CN110467730B - 一种八氯丙基poss的合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种八氯丙基POSS的合成方法，属于POSS制备技术领域。所述方法步骤如下：将甲醇溶液和氯丙基三乙/甲氧基硅烷混合；加入金属催化剂，再加入盐酸，60～90℃反应水解缩合18～24h，然后过滤得到白色固体，过滤液旋蒸得到粘稠液，即为八氯丙基POSS。本发明的有益效果为：耗时短：本发明的方法耗时是现有文献耗时的1/6。产率高：在缩短反应时间的基础上，产率最高为20％，现有的文献和专利报道的最高产率为28％，产率相差不大。金属催化：本发明通过使用金属催化剂催化，大大缩短了反应时间，改进了长久以来国内外对八氯丙基POSS合成耗时长的问题。

Description

一种八氯丙基POSS的合成方法
技术领域
本发明属于POSS制备技术领域，具体涉及一种八氯丙基POSS的合成方法。
背景技术
笼型聚倍半硅氧烷，简称POSS，是一种性能优异的纳米尺寸化合物，结构通式为(SiO1.5R)n(n＝6.8.10.12)常见的是T8(n＝8)笼型结构。内部以Si-O-Si键成笼，外部以共价键键接一些官能团，如苯基，烯烃，烷烃等。因此，笼型聚倍半硅氧烷兼具无机和有机性能，既具有良好的耐热性，力学性能和阻燃性等，又可以与不同的聚合物基底发生化学键合作用。目前，国内外报道关于合成八氯丙基POSS的相关文献与专利，均需要反应很长时间，短的要5天，15天，更长的要一个月，且产率较低，目前报道最高产率是28％。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前合成八氯丙基POSS耗时长且产率低的问题，提供一种八氯丙基POSS的合成方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种八氯丙基POSS的合成方法，所述方法步骤如下：
步骤一：将甲醇溶液和氯丙基三乙/甲氧基硅烷混合；
步骤二：加入金属催化剂，再加入盐酸，60～90℃反应水解缩合18～24h，然后过滤得到白色固体，过滤液旋蒸得到粘稠液，即为八氯丙基POSS。
本发明相对于现有技术的有益效果为：
1、耗时短：本发明的方法耗时是现有文献耗时的1/6。
2、产率高：在缩短反应时间的基础上，产率最高为20％，现有的文献和专利报道的最高产率为28％，产率相差不大。
3、使用丙酮-甲醇混合溶液(混合比3：1)对八氯丙基POSS 3～5次提纯，重复提纯后得到产物纯度高达90％以上的八氯丙基POSS。
4、金属催化：本发明通过使用金属催化剂催化，大大缩短了反应时间，改进了长久以来国内外对八氯丙基POSS合成耗时长的问题。
附图说明
图1为合成八氯丙基POSS的红外谱图；
图2为合成八氯丙基POSS的质谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种八氯丙基POSS的合成方法，所述方法步骤如下：
步骤一：将甲醇溶液和氯丙基三乙/甲氧基硅烷混合；所述甲醇溶液为分析纯；
步骤二：加入金属催化剂，再加入盐酸，60～90℃反应水解缩合18～24h，然后通过砂芯漏斗过滤得到白色固体，过滤液旋蒸得到粘稠液，即为八氯丙基POSS。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，步骤一中，所述氯丙基三乙/甲氧基硅烷与甲醇溶液的质量体积比为7.95g：180ml。
具体实施方式三：具体实施方式二所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，步骤二中，所述金属催化剂与氯丙基三乙/甲氧基硅烷的质量比为0.01：7.95；所述盐酸与甲醇溶液的质量比为1：6。
具体实施方式四：具体实施方式一或三所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，所述金属催化剂为Fe。
具体实施方式五：具体实施方式一或三所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，步骤二中，所述盐酸的浓度为10vol.％～37vol.％。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，步骤二中，所述旋蒸的温度为40～60℃，旋蒸后的体积为原体积的1/4～1/2。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，还包括步骤三：使用丙酮-甲醇混合溶液对八氯丙基POSS进行3～5次提纯后得到纯度≥90％的八氯丙基POSS。直接加入丙酮-甲醇混合溶液就可以提纯，将固体过滤就是提纯后的产物。
具体实施方式八：具体实施方式七所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，所述丙酮-甲醇混合溶液中，丙酮与甲醇的体积比为3：1。
具体实施方式九：具体实施方式七所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，还包括步骤四：20～70℃烘箱干燥，至溶剂全部挥发，得到干燥的八氯丙基POSS。
实施例1：
一种八氯丙基POSS的合成方法，所述方法步骤如下：
步骤一：将甲醇溶液和氯丙基三乙/甲氧基硅烷混合；所述甲醇溶液为分析纯；所述氯丙基三乙/甲氧基硅烷与甲醇溶液的质量体积比为7.95g：180ml。
步骤二：加入金属催化剂，再加入盐酸，60～90℃反应水解缩合18～24h，然后通过砂芯漏斗过滤得到白色固体，过滤液旋蒸得到粘稠液，即为八氯丙基POSS；所述金属催化剂与氯丙基三乙/甲氧基硅烷的质量比为0.01：7.95；所述盐酸与甲醇溶液的质量比为1：6。所述金属催化剂为Fe。所述盐酸的浓度为10vol.％。所述旋蒸的温度为40℃。
步骤三：使用丙酮-甲醇混合溶液对八氯丙基POSS进行5次提纯后得到纯度≥90％的八氯丙基POSS。直接加入丙酮-甲醇混合溶液就可以提纯，将固体过滤就是提纯后的产物。所述丙酮-甲醇混合溶液中，丙酮与甲醇的体积比为3：1。
步骤四：20～70℃烘箱干燥，至溶剂全部挥发，得到干燥的八氯丙基POSS。
图1为合成八氯丙基POSS的红外谱图；2980，2890cm-1处的峰为-CH2-的伸缩振动峰，1100cm-1处的峰为-Si-O-Si-的伸缩振动峰，是八氯丙基POSS的笼型骨架特征峰，695cm-1处的峰为-C-Cl的伸缩振动峰，红外谱图证明合成的产物为八氯丙基POSS。图2为合成八氯丙基POSS的质谱图，m/z为1073.1的峰为[八氯丙基POSS+Cl]-的峰，证明合成了八氯丙基POSS。

Claims (8)

1.一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤一：将甲醇溶液和氯丙基三乙/甲氧基硅烷混合；
步骤二：加入金属催化剂Fe，再加入盐酸，60～90℃反应水解缩合18～24h，然后过滤得到白色固体，过滤液旋蒸得到粘稠液，即为八氯丙基POSS。
2.根据权利要求1所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：步骤一中，所述氯丙基三乙/甲氧基硅烷与甲醇溶液的质量体积比为7.95g：180ml。
3.根据权利要求2所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：步骤二中，所述金属催化剂与氯丙基三乙/甲氧基硅烷的质量比为0.01：7.95；所述盐酸与甲醇溶液的质量比为1：6。
4.根据权利要求1或3所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：步骤二中，所述盐酸的浓度为10vol.％～37vol.％。
5.根据权利要求1所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：步骤二中，所述旋蒸的温度为40～60℃，旋蒸后的体积为原体积的1/4～1/2。
6.根据权利要求1所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：还包括步骤三：使用丙酮-甲醇混合溶液对八氯丙基POSS进行3～5次提纯后得到八氯丙基POSS。
7.根据权利要求6所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：所述丙酮-甲醇混合溶液中，丙酮与甲醇的体积比为3：1。
8.根据权利要求6所述的一种八氯丙基POSS的合成方法，其特征在于：还包括步骤四：20～70℃烘箱干燥，至溶剂全部挥发，得到干燥的八氯丙基POSS。
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