CN110563755B - 一种多甲基丙烯酰氧基poss的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，属于POSS合成技术领域。所述方法如下：向反应溶剂中滴加KH‑570，加入催化剂，20～90℃水解缩合72h；将得到的溶液进行旋蒸浓缩至原体积的1/4～1/2，按照溶液：水＝1：1或1：2的体积比加入水进行沉淀，分液漏斗分离下层白色粘稠物即为多甲基丙烯酰氧基POSS。本发明经过对多种混合溶剂的探索，得到合成多甲基丙烯酰氧基POSS的最佳溶剂，以四甲/乙基氢氧化铵为催化剂，成功合成多甲基丙烯酰氧基POSS。具有简单便利，操作容易，合成产率高，产物纯度高，反应温度温和，合成简便的优点。本发明的后处理简单：溶液经旋蒸后，加入超纯水，分液漏斗分液，得到白色粘稠状液体，即为多甲基丙烯酰氧基POSS。
Description
技术领域
本发明属于POSS合成技术领域，具体涉及一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法。
背景技术
POSS是笼型聚倍半硅氧烷的简称，是一种兼具有机和无机材料特性的纳米材料，内部以Si-O-Si形成无机骨架，外部通过共价键接的方式键接有机基团，是一种优异的纳米复合材料。近年来，POSS广泛的应用于聚合物的改性，提高聚合物电学性能，热力学性能和机械性能等等。
目前，国内外对一步法合成多甲基丙烯酰氧基POSS报道较少，且未有明确的方法可以合成多甲基丙烯酰氧基POSS。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前对于多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)合成方法不明确的问题，提供一种多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)的合成方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，所述方法步骤如下：
步骤一：向反应溶剂中滴加KH-570，加入催化剂，20～90℃水解缩合72h；
步骤二：将步骤一得到的溶液进行旋蒸浓缩至原体积的1/4～1/2，按照溶液：水＝1：1或1：2的体积比加入水进行沉淀，分液漏斗分离下层白色粘稠物即为多甲基丙烯酰氧基POSS。
本发明相对于现有技术的有益效果为：本发明经过对多种混合溶剂的探索，得到合成多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)的最佳溶剂，以四甲/乙基氢氧化铵为催化剂，成功合成多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)。具有简单便利，操作容易，合成产率高，产物纯度高，反应温度温和，合成简便的优点。本发明的后处理简单：溶液经旋蒸后，加入超纯水，分液漏斗分液，得到白色粘稠状液体，即为多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)。
附图说明
图1为合成多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)红外谱图；
图2为合成多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)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多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，所述方法步骤如下：
步骤一：向反应溶剂中滴加KH-570(甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)，加入催化剂，20～90℃水解缩合72h；
步骤二：将步骤一得到的溶液进行旋蒸浓缩至原体积的1/4～1/2，按照溶液：水＝1：1或1：2的体积比加入水进行沉淀，分液漏斗分离下层白色粘稠物即为多甲基丙烯酰氧基POSS。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，步骤一中，所述KH-570与反应溶剂的质量体积比为1g：10ml，所述KH-570与催化剂的质量比为100：1。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，步骤一中，所述KH-570的滴加速度为20滴/min。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，步骤一中，所述催化剂为四甲/乙基氢氧化铵，购入，为水溶液形式，浓度为25wt.％；“/”表示“或”。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，步骤一中，所述反应溶剂为以下几种组合中的任意一种，每种组合中各组分之间的体积比均为1：1：(1)异丙醇-二甲苯；(2)二甲基亚砜-二甲苯；(3)丙酮-二甲苯；(4)乙醇-二甲苯；(5)1-丙醇-二甲苯。通过调节不同溶剂的混合比例发现25ml丙酮和25ml二甲苯混合效果最好，以及不同溶剂间的混合，最后发现混合溶剂中有二甲苯的合成效果更好。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，步骤二中，所述旋蒸浓缩的温度为40～70℃。
具体实施方式七：具体实施方式一至六任一具体实施方式所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，还包括步骤三：使用乙醇将得到的多甲基丙烯酰氧基POSS溶解，使多甲基丙烯酰氧基POSS的浓度为30wt.％，旋蒸至原体积的1/4～1/2，加入乙醇和水的混合溶液沉淀，重复3～5次，即得到高产率，纯度≥90％的多甲基丙烯酰氧基POSS。
具体实施方式八：具体实施方式七所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，旋蒸后的溶液与乙醇和水的混合溶液的体积比为1～3：1。
实施例1：
一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，所述方法步骤如下：
步骤一：向反应溶剂中滴加KH-570(甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)，加入催化剂，20～90℃水解缩合72h；反应溶剂50ml，KH-5705g，所述催化剂为四甲基氢氧化铵为0.05g；所述KH-570的滴加速度为20滴/min；所述反应溶剂为异丙醇-二甲苯，通过调节不同溶剂的混合比例发现25ml丙酮和25ml二甲苯混合效果最好，以及不同溶剂间的混合，最后发现混合溶剂中有二甲苯的合成效果更好。
步骤二：将步骤一得到的溶液进行旋蒸浓缩至原体积的1/4～1/2，按照溶液：水＝1：1的体积比加入水进行沉淀，分液漏斗分离下层白色粘稠物即为多甲基丙烯酰氧基POSS；所述旋蒸浓缩的温度为40℃。
步骤三：使用乙醇将得到的多甲基丙烯酰氧基POSS溶解，使多甲基丙烯酰氧基POSS的浓度为30wt.％，旋蒸至原体积的1/4，加入乙醇和水的混合溶液沉淀，重复5次，即得到高产率，纯度≥90％的多甲基丙烯酰氧基POSS；旋蒸后的溶液与乙醇和水的混合溶液的体积比为3：1。
图1为合成多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)红外谱图；2956，2932，2892cm-1的峰分别是-CH3，-CH2-的伸缩振动峰；1719cm-1的峰是-C＝O的伸缩振动峰；1633cm-1的峰是-C＝C的伸缩振动峰；1115cm-1的峰是-Si-O-Si-的伸缩振动峰，是笼型骨架的特征吸收峰，证明成功合成了多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)。图2为合成多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)的质谱图。m/z为1457.7的峰为八甲基丙烯酰氧基POSS(T8结构)，m/z为1816.7的峰为八甲基丙烯酰氧基POSS(T10结构)，再次证明合成了多甲基丙烯酰氧基POSS(T8，T10)。
Claims (6)
1.一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤一：向反应溶剂中滴加KH-570，加入催化剂，20～90℃水解缩合72h；所述反应溶剂为丙酮-二甲苯，两者的体积比为1：1；所述催化剂为四甲/乙基氢氧化铵；
步骤二：将步骤一得到的溶液进行旋蒸浓缩至原体积的1/4～1/2，按照溶液：水＝1：1或1：2的体积比加入水进行沉淀，分液漏斗分离下层白色粘稠物即为多甲基丙烯酰氧基POSS。
2.根据权利要求1所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，其特征在于：步骤一中，所述KH-570与反应溶剂的质量体积比为1g：10ml，所述KH-570与催化剂的质量比为100：1。
3.根据权利要求1所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，其特征在于：步骤一中，所述KH-570的滴加速度为20滴/min。
4.根据权利要求1所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，其特征在于：步骤二中，所述旋蒸浓缩的温度为40～70℃。
5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，其特征在于：还包括步骤三：使用乙醇将得到的多甲基丙烯酰氧基POSS溶解，使多甲基丙烯酰氧基POSS的浓度为30wt.％，旋蒸至原体积的1/4～1/2，加入乙醇和水的混合溶液沉淀，重复3～5次，最后得到多甲基丙烯酰氧基POSS。
6.根据权利要求5所述的一种多甲基丙烯酰氧基POSS的合成方法，其特征在于：旋蒸后的溶液与乙醇和水的混合溶液的体积比为1～3：1。
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