[發明專利]十二苯基籠形硅倍半氧烷的制備和單晶培養方法以及一種單晶

有效

• 申請號: 202011292088.0
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112390953B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 張文超;張偉偉;楊榮杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08G77/04
• 分類號: C08G77/04;C08G77/06;C30B7/06;C30B29/58
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明涉及有機?無機雜化材料技術領域，提供了十二苯基籠形硅倍半氧烷的制備及單晶培養方法以及一種單晶。本發明將苯基硅烷溶解于有機溶劑中，然后加入催化劑水溶液進行水解縮合反應，將所得產物料液的pH值調節至中性，然后依次進行水洗、靜置、過濾和干燥，得到十二苯基籠形硅倍半氧烷。本發明提供的制備方法步驟簡單，反應條件容易控制，且后處理簡單，無需進行復雜的提純。本發明首次培養得到了十二苯基籠形硅倍半氧烷的單晶，且提供的單晶培養方法簡單易行、時間短、方便觀察、收率高。該方法獲得的單晶無色透明、形狀規則。

技術領域

本發明涉及有機-無機雜化材料技術領域，尤其涉及十二苯基籠形硅倍半氧烷的制備和單晶培養方法以及一種單晶。

背景技術

籠形低聚硅倍半氧烷(POSS)是一種新型的有機-無機雜化材料，由于POSS有機基團的可設計性及納米效應，近年來POSS成為國內外在聚合物改性領域研究的熱點。在結晶方面，POSS納米粒子可以發揮成核位點的作用，POSS在參與聚己內酯和聚乳酸基體熔融共混時，可以大大提高相應基體的結晶度和力學性能。另外，POSS可以顯著提高材料的結晶速率和動態儲存模量，由于其對稱的多面體結構和穩定的化學特性，可以作為開發液晶和催化劑的基礎材料。

研究表明，八苯基籠形硅倍半氧烷相當于晶體二氧化硅或沸石骨架的二級結構，由它構成的材料具有更高的硬度和熱穩定性；同時，八苯基籠形硅倍半氧烷自身也可以形成結構規則、無色透明的單晶，在航空航天、電子電器等方面具有較高的應用價值。

苯基籠形硅倍半氧烷具有較多的優異特性，但是，單一的多苯基籠形硅倍半氧烷的合成較為困難，尤其是十個苯基以上的籠形硅倍半氧烷，合成工藝復雜、周期長、后處理困難，且難以培養得到高質量的單晶。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種十二苯基籠形硅倍半氧烷的制備和單晶培養方法以及一種單晶。本發明提供的十二苯基籠形硅倍半氧烷的制備方法步驟簡單，制備條件容易控制，后處理簡單；本發明提供的單晶培養方法簡單，所需時間短，所得單晶質量好。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種十二苯基籠形硅倍半氧烷的制備方法，包括以下步驟：

將苯基硅烷溶解于有機溶劑中，然后加入堿性催化劑水溶液進行水解縮合反應，得到產物料液；所述水解縮合反應的溫度為30～80℃，時間為12～96h；

將所述產物料液的pH值調節至中性，然后依次進行水洗、靜置、過濾和干燥，得到十二苯基籠形硅倍半氧烷。

優選的，所述苯基硅烷為苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷。

優選的，所述有機溶劑為丙酮、石油醚、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶和二氧六環中的一種或幾種。

優選的，所述堿性催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、四甲基氫氧化銨和四乙基氫氧化銨中的一種或幾種。

優選的，所述苯基硅烷與有機溶劑的用量比為1g:(0.5～12)mL；所述苯基硅烷與堿性催化劑的質量比為1:(0.002～0.1)；所述堿性催化劑水溶液中堿性催化劑與水的用量比為1g:(10～150)mL。

優選的，調節所述產物料液pH值用試劑為酸；所述產物料液和水洗用水的體積比為1:(0.05～1)。

本發明還提供了一種十二苯基籠形硅倍半氧烷的單晶培養方法，包括以下步驟：

將上述方案所述制備方法制備的十二苯基籠形硅倍半氧烷溶解于揮發性溶劑中，將所得溶解液在靜置條件下揮發溶劑，得到十二苯基籠形硅倍半氧烷單晶；所述靜置的時間為1～5天，溫度為5～30℃。

優選的，所述溶解的溫度為30～70℃，所述溶解的方式為超聲溶解。