[发明专利]一种含有笼型低聚倍半硅氧烷结构的有机硅交联剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含有笼型低聚倍半硅氧烷结构的有机硅交联剂，组成成分按重量份计包括：官能化笼型低聚倍半硅氧烷1份，硅氢化合物1～5份，催化剂0.0001～0.0004份，溶剂40～90份。所述含有笼型低聚倍半硅氧烷结构的有机硅交联剂的制备方法包括：官能化笼型低聚倍半硅氧烷预反应液的制备、笼型低聚倍半硅氧烷基有机硅交联剂的合成。本发明所涉及的交联剂含有苯基，与苯基硅橡胶的相容性高，能同时作为增强填料和交联剂使用；本发明所涉及的交联剂同时含有硅氢基与碳碳双键，交联活性高，能够形成以POSS为核心的立体交联网络，极大改善硅橡胶的交联结构；本发明所涉及的交联剂同时含有POSS结构与苯环，能够显著增强硅橡胶的力学性能和热稳定性能。

技术领域

本发明属于有机硅交联剂领域，尤其涉及一种含有笼型低聚倍半硅氧烷结构的有机硅交联剂及其制备方法。

背景技术

笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种纳米有机-无机杂化材料，具有独特的物理化学性质，结构如下所示：

利用含有POSS结构的单体对聚合物材料进行改性是当前的研究热点，POSS及其衍生物已经在聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺、聚烯烃等聚合物材料领域获得了较好的应用效果。其中，具有高反应活性的多官能度POSS能够作为交联组分或交联剂参与聚合物的合成与改性，一方面将POSS结构引入聚合物体系，另一方面改善聚合物的交联结构，从而使聚合物获得更加优异的物理化学性能。

硅橡胶是有机硅材料重要的产品之一，具有热稳定性好、电绝缘性高、耐烧蚀、耐候性高以及成型工艺简单、易脱模等特点。然而，侧基的屏蔽作用，使得有机聚硅氧烷分子呈非极性，直接使用其力学性能和粘接性能较差，需要进行改性。固化交联是硅橡胶制品制备与成型的关键步骤，也是对其改性的重要切入点。利用不同的交联剂组分，人们可以对硅橡胶的官能团构成与交联结构进行修饰，从而得到性能各异的硅橡胶制品，满足不同领域的使用要求。朱宝菊等以多官能度的聚甲基甲氧基硅氧烷(PMOS)作为大分子交联剂，与端羟基聚硅氧烷橡胶通过水解缩合反应固化。研究发现，多官能度的PMOS在硅橡胶中原位形成了大量高密度多官能度的PMOS相，使硅橡胶的交联密度增大，从而提高其耐热性能。伍蓉等以3种不同分子结构的含氢硅氧烷组成交联剂体系，采用苯基乙烯基硅树脂为基胶制备加成型硅橡胶。研究表明，不同的交联剂体系对硅橡胶性能影响差异较大，支链型含氢硅油与甲基苯基含氢硅树脂混合交联剂效果最佳。

POSS化合物具有纳米级尺寸以及独特的有机无机杂化结构，以POSS或其衍生物作为交联剂或交联组分用于硅橡胶的制备与改性，能够改变硅橡胶的交联结构，进而改善硅橡胶的物理化学性能，拓宽其应用领域。目前，含有POSS结构的有机硅交联剂正在获得越来越多的关注。

Yang等将八乙烯基POSS作为交联组分与乙烯基聚硅氧烷基体混合，用过氧化剂引发固化，制备了POSS交联改性的高温硫化硅橡胶，POSS的引入提高了硅橡胶的热稳定性。

Chen等以八乙烯基POSS为原料合成了八[(三烷氧基硅基)丙基]-POSS(OPS)与二乙烯基-六[(三烷氧基硅基)丙基]-POSS(DVPS)两种官能化POSS衍生物，将其用作室温硫化硅橡胶交联剂，制备了POSS/硅橡胶复合材料。研究表明POSS能够与白炭黑产生协同作用，改善硅橡胶的综合性能。

Dong等以八氨苯基POSS做交联剂，氯丙基聚二甲基硅氧烷为基体，通过氨基与氯甲基的交联反应，制备了POSS/甲基氯丙基硅橡胶复合材料，为甲基氯丙基硅橡胶的制备与改性提供了新的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有笼型低聚倍半硅氧烷结构的有机硅交联剂及其制备方法。本发明要解决的问题是提供一种用于硅橡胶制备与改性领域的交联固化剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：一种含有笼型低聚倍半硅氧烷结构的有机硅交联剂，组成成分按重量份计包括：