[发明专利]一种笼型八苯基硅倍半氧烷的制备方法

说明书

本发明涉及有机‑无机杂化材料技术领域，具体涉及一种笼型八苯基硅倍半氧烷的制备方法，包括以下步骤：将苯基硅烷、有机溶剂、碱性催化剂和水混合，进行水解缩聚反应，得到笼型八苯基硅倍半氧烷。本发明以苯基硅烷为原料，原料容易获得，采用一步法水解缩聚工艺，一次性投料，操作简便、反应周期短、重复性好，同时收率高、纯度高、产物稳定性好，能够可控地制备出具有单一分子量且产率较高的笼型八苯基硅倍半氧烷，是一种环保型八苯基硅倍半氧烷合成方法，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及有机-无机杂化材料技术领域，具体涉及一种笼型八苯基硅倍半氧烷的制备方法。

背景技术

笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)，其结构式为(C₆H₅SiO_1.5)₈，结构式如式Ⅰ所示，具有较好的耐热性、耐候性、耐化学性、耐热氧化性、电绝缘性、光学透明性、防水性以及阻燃性等，可应用于聚合物改性、绝热材料、低介电材料、涂层涂料、气体分离膜等领域，引起了人们极大的研究兴趣。

从上世纪60年代开始，Barry等(Barry A J,Daudt William H,Domicone J J,etal.Crystalline organosilsesquioxanes.J Am Chem Soc.1955,77:4248-4252.)首次制备了笼型八苯基硅倍半氧烷，先用过量水洗涤苯基三氯硅烷的乙醚溶液移除生成的氯化氢，然后在室温和痕量氢氧化钾的存在下，将水解产物的溶液放置在苯-乙醇中三周，使其缓慢达到平衡状态而析出结晶得到产物，产率较低，周期漫长。1958年，Sprung和Guenther(Sprung M M,Guenther F O.The hydrolysis of n-Amyltriethoxysilane andphenyltriethoxysilane.J Polym Sci.1958,28:17-34.)使苯基三乙氧基硅烷碱性水解得到高聚物重排制备了笼型八苯基硅倍半氧烷，但是其产率仍然很低，只有9％，并且由于条件控制的问题，产物存在大量的异构体，很难分离。1964年，Brown等(Brown J F,Vogt L H,Prescott P I.Preparation and characterization of the lower equilibratedphenylsilsesquioxanes.J Am Chem Sci.1964,86:1120-1125.)对平衡态下笼型八苯基硅倍半氧烷的反应做了更深入的研究，进一步改善了工艺，以苯基三氯硅烷为原料，在苯中加酸水解，移除酸层，用水洗涤后再用碱催化，回流4小时，放置4天后，再回流24小时，使收率达到了88％；近年来文献中出现的笼型八苯基硅倍半氧烷的制备绝大多数是采用这一方法完成的，这也是文献报道的收率最高的方法，虽然产率提高，但是制备过程需要多步反应，周期较长，工艺复杂，不适合工业化生产。

2012年，中国专利CN102643304A中公开了一种笼型八苯基硅倍半氧烷的制备方法，该方法是以苯基三乙氧基硅烷或苯基三甲氧硅烷为单体原料，有机醇为溶剂，在盐酸的催化作用下，经一步水解缩聚制备笼型八苯基硅倍半氧烷；虽然该方法较为简单，但是产率仍然较低，仅为70％左右。2015年，中国专利CN105111233A也公开了一种八苯基笼型硅倍半硅氧烷的制备方法，该方法以苯基硅烷为原料，采用低温投料和两步水解工艺，制备出八苯基笼型硅倍半硅氧烷，然而该方法仅仅是对Brown在1964年提出的合成方法的改进，步骤仍较为复杂，需要低温投料和两步水解工艺，且产率低仅为80％左右。

现有的技术中，笼型八苯基硅倍半氧烷合成路线普遍存在生产工艺复杂、产率偏低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、产物收率高、纯度高、结构稳定性好的笼型八苯基硅倍半氧烷的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：