[发明专利]一种索烃状聚硅氧烷的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚硅氧烷合成技术领域，特别是涉及一种索烃状聚硅氧烷的高效合成方法。

背景技术

索烃状聚硅氧烷具有重要用途，如用于分子识别、合成超支化等具有特殊结构聚硅氧烷、制备耐高温高分子与开发新型硅烷偶联剂等方面。目前为止，仅有文献提出索烃状聚硅氧烷的概念，并没有切实可行的合成方法实现索烃状聚硅氧烷的合成。

1953年，Frisch，Martin与Mark推测高分子量聚硅氧烷之所以具有液体或者蜡状的外观，是由于聚硅氧烷中含有索烃状聚硅氧烷导致的，这些索烃状聚硅氧烷充当了增塑剂的作用(Monatsh.Chem.1953，84，250-256)，但是这一假说并未得到实验证实。

Bannister与Semlyen在研究大环型聚硅氧烷的热稳定性时提出加热大环型聚硅氧烷可能会形成索烃状聚硅氧烷(Polymer 1981，22，377-381)，同样他们只是提出了一种猜测，并没有数据支持他们确实得到了索烃状聚硅氧烷。

目前有关索烃状聚硅氧烷的报道还只是停留在提出概念与猜测阶段，并没有实际可行的合成方法得到索烃状聚硅氧烷。

发明内容

为解决现有索烃状聚硅氧烷研究中存在的没有切实可行的合成技术的问题，本发明提出了一种索烃状聚硅氧烷的合成方法，具有反应条件温和、适用范围广、能耗低、合成效率高、原料价廉易得、产品提纯过程简单易行等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种索烃状聚硅氧烷的合成方法是以小环状硅氧烷与水为原料，并在金属催化剂的作用下，在有机溶剂中进行反应，再经过后处理过程，得到索烃状聚硅氧烷，本发明实现索烃状聚硅氧烷的高效合成，产率可以达到60～95％，产品具有热稳定性好等优点。

反应过程如下所示：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄分别独立地选自氢、氟、烷基、烯基、炔基、芳香基、环氧基、酯基、磺酸基、羧基、腈基、卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基、羟基中一种，m、n、p、q分别为大于等于0的整数，x为大于0的整数。

所述的小环状硅氧烷选自环三硅氧烷、环四硅氧烷、环五硅氧烷中一种或几种。小环状硅氧烷与水的质量比为1∶0.001～1。

所述的金属催化剂选自金属单质、金属氧化物、金属盐、络合物中一种。小环硅氧烷与金属催化剂的质量比为1∶0.0001～0.1。作为优选，金属催化剂选自所有金属的单质或者相应的化合物，更优选自铁、钴、镍、钌、铑、铂、钯、金、银、铜、锡、钛、镐、铬、锰、镧系金属中一种金属的单质或者相应的化合物。

有机溶剂选自烷烃、芳香烃、醚类、环醚类、酮类中一种或几种。所用的量为使溶质溶解的量。作为优选，有机溶剂选自己烷、环己烷、甲苯、乙醚、丁醚、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、甲基异丁基酮中一种或几种。

反应温度为-75～140℃，反应时间为10分钟～24小时。

后处理过程为真空烘干、吸附、沉淀或者重结晶。

本发明以小环状硅氧烷(如环三硅氧烷、环四硅氧烷与环五硅氧烷等)、水为原料，在金属催化剂的存在下，发生聚合反应，实现索烃状聚硅氧烷的高效合成。产物结构通过红外光谱、氢谱核磁共振、硅谱核磁共振、化学法端基分析与流变学等进行了结构表征，通过热失重分析研究了产物的热稳定性。红外光谱、氢谱核磁共振、硅谱核磁共振、化学法端基分析等证明产物不含有Si-OH，流变学数据表明产物含有长支链。综合以上表征数据可以证明我们得到的是带有长支链结构的索烃状聚硅氧烷。另外，热失重分析数据表明我们得到的产物具有优异的热稳定性。

本发明提出了一种索烃状聚硅氧烷合成的新方法，其有益效果是：具有反应条件温和、适用范围广、能耗低、合成效率高、原料价廉易得、产品提纯过程简单易行等优点，产物具有优异热稳定性等优点。

附图说明

图1为实施例1中甲基乙烯基索烃状聚硅氧烷的红外光谱图；

图2为实施例1中甲基乙烯基索烃状聚硅氧烷的氢谱核磁共振图；

图3为实施例1中甲基乙烯基索烃状聚硅氧烷的硅谱核磁共振图；

图4为实施例1中甲基乙烯基索烃状聚硅氧烷与正硅酸甲酯反应前的凝胶渗透色谱图；

图5为实施例1中甲基乙烯基索烃状聚硅氧烷与正硅酸甲酯反应后的凝胶渗透色谱图；

图6为实施例1中甲基乙烯基索烃状聚硅氧烷的Cole-Cole图；