[發明專利]一種含柔性硅氧鏈節的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810814096.3
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN110746449B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 張學忠;張志杰;徐滿雙;謝擇民;趙云峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C08G59/50;C08G73/10
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種含柔性硅氧鏈節的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制備方法與應用。本發明的制備方法簡單，操作方便，適于工業化的大規模生產。而且，本發明的化合物可以作為交聯劑或者聚合物的單體引入聚合物中，制備出有機/無機雜化組元的聚合物。所述聚合物因引入柔性硅氧鏈節使得聚合物的韌性提高，同時賦予聚合物耐更高溫度、抗氧化性能提高、極限氧指數和水平垂直燃燒等本征阻燃性能提高、抗中子輻照能力增強、具有更高溫度和更大氣流沖蝕下的燒蝕性能、同時能提高空間環境下的抗原子氧侵蝕等優良性能，其進一步用作纖維增強復合材料、防護涂層、粘接密封材料的樹脂基體。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種含柔性硅氧鏈節的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制備方法與應用。

背景技術

航天航空等高技術領域的不斷發展，對聚氨酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚脲、環氧樹脂、聚硅氧烷等一系列的高分子材料的使用溫度提出了越來越苛刻的需求，這就需要不斷提高現有的有機高分子材料的熱降解溫度。從分子結構設計上引入特殊的結構成為制備先進高分子材料的途徑之一。以含硅、硼、氮等無機元素組成的特殊結構受到青睞，比如呈六面體結構的倍半硅氧烷、二十面體的碳硼烷結構等。尤其是作為二十面體結構的碳硼烷，以其高含硼的立體結構在耐高溫、抗原子氧、抗中子輻照等領域表現出潛在的應用，比如專利文獻(申請號201610544400.8)提出了一種采用苯基亞甲基過渡的胺基結構，并給出了含該結構的碳硼烷的制備方法以及用其制備的聚酰亞胺在中子防護領域的潛在應用；專利文獻(申請號201510447823.3)給出了使用含芳香胺結構的碳硼烷制備聚酰亞胺的方法，提出其在耐高溫方面的應用。

碳硼烷是具有鄰位(o-carborane)、間位(m-carborane)、對位(p-carborane)三種異構體的大體積、高含硼量的立體結構，其結構如圖1所示。然而，這種特殊結構的碳硼烷是一類易升華的固體，若想在分子水平上將其引入聚合物的結構中，需要對碳硼烷的結構進行修飾，實現碳硼烷的官能化。因此，如何制備耐高溫的有機官能團修飾的籠型碳硼烷結構，可以使得高分子材料的耐高溫、抗氧化、抗中子輻照等綜合性能都大幅度的提高，成為碳硼烷改性高分子材料的關鍵技術挑戰。

發明內容

本發明主要提出了一種含柔性硅氧鏈節的芳香胺官能化碳硼烷化合物及其制備方法與應用，目的是提供一種分子水平上的有機/無機雜化結構。本發明在碳硼烷的籠型結構上修飾含柔性硅氧鏈節的芳香胺基官能團，該結構創新性的將柔性硅氧鏈節與大體積、高含硼量的碳硼烷立體結構結合在一起，并通過活性的芳香胺賦予該結構高反應活性，可以方便的將兩種結構在分子水平上引入有機高分子聚合物中，制備得到的有機高分子聚合物具有突出的耐高溫特性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種含柔性硅氧鏈節的芳香胺官能化碳硼烷化合物，其結構如下式(A)所示，

其中，“-CB₁₀H₁₀C-”代表鄰位碳硼烷基、間位碳硼烷基或對位碳硼烷基；

R為-芳基-、-芳基-芳基-、-芳基-芳基-芳基-、或任選被一個或多個C_1-10烷基或芳基取代的-芳基-、-芳基-芳基-、-芳基-芳基-芳基-；

R₁、R₂、R₃、R₄相同或不同，彼此獨立地選自H、無取代或任選被一個或多個R_a取代的C_1-10烷基、C_3-20環烷基、芳基；

每一個R_a相同或不同，彼此獨立地選自鹵素、CN、C_1-10烷基、C_1-10烷氧基或C_3-20環烷基；