[发明专利]一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS及其制备方法

权利要求书

1.一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS，其特征在于，结构式为：

（Ⅰ）；

式中，R为异丁基、辛基、苯基中的一种或多种，a、b为非负整数。

2.一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将半封闭笼状低聚倍半硅氧烷三硅醇T₇(OH)₃与二甲基一氯硅烷在含有缚酸剂的体系中进行反应，得中间体三(二甲基氢硅基)低聚倍半硅氧烷T₇^3H；然后再将三(二甲基氢硅基)低聚倍半硅氧烷T₇^3H与烯丙基环氧基醚APE进行硅氢化加成反应，得到三(2,3-环氧丙氧醚基)低聚倍半硅氧烷T₇^EP-POSS；

所述半封闭笼状低聚倍半硅氧烷三硅醇T₇(OH)₃为分子中连有七个R基及三个硅羟基、结构呈半封闭笼状的七聚倍半硅氧烷，结构式为：

（Ⅱ）；

式中R为异丁基、辛基、苯基中的一种或多种；

所述三(二甲基氢硅基)低聚倍半硅氧烷T₇^3H为分子中含有三个环氧醚基基团、结构呈半封闭笼状的低聚倍半硅氧烷，结构式为：

（Ⅲ）；

式中R为异丁基、辛基、苯基中的一种或多种；

所述烯丙基环氧基醚APE，结构式为CH₂=CHCH₂O(C₂H₄O)_a(C₃H₆O)_bCH₂CH(O)CH₂，数均分子量Mn为100-1600，式中a、b为非负整数。

3.根据权利要求2所述的一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，T₇(OH)₃与二甲基一氯硅烷的摩尔比为1:（3-10），反应温度为0-30℃，反应时间为1-4h。

4.根据权利要求2所述的一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，所述的缚酸剂为能中和或捕获T₇(OH)₃与二甲基一氯硅烷反应所释放出的HCl气体的碱性物质，缚酸剂的用量为T₇(OH)₃摩尔数的3.0-6.0倍。

5.根据权利要求2所述的一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，笼状低聚倍半硅氧烷三硅醇T₇(OH)₃与二甲基一氯硅烷的反应在溶剂中进行，所述溶剂为对低聚倍半硅氧烷三硅醇T₇(OH)₃有良好溶解能力的醇、醇醚、醚、卤代烃、酮、芳烃、脂肪烃中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，T₇^3H与APE的摩尔比为1:（3.0-3.3），反应温度为75-85℃，反应时间为4-6h。

7.根据权利要求2所述的一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，三(二甲基氢硅基)低聚倍半硅氧烷T₇^3H与烯丙基环氧基醚APE的反应在溶剂中进行，所述溶剂为小分子醇、醇醚中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的一种半封闭笼状三官能环氧醚基POSS的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

首先，取半封闭笼状低聚倍半硅氧烷三硅醇T₇(OH)₃，用溶剂溶解制成稀溶液，再滴加入缚酸剂和二甲基一氯硅烷；然后在低温条件下连续搅拌反应数小时，反应结束，减压蒸除溶剂及低沸物，产物经水洗、真空干燥，得中间体三(二甲基氢硅基)低聚倍半硅氧烷T₇^3H；

取中间体T₇^3H，加入POSS的良溶剂B搅拌溶解混匀，再依次加入以T₇^3H质量份数计10-20%的间隔剂α,ω-双环氧聚醚EPE以及烯丙基环氧基醚APE，控制T₇^3H与APE摩尔比为1:3.0-3.3；然后，搅拌加热至75-85℃，再加入50-100ppm铂催化剂连续进行硅氢化加成反应4-6h，反应完毕，蒸除溶剂及低沸物，所得产物，即主组分为半封闭笼状的三官能环氧醚基POSS——三(2,3-环氧丙氧醚基)低聚倍半硅氧烷T₇^EP-POSS；

所述的间隔剂α,ω-双环氧聚醚EPE为分子两端分别连有环氧基的醚类聚合物，数均分子量Mn为300-1000。