[發明專利]一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201711040548.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107814935B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李小杰;施維東;魏瑋;劉仁;劉曉亞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08G77/38
• 分類號: C08G77/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及了一種POSS基有機?無機雜化八臂環氧樹脂及其制備方法。本發明利用八乙烯基POSS，通過硅氫加成反應，制備了POSS為內核、8條寡聚二甲基硅氧烷鏈為臂、環氧基團為端基的POSS基有機?無機雜化八臂環氧樹脂。本發明步驟簡單，制備的POSS基有機?無機雜化八臂環氧樹脂化學組成明確，具有獨特的結構與性能。

技術領域

本發明涉及了一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂的制備方法，屬于有機-無機雜化聚合物合成領域。

背景技術

面體低聚倍半硅氧院(POSS)是一類具有單分子結構的新型納米材料，在有機無機雜化材料、催化劑載體、生物醫學等方面有廣泛的用途。它具有高度對稱的立方籠型骨架，硅原子位于立方體的八個頂角，由氧相連，籠狀結構外圍為有機基團。POSS是納米尺度的有機無機雜化分子，既有無機組分特性又具備有機組分特征，具有分子結構易于設計、易于溶解的優點。

POSS可以通過改變外圍有機基團的結構調節其物理與化學性質。例如，在POSS外圍引入環氧基團可以制備POSS基環氧樹脂，在高性能聚合物復合材料領域具有廣泛應用。W.Y. Chen等人通過八(二甲基硅氧烷基)POSS和烯丙基縮水甘油醚硅氫加成，合成POSS基環氧樹脂(Polymer,2004,45(20),6897-6908)。Long-Hua Lee采取另一種方法，先合成烯丙基 POSS，再用間氯過氧苯甲酸將雙鍵氧化成環氧基(Polymer,2005,46(7),2163-2174)。但是目前POSS基環氧樹脂大多是環氧基團與POSS直接相連，所含有機組分相對較少，添加到聚合物復合材料中大多會產生嚴重的相分離，其獨特的結構與性能優勢并未得到充分利用。

針對上述問題，本專利通過在POSS和環氧基團之間引入一條寡聚二甲基硅氧烷柔性鏈的方法，合成了一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂，其中POSS內核具有優異的剛性與耐熱性，八條寡聚二甲基硅氧烷臂可以降低反應位阻、降低粘度、增加韌性、提高界面相容性，環氧基團端基提供反應位點。

發明內容

本發明涉及了一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂及其制備方法，其中POSS內核具有優異的剛性與耐熱性，八條寡聚二甲基硅氧烷臂可以提供較低的黏度、優異的耐濕熱老化性、良好的韌性及界面相容性，環氧基團端基提供反應位點，可以應用在膠黏劑、涂料、復合材料、硅橡膠、電子封裝材料等領域。

一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂，其結構如下所示：

所述的一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂，其制備步驟如下：

(1)向燒瓶中依次加入1～5mol氫封端寡聚二甲基硅氧烷、1mol烯丙基縮水甘油醚和 10～100ppm卡斯特催化劑，在50～90℃下攪拌反應6～48h；反應結束后，將未反應的原料減壓蒸餾除去，得到無色透明產物，即單縮水甘油醚封端的寡聚二甲基硅氧烷。

(2)向燒瓶中依次加入0.1mol八乙烯基POSS、有機溶劑、0.8～1mol單縮水甘油醚封端的寡聚二甲基硅氧烷和10～100ppm的卡斯特催化劑，體系濃度控制為0.5g/mL，50～90℃反應6～24h；反應結束后減壓蒸餾除掉溶劑，得到透明油狀液體產物，即POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂。

所述制備單縮水甘油醚封端的寡聚二甲基硅氧烷，其特征在于：氫封端寡聚二甲基硅氧烷是1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷、1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基四硅氧烷中的一種。

所述制備POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂，其特征在于：選用的有機溶劑是四氫呋喃、甲苯、二甲苯中的一種。

本發明的優點：

1.本發明利用硅氫加成反應制備一種POSS基有機-無機雜化八臂環氧樹脂，原料易得、合成方法高效、產率高。