CN110483781B - 一种多羟丙基poss的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种多羟丙基POSS的制备方法，属于POSS制备技术领域。所述方法如下：使用丙酮将八氯丙基POSS溶解；加入强碱催化剂，40℃反应4～8h；所得溶液旋蒸，即得到多羟丙基POSS。本发明相对于现有技术的有益效果为：反应时间短，现有的技术需要室温搅拌24h，本发明反应4～8h即可。操作简单，现有的技术使用Ag2O作为催化剂，由于Ag2O不易储存，实验前需先用AgNO3与NaOH反应合成Ag2O，且实验操作有一定难度，Ag2O合成不好，后期的官能团转化效果不好。本发明直接使用强碱，四甲基氢氧化铵和NaOH，操作相对简单。成功率高，现有的技术在多次重复实验中，官能团成功转换的概率基本为0，本发明很容易就将氯丙基POSS转换成羟丙基POSS。

Description

一种多羟丙基POSS的制备方法
技术领域
本发明属于POSS制备技术领域，具体涉及一种多羟丙基POSS的制备方法。
背景技术
POSS，又称笼型聚倍半硅氧烷，是倍半硅氧烷的一种，其结构通式为(RSiO1.5)n(n＝6，8，10，12)，常见n＝8，称为T8结构。其内部以Si-O-Si形成无机骨架，外部则以共价键键接的方式键接有机/无机基团，如芳香烃，烷烃，烯烃，羟基等。POSS因其独特的有机无机纳米结构，具有优异的光学性能，热性能和力学性能，是当今提高聚合物材料性能的优异材料之一。
目前，国内外对于合成多羟丙基POSS还未有过多的报道，国内外现在仅有的报道是通过八氯丙基POSS在Ag2O为催化剂，黑暗条件下反应24小时，合成八羟丙基POSS，根据文献经过多次重复实验，发现不能重复这种方法合成八羟丙基POSS，对使用其他方法将八氯丙基POSS转换成多羟丙基POSS还未有报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的多羟丙基POSS合成困难的问题，提供一种多羟丙基POSS的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种多羟丙基POSS的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤一：使用丙酮将八氯丙基POSS溶解；
步骤二：加入强碱催化剂，40℃反应4～8h；
步骤三：所得溶液旋蒸，即得到多羟丙基POSS。
本发明相对于现有技术的有益效果为：
1、反应时间短，现有的技术需要室温搅拌24h，本发明反应4～8h即可。
2、操作简单，现有的技术使用Ag2O作为催化剂，由于Ag2O不易储存，实验前需先用AgNO3与NaOH反应合成Ag2O，且实验操作有一定难度，Ag2O合成不好，后期的官能团转化效果不好。本发明直接使用强碱，四甲基氢氧化铵和NaOH，操作相对简单。
3、成功率高，现有的技术在多次重复实验中，官能团成功转换的概率较低，本发明很容易就将氯丙基POSS转换成羟丙基POSS。
附图说明
图1为合成八氯丙基POSS的质谱图；
图2为合成多羟丙基POSS的质谱图；
图3为合成多羟丙基POSS的红外谱图。
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。
从有机合成的角度，本发明利用强碱作为催化剂，一步法将八氯丙基POSS转换成多羟丙基POSS。由八氯丙基POSS合成多羟丙基POSS，反应条件温和，操作简单，同时该POSS的有机基团可以与聚合物基底反应，提高聚合物的性能。多羟丙基POSS在改善聚合物性能方面具有潜在的应用价值。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种多羟丙基POSS的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤一：使用丙酮将八氯丙基POSS溶解；
步骤二：加入强碱催化剂，40℃反应4～8h；
步骤三：所得溶液旋蒸，即得到多羟丙基POSS。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，步骤一中，所述八氯丙基POSS和丙酮的体积比为1：35。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，步骤二中，所述强碱催化剂为四甲基氢氧化铵或NaOH。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，步骤二中，所述强碱催化剂与步骤一得到的混合溶液的体积比为1：4。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，步骤三中，所述旋蒸的温度为40～60℃，旋蒸后的体积是原体积的1/4～1/2。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，还包括步骤四：使用有机溶剂对步骤三得到的粘稠状多羟丙基POSS进行溶解，使多羟丙基POSS在溶液中的浓度是0.1g/ml，然后分液，重复3～6次(次数还可以适当的增加，次数越多，提纯效果越好)后得到纯度为50wt.％～65wt.％的多羟丙基POSS。所述的重复是指多次使用有机溶剂对多羟丙基POSS进行溶解。
具体实施方式七：具体实施方式六所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，所述有机溶剂为丙酮和甲醇的混合溶液或THF和甲醇的混合溶液，混合的体积比均为1：1～2。
实施例1：
一种多羟丙基POSS的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤一：使用丙酮将八氯丙基POSS溶解；所述八氯丙基POSS和丙酮的体积比为1：35；
步骤二：加入强碱催化剂，40℃反应4～8h；所述强碱催化剂为四甲基氢氧化铵；所述强碱催化剂与步骤一得到的混合溶液的体积比为1：4；
步骤三：所得溶液旋蒸，即得到多羟丙基POSS；所述旋蒸的温度为40℃，旋蒸后的体积是原体积的1/4；
步骤四：使用有机溶剂对步骤三得到的粘稠状多羟丙基POSS进行溶解，使多羟丙基POSS在溶液中的浓度是0.1g/ml，然后分液，重复6次后得到纯度为65wt.％的多羟丙基POSS。所述有机溶剂为丙酮和甲醇的混合溶液，混合的体积比为1：1。
图1为本实施例合成八氯丙基POSS的质谱图，m/z为1071.2的峰证明初始产物为八氯丙基POSS；图2为合成多羟丙基POSS的质谱图，初步证明经过强碱催化，八氯丙基POSS转换成多羟丙基POSS；m/z为889.0的峰为八羟丙基POSS，m/z为942.9的峰为[七羟丙基POSS+Cl]-，m/z为961.1的峰为[五羟丙基POSS+OH]-，m/z为1012.1的峰为[三羟丙基POSS+OH]-，从质谱图看，合成了多羟丙基POSS；图3为合成多羟丙基POSS的红外谱图，红外谱图3400cm-1的峰为-OH的伸缩振动峰，2900，2895cm-1处的峰为-CH2的伸缩振动峰，1100cm-1左右为笼型骨架-Si-O-Si的伸缩振动峰，说明产物中有羟基的存在，进一步证明多羟丙基POSS的合成。

Claims (7)

1.一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤一：使用丙酮将八氯丙基POSS溶解；
步骤二：加入强碱催化剂，40℃反应4～8h；
步骤三：所得溶液旋蒸，即得到多羟丙基POSS。
2.根据权利要求1所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述八氯丙基POSS和丙酮的体积比为1：35。
3.根据权利要求1所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述强碱催化剂为四甲基氢氧化铵或NaOH。
4.根据权利要求1所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述强碱催化剂与步骤一得到的混合溶液的体积比为1：4。
5.根据权利要求1所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述旋蒸的温度为40～60℃，旋蒸后的体积是原体积的1/4～1/2。
6.根据权利要求1所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：还包括步骤四：使用有机溶剂对步骤三得到的多羟丙基POSS进行溶解，使多羟丙基POSS在溶液中的浓度是0.1g/ml，然后分液，重复3～6次后得到纯度为50wt.％～65wt.％的多羟丙基POSS。
7.根据权利要求6所述的一种多羟丙基POSS的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为丙酮和甲醇的混合溶液或THF和甲醇的混合溶液，若为丙酮和甲醇的混合溶液，则丙酮和甲醇的体积比为1:1或1:2，若为THF和甲醇的混合溶液，则THF和甲醇的体积比为1:1或1:2。
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