[发明专利]一种环硅氧烷原位开环聚合制备聚硅氧烷薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种采用不含金属元素的有机磷腈催化剂催化环硅氧烷单体原位开环聚合后加入封端剂，制备稳定的封端聚硅氧烷(溶液)的方法，以及由上述封端聚硅氧烷制备具有优良物理性能的聚硅氧烷薄膜的方法。本报道发明的聚硅氧烷薄膜可采用一锅法制备，制备方法简单，不含金属元素，所得薄膜透明性好，且兼具优良的弹性和拉伸性能。

技术领域

本发明涉及一类稳定的封端聚硅氧烷的制备方法以及由该封端聚硅氧烷制备聚硅氧烷薄膜的方法，具体涉及采用有机磷腈催化剂催化环硅氧烷原位开环聚合制备具有储存稳定性的封端聚硅氧烷的方法，还涉及由上述封端聚硅氧烷制备具有优良物理性能的交联聚硅氧烷薄膜的方法。

背景技术

聚硅氧烷是一类以重复的Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的聚合物。聚硅氧烷兼具有机聚合物及无机聚合物的特性，具有优良的表面活性，耐热、耐寒、耐老化、抗紫外线、无毒无味及生理惰性等，其交联聚合物具有优异的透明性、生物相容性、弹性和拉伸性等优点，在医学、美容、柔性传感器等领域均得到了广泛的应用，可作为柔性传感器的柔性材料、人工器官、组织支架(如人工皮肤等)、软组织代用品(如假肢、美容产品等)、医用导管等的主要材料之一。聚硅氧烷薄膜的制备也逐渐成为研究的热点。

当前，世界有机硅材料技术发展的方向是高性能、多功能和复合化，通过配合技术的进步和添加新的添加剂，以及改变交联方式、共聚、共混等改性技术，设计出具有不同分子结构的有机硅产品，满足不同场合特别是高科技发展的需要。聚硅氧烷的传统交联方式为，即利用硅醇基和烷氧基的缩合反应。随后，利用乙烯基和氢的加成反应的开发带来了很大的技术进步，加成反应可控制固化速率且无副产物生成，提高了制品的电性能和耐热性等物性。近年来，以快速固化、节约能源为目的，国内外正在加速研究通过电子束和紫外线固化的交联方式。

目前，聚硅氧烷薄膜的制备方式也主要通过以上三种交联方式实现。日本山村硝子株式会社(专利CN1172937C)通过烷氧基硅烷水解和缩聚制备了具有优良高浓度贮存稳定性的硅氧烷低聚物溶液，以此形成聚硅氧烷薄膜。陶氏康宁亚洲株式会社采用铂型催化剂催化含有不饱和键的聚硅氧烷和含有Si-H键的有机硅化合物交联制得聚硅氧烷薄膜(专利CN1322058C)。中国科学院化学研究所(专利CN108329473A)制备了高苯基聚硅氧烷薄膜，可通过紫外光固化。虽然上述方法均可制备聚硅氧烷薄膜，但在聚合阶段和交联固化阶段需要不同的催化剂和反应条件，因此制备方法和催化体系较为复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种采用不含金属元素的有机磷腈催化剂催化环硅氧烷单体原位开环聚合后加入封端剂，制备稳定的封端聚硅氧烷(溶液)的方法，以及由上述封端聚硅氧烷制备具有优良物理性能的聚硅氧烷薄膜的方法。本报道发明的聚硅氧烷薄膜可采用一锅法制备，制备方法简单，不含金属元素，所得薄膜透明性好，且兼具优良的弹性和拉伸性能。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种稳定的封端聚硅氧烷(溶液)的制备方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(a)将含无水溶剂或不含无水溶剂的催化剂与引发剂接触，氮气保护下搅拌均匀；

(b)步骤(a)所得产物置于一定温度的反应条件下，加入环硅氧烷单体，反应一定的时间；

(c)在氮气保护下使步骤(b)所得产物与交联剂接触并进行反应，以得到上述聚合物(溶液)。

根据本发明的实施例，该方法所采用的原料易得，成本低，且制备方法简单，所得聚合物(溶液)在氮气保护下具有储存稳定性。

在本发明的一些实施例中，步骤(a)中，所述催化剂为式(I)或式(II)所示的有机磷腈化合物，

其中，

R¹为卤素、-NR₂，或者