[發明專利]多面體低聚倍半硅氧烷單體組裝的方法

無效

• 申請號: 200680007373.5
• 申請日: 2006-03-07
• 公開（公告）號: CN101151298A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: J·J·施瓦布;安以中
• 申請（專利權）人: 雜混復合塑料公司
• 主分類號: C08G77/06
• 分類號: C08G77/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 陳季壯

相關申請和專利的交叉引用

本申請要求于2005年3月7日提交的美國臨時專利申請No.60/659,722的優先權。

發明領域

一般地，本發明涉及用于提高引入到聚合產品和生物制品中的官能化多面體低聚倍半硅氧烷單體性能的方法。

發明背景

納米結構化學制品的最佳例子是那些基于低成本的多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)和多面體低聚硅酸鹽(POS)的物質。多面體低聚倍半硅氧烷體系含有雜化(即有機-無機)組合物，其中的內部籠狀框架主要由無機硅-氧鍵組成。該納米結構的外部覆蓋有兩個反應活性和無反應活性有機官能團(R)，它確保納米結構和有機單體以及聚合物之間的相容性和可修整性。在美國專利No.5,412,053和美國專利No.5,484,867中詳述了納米結構化學制品的這些和其它性能特征，其全部內容在此引入作為參考。

當前的工程實踐能高產率地生產官能化多面體低聚倍半硅氧烷分子，但某些微電子、醫用和生物應用需要更高的純度或者那些不能使用現有技術輕易地或經濟地生產的化學官能度。現有技術方法包括在多面體低聚倍半硅氧烷籠組裝過程及其官能化過程中使用氫氧化物堿、陰離子鹽和質子酸催化劑(參見US專利申請No.09/631,892和10?186,318，以及US專利No.6,770,724、6,660,823、6,596,821和3,390,163)。雖然公知這些途徑一般是有效的，但它們受限于質子酸和氫氧化物堿兩者都可以催化多面體低聚倍半硅氧烷單籠進入含有樹脂的低聚多面體低聚倍半硅氧烷籠的自縮合作用(圖1)。因為它們的結構是分子不精確的，此類樹脂在微電子學、生物或醫用上是不理想的。此外，多面體低聚倍半硅氧烷分子的分散體和它們與聚合物之間的相容性在熱力學上取決于混合自由能方程式(ΔG＝ΔH-TΔS)。當籠大小是單像(monoscopic)且相應的低聚物分布是1.0時，R基團的屬性和多面體低聚倍半硅氧烷籠上反應活性基團與聚合物及表面反應或相互作用的能力會大大地助于有利的焓項(ΔH)，同時多面體低聚倍半硅氧烷的熵項(ΔS)是高度有利的。

因此需要在現有技術之上對多面體低聚倍半硅氧烷籠組裝和官能化單體的方法進行改進。本發明描述了一種生產更高純度和分子精確的多面體低聚倍半硅氧烷體系的改進方法。

發明概要

本發明提供了一種改進的多面體低聚倍半硅氧烷的合成方法，它能高產率地快速生產低樹脂含量和無溶劑的，在聚合、接枝和合金化方面都適用的單體產品。該合成方法使用了與通式為R¹SiX₃的硅烷偶聯劑反應的磷腈超堿，形成被硅烷醇官能化的多面體低聚倍半硅氧烷籠，其中硅烷醇的通式為[(R¹SiO_1.5)₇(HOSiO_1.5)₁]_∑8、[(R¹SiO_1.5)₆(R¹HOSiO₁)₂]_∑8、[(R¹SiO_1.5)₂(R¹HOSiO₁)₄]_∑6、[(R¹SiO_1.5)₄(R¹HOSiO₁)₃]_∑7。該合成方法還可以包括磷腈超堿與通式為R²SiX₃的硅烷偶聯劑的反應，形成被R²基團官能化的多官能團多面體低聚倍半硅氧烷籠和更大尺寸的籠，R²基團的通式為[(R²SiO_1.5)₆]_∑6、[(R²SiO_1.5)₈]_∑8、[(R²SiO_1.5)₁₀]_∑10、[(R²SiO_1.5)₁₂]_∑12。