[发明专利]一种多功能耐高温POSS纳米分子材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多功能耐高温POSS纳米分子材料及其制备方法。所述制备方法为：在反应器中加入以下反应物：两端为碳链的胺类化合物RNHR₁、八环氧基POSS及溶剂，待加入的反应物溶解且分散均匀后，加入催化剂，反应得到POSS基杂化材料；将POSS基杂化材料用有机溶剂、去离子水分别洗涤，除出残留的自由基引发剂及未反应的反应物，真空干燥后即得多功能耐高温POSS纳米分子材料。本发明通过氨基‑环氧基开环体系制备多功能纳米杂化材料的方法，从而得到热稳定性优良、疏水性的多功能纳米杂化材料，具有可控的凝聚态形态以及多功能反应基团等优点，可应用于耐高温增强型复合添加剂材料、粘结剂、增强剂及新型功能材料领域等。

技术领域

本发明属于高分子合成方法技术领域，涉及一种利用氨基-环氧基开环体系制备多功能耐高温倍半硅氧烷(POSS)纳米分子材料的方法，具体涉及一种将含多环氧基官能团的多面体寡聚倍半硅氧烷(EPOSS)、胺类化合物、自由基引发剂和溶剂搅拌均匀后，利用氨基-环氧基开环反应一步法制备的多功能耐高温倍半硅氧烷(POSS)纳米分子材料及方法。

背景技术

固体功能材料是以物理性能为主可用于工业和技术中的工程材料的统称，即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质,或在其作用下表现出特殊功能的材料。纳米技术的出现，使功能材料的发展更为迅速，新型功能材料不断涌现，高精度、高效能的功能材料层出不穷。纳米材料是组成相或晶粒在任一维度上尺寸都小于100nm的材料，是由粒径尺寸介于1～100nm之间的超细颗粒组成的固体材料。它们具有许多优异的性能，包括力学、磁学、电学、光学及催化等，具有广泛的高技术应用性。纳米材料尺寸非常小，一般具有较大的比表面，高的催化活性，但同时也具有非常高的表面能，这将导致纳米颗粒在热力学上是非常不稳定的，尤其在加热处理条件下，非常容易团聚。

POSS作为一种全新的纳米材料，为聚合物纳米复合材料的研究注入了新的活力，为新材料的设计提供了新思路。由于POSS具有特殊的物理、化学性质，很容易通过反应、聚合或物理共混等方式均匀地分散到其他材料或聚合物体系，使得它在新型耐温和增强型材料改性领域，具有其它普通无机纳米材料无可比拟的优势。反应性具有无机芯结构的POSS功能分子，可以兼具无机材料高温稳定性和力学性能、有机组分又提高POSS分子粘结性能以及各种高分子体系的溶解性和相容性，同时可以与多种聚合物反应，作为封端基或交联固化中心，形成有机-无机杂化复合材料，以满足各种不同聚合物的改性需要。

中国专利201310140789.6“一种二羟基笼型倍半硅氧烷单体及其制备方法”是在氮气保护的容器中加入二硅氢笼型聚倍半硅氧烷单体和丁香酚单体，两种单体的投料摩尔比1:2～16，加入甲苯作溶剂，滴加Pt质量百分含量为0.3％的占溶剂体积分数0.1％的卡斯特实际作为催化剂反应制得，其操作简单对环境无污染，双羟基POSS的合成可以直接引入到聚合物的直连中。中国专利201510232826.5“一种多面体笼型聚倍半硅氧烷和氢氧化钙复合阻燃材料的制备方法”中将三氯甲基硅烷和丙酮混合搅拌，升温回流过滤得到7甲基三羟基7聚倍半硅氧烷，生石灰和蒸馏水配置氢氧化钙溶液，将氢氧化钙溶液缓慢滴加到制备的硅氧烷中升温回流过滤干燥。充分发挥了多面体笼型倍半硅氧烷和氢氧化钙之间的协同作用，阻燃大幅度提高。中国专利201710548862.1“一种POSS/PPS纳米复合材料及其制备方法和应用”中通过聚苯硫醚，反应型多端基多面体倍半硅氧烷和辅料制成，通过在PPS中添加POSS以及改变相容性和分散性性，可以改善热性能和力学性能。具有强度高，韧性佳，耐高温氧化，耐光性强，流动性好，易于加工等优点。

传统的纳米颗粒改性，其采用的设备结构复杂，造价昂贵，操作不便等缺点。而且，颗粒产物的收集也比较困难，收集的颗粒稳定性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的纳米颗粒改性，其采用的设备结构复杂、造价昂贵、操作不便等缺点，且颗粒产物的收集也比较困难，颗粒的稳定性低。