[发明专利]一种含苯基的双官能基T10笼型倍半硅氧烷及其制备方法

说明书

本发明属于有机硅材料领域，公开了一种含苯基的双官能基T10笼型倍半硅氧烷及其制备方法。将苯基烷氧基硅烷溶于异丙醇，然后滴加到含有NaOH和水的异丙醇混合液中，反应得到苯基T4钠盐；将苯基T4钠盐与第二官能团烷氧基硅烷单体溶于二氯甲烷，加入催化剂，惰性气氛保护下反应，反应产物经分离纯化，得到含苯基的双官能基T10笼型倍半硅氧烷。本发明的反应过程简单安全，产物结构确切，在保留T8高热稳定性、高力学强度、低介电损耗的前提下，在常用溶剂中有优良的溶解性。

技术领域

本发明属于有机硅材料领域，具体涉及一种含苯基的双官能基T10笼型倍半硅氧烷及其制备方法。

背景技术

笼形倍半硅氧烷CSQ(Cage-like Silsesquioxanes)，又称为多面体低聚倍半硅氧烷，是一类倍半硅氧烷的总称。所谓倍半硅烷，是指分子式满足经验公式[RSiO_1.5]_n(一般n＝8,10,12)，即硅元素与氧元素之比为1:1.5的化合物，CSQ分子通式也可以简写为[R¹SiO_1.5]_x[R²SiO_1.5]_y(R¹＝R²或R¹≠R²，x+y＝8,10,12等)，当R¹＝R²时为单官能基CSQ，当R¹≠R²，即为双官能或多官能基CSQ；当x+y的值分别为8、10、12等时，我们分别称之为T8、T10、T12等。

CSQ所带官能团可进一步衍生，得到特定功能的分子，在复合材料、生物医药、光电材料、传感器等众多领域有广泛应用。当前所用CSQ大多为单官能基CSQ，单官能基笼形倍半硅氧烷CSQ顶角只有一个活性基团时，接枝后活性点消失，无法进一步构建功能性多孔材料。当笼型结构顶角取代基为不同有机基团时成为多官能基团笼型倍半硅氧烷HFSQ(Heterofunctionalized Silsesquioxanes)。双官或多官能基CSQ基团多样化，不同的取代基赋予笼型分子不同的性质。当两种性质差异很大的有机基团取代在同一笼型分子上时，CSQ可表现出特殊性质。如CSQ同时连有亲水基团和亲油基团，可形成两亲性分子；同时聚合柔性链段和刚性链段，形成柔性刚性杂合分子等等特殊结构，近年来引起研究者的广泛关注。

最近国内外对HFSQ的应用研究相当广泛：比如HFSQ可作为反应平台，形成以CSQ笼为中心的星形聚合物；又如苯胺在部分顶角聚合形成导电性链段聚苯胺，领部分顶角接柔性长烷烃链，可以形成被柔性支链分散的导电高分子，解决一般方法所得导电高分子难溶的缺点；再如HFSQ化学键合至高分子链中，笼形上剩余可聚合基团自由基共聚，形成CSQ增强的交联网络结构，大幅提高材料的力学、热力学强度等等。

现阶段关于HFSQ的合成研究很多，研究最多的是T8-HFSQ，主要的合成方法包括以下几种：(1)不同单体混合缩合成笼；两种或多种硅氧烷或氯硅烷单体混合，按单官能基的合成方法反应，得到混合官能团的HFSQ。(2)不同单官能基POSS笼重排；在碱性催化剂作用下，两种不同基团的CSQ发生破笼重排，得到同时含有两种基团的HFSQ。(3)不同半笼POSS共缩合；先得到两种基团的半笼结构(称为T4)，不同半笼相互缩合盖帽得到HFSQ。(4)顶角盖帽法；将得到的单官CSQ在一点碱性环境下，脱去笼上的一个硅顶角形成T₇(OH)₃，再用另一基团的有机硅单体填补此缺角，得到HFSQ。(5)部分官能团衍生法；笼型上的八个顶角基团部分化学修饰，得到HFSQ。但这几种方法都存在可控性差，产率低的缺点，无法控制几种基团在笼型分子上的确定位置和准确个数，所得产物通常为一些混合物。高产率，高纯度得到结构确定的双官HFSQ是研究的一大难点。