專利名稱：一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷及其制備方法，屬于納米材料技術領域。
背景技術：
有機-無機雜化材料的研究始于20世紀80年代，這種集有機相的韌性、加工性以及無機相的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等諸多特性于一體的新型材料能夠發(fā)揮出有機相和無機相的協(xié)同優(yōu)勢。在近十多年來，基于重復單元為RSiO,5的硅倍半氧烷化合物因為同時具有化學惰性和熱穩(wěn)定性的無機S1-O-Si內核部分和具有潛在反應活性和易改性的R-Si部分，而成為一種備受關注的有機-無機雜化材料。硅倍半氧烷的化學通式為(RSiO1Jn，其中n通常為6，8，10。該化合物的核心是硅氧組成的籠型無機骨架，頂點Si連接的基團R既可以為反應性的，也可以為非反應性的，比如氫基、烷基、烯基、芳基、芳烯基以及它們的衍生基團等?；瘜W式為(RSiO1J8的化合物，是最常見的一種硅倍半氧烷。這類結構的化合物展示出了一些包含硅氧籠型骨架和從籠型結構中伸出的八個官能團的三維空間結構特性。這種結構的化合物被稱為多面體低聚硅倍半氧烷(PolyhedralOligosilsesquioxanes)并被美國Hybrid Plastics公司命名為POSS。POSS不僅具有良好的力學和熱穩(wěn)定性，還具有優(yōu)異的光學、電學和阻燃性能。由于籠型結構上Si原子所接取代基不同，而不同取代基具有不同特性，使得通過功能化官能團來獲得所需的POSS衍生物成為了可能。近年來，POSS由于其獨特的結構和性能，在液晶、表面催化、多孔性材料、發(fā)光材料、耐熱阻燃材料、生物醫(yī)藥材料等領域的應用成為研究的熱點。例如，在聚合物阻燃領域，POSS可以通過共混或共聚等多種手段添加到聚合物中，以提高聚合物的熱穩(wěn)定性和介電性，降低聚合物的燃燒性。硅倍半氧烷 得到了越來越多的關注，其中苯基硅倍半氧烷因卓越的熱穩(wěn)定性也受到了青睞，但因其表現(xiàn)出了較差的溶解性而限制了它的應用。本發(fā)明以籠型八苯基硅倍半氧烷為原料制備出籠型低聚二苯砜基的硅倍半氧烷，既保持了苯基硅倍半氧烷優(yōu)異的熱穩(wěn)定性又改善了溶解性，同時將硫這個阻燃元素引入到硅倍半氧烷中，為硅倍半氧烷的阻燃應用提供了更多的可能。由于二苯砜自身的剛性，將籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷通過共混或共聚等方式添加到聚合物中將會對聚合物力學性能產生積極影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了提出一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷及其制備方法，籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷含有硅、硫元素，以其具有POSS和二苯砜基團的結構特點，在聚合物復合材料中具有阻燃、耐高溫、提高介電性能和力學性能的作用。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷，含有I個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個二苯砜基，其結構式如式(I)所示:其中R為氫原子或
權利要求
1.一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷，其特征在于:含有I個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個二苯砜基，其結構式如式(I)所示:其中R為氫原子或
2.—種權利要求1所述的籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于制備步驟如下: 1)將籠型八苯基硅倍半氧烷與路易斯酸加入溶劑中，然后加入苯磺酰氯，控制反應溫度為O 80°C，得到反應液； 2)將步驟I)得到的反應液用沉淀劑沉淀，得到籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述溶劑為三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)、二氯乙烷或上述物質的任意混合物。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟I)中八苯基硅倍半氧烷與路易斯酸的摩爾比為1:1 1:32 ;苯磺酰氯與路易斯酸的摩爾比為1:1 1:4。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述路易斯酸為三氯化鋁、三氯化鐵、氯化鋅、三氟化硼、五氯化鈮以及鑭系元素的三氟甲磺酸鹽或其混合物。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟I)中得到的反應液用洗滌劑進行洗滌，所述洗滌劑為水、鹽酸或其混合物。
7.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟I)的反應發(fā)生在惰性氣體保護下。
8.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述沉淀劑為正己烷、正庚烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、乙醇、去離子水或上述物質的任意混合物。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述沉淀劑為乙醇。
10.根據(jù)權利要求2所述的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷的制備方法，其特征在于:步驟I)中反應時間 為I 72h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷及其制備方法，屬于納米材料技術領域。本發(fā)明的一種籠型低聚二苯砜基硅倍半氧烷，含有1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個二苯砜基。本發(fā)明具有反應條件溫和穩(wěn)定，重復性好，產率高、周期短等特點，適合擴大性生產；得到的產物通過共混或共聚等方式添加到聚合物中，能夠提高聚合物的介電、力學、阻燃、耐高溫等多種性能。
文檔編號C07F7/21GK103193817SQ201310149158
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權日2013年4月26日
發(fā)明者楊榮杰, 李紫千 申請人:北京理工大學