-16-4)(91.557克,0.15摩尔)、十二烷基三甲氧基硅烷(CAS号:3069-21-4)(43.578克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物13,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ7.60,7.31,1.98,1.27,0.89,0.75,0.53,0.25,0.15,0.10,0.06,0.04;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-20.17,-21.21,-22.02,-22.83,-63.33,-64.79,-68.48,-71.04,-81.24;数均分子量:9719,重均分子量:21404,分子量分布指数:1.428。
实施例14
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为十二烷基,m为20,n为2。聚合物封端为硅甲氧基官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(42.093克,0.15摩尔)、十二烷基三甲氧基硅烷(CAS号:3069-21-4)(52.294克,0.18摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物14,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.91,3.55,1.26,0.88,0.54,0.11;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-19.18,-20.73,-63.45,-66.22,-79.94;数均分子量:6510,重均分子量:10254,分子量分布指数:1.575。
实施例15
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为十二烷基,m为19,n为2。聚合物封端为硅氢官能团。。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(50.512克,0.18摩尔)、十二烷基三甲氧基硅烷(CAS号:3069-21-4)(43.578克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,慢慢滴入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出并持续整个滴加过程,整个滴加过程持续3小时。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物15,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.91,5.10,1.26,0.88,0.54,0.11;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-10.11,-19.18,-20.73,-63.45,-66.22,-79.94;数均分子量:5109,重均分子量:11234,分子量分布指数:2.199。
实施例16
制备含有硅氧八元环的有机硅聚合物的方法如下,其中,含有硅氧八元环的有机硅聚合物的结构如下所示,R1、R2、R4、R5、R6、R7为甲基,R3为乙烯基,R8为十二烷基,m为590,n为20。聚合物封端为硅氢官能团。
在一个2000毫升的两口瓶中先加入1500毫升的环己烷和三(五氟苯基)硼烷(102毫克,0.2毫摩尔),然后在另外一个250毫升容器里加入乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷(CAS号:160172-46-3)(50.512克,0.18摩尔)、十二烷基三甲氧基硅烷(CAS号:3069-21-4)(43.578克,0.15摩尔)和100毫升环己烷,混合均匀后吸入两个100毫升的针管中,一次性地加入到之前配备的三(五氟苯基)硼烷的环己烷溶液中,气泡立刻放出。反应结束后,旋蒸移除溶剂,加入10g的活性炭和5ml的三乙胺终止反应,然后过滤,取过滤液旋干后,加入50毫升的环己烷溶解,滴加到1000毫升的甲醇中沉降,收集沉降物,重复此沉降过程三次,然后旋干收集到的沉降物,得到无色透明的液体,聚合物16,氢谱(300MHz,CDCl3,ppm)δ5.91,5.10,1.26,0.88,0.54,0.11;硅谱(120MHz,CDCl3,ppm)δ-19.18,-20.73,-63.45,-66.22,-79.94;数均分子量:84444,重均分子量:304000,分子量分布指数:3.600。
实施例17
把聚合物1交联成弹性体的过程和照片:
将实例1所得的聚合物1(5g,10mmol)作为组分A加入到单口圆底烧瓶中,催化剂为四甲基氢氧化铵的1%甲醇溶液,作为组份B,按照组份A与组份B质量比为8:1进行取料,两组份混合均匀后在真空泵下抽真空除去溶剂,直至无气泡产生,然后将单口烧瓶中的混合样品倒入固定容器中,然后将其放在鼓风烘箱中进行交联固化,温度设定为100℃,交联反应3小时即可交联成弹性体,如图4所示。交联时间根据催化剂的用量可以进行相应的调整,催化剂的量越多,所需交联时间越短。交联体然后在150℃加热半小时以分解催化剂。所得弹性体在260℃加热48小时没有任何颜色变化,也没有裂纹,体现出很高的热稳定性。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。