[发明专利]具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体及其制备方法

说明书

本发明公开了式(Ⅰ)所示的五环丁硅基环五硅氧烷聚合单体及其制备方法，该化合物的制备方法是：以1,1‑二氯‑1‑硅杂环丁烷为起始原料，在溶剂和/或碱作用下分别与取代硅醇或硅氯发生自身水解或共水解，得到具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体。进一步，还公开了四苯基二环丁硅基环四硅氧烷聚合单体和六甲基三环丁硅基环六硅氧烷聚合单体及其制备方法。采用本发明，环硅氧烷聚合单体产物制备过程简便，产物收率高，成本低，经固化后所得的聚环硅氧烷树脂具有优良的热学性能、力学性能、电学性能和成膜性能；在微电子工业、航空航天和国防等领域适用作为高性能低介电薄膜材料或封装材料。

技术领域

本发明属于含硅的有机化合物及其制备，涉及具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体及其制备方法。本发明具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体，经固化后所得的聚环硅氧烷树脂具有优良的热学性能、力学性能、电学性能和成膜性能；适用于微电子工业、航空航天和国防等领域作为高性能介电薄膜材料或封装材料。

背景技术

有机环硅氧烷由于具有优异的化学和物理性质，例如：低温柔韧性、高温稳定性、耐辐射性和良好的阻尼性能，常常以油、树脂和橡胶的形式被广泛用作润滑剂、粘合剂、绝缘材料、密封剂等应用于航空航天等多个重要领域。但是一般的有机硅材料成膜性能差，需要通过特定功能基团的修饰才能制备出成膜性能较好的高分子材料。现有技术中，已有报道将硅杂环丁烷(简称SCB)基团引入有机硅分子当中，通过热解、复分解和金属催化的开环聚合反应形成新的硅基聚合物材料，已经证明这种聚合物是高温和低介电材料，并且这种四元环状结构也可以作为反应基团，用作低介电材料应用的交联位点。经文献检索，目前还未见将硅杂环丁烷(简称SCB)基团引入环硅氧烷单体中的文献报道。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体及其制备方法，本发明将具有光学活性的硅杂环丁烷引入到聚环硅氧烷单体的制备中，解决了传统光敏性硅基树脂固化难以控制、制备繁琐的缺陷，克服了现有聚硅氧烷侧基修饰等方法难以精准控制硅杂环丁烷官能化程度以及聚合物化学结构的缺点，从单体出发直接引入硅杂环丁烷，实现了树脂结构和性能的可控和优化，从而提供一类性能优良、具有硅杂环丁烷交联结构的新型环硅氧烷聚合单体，以及具有硅杂环丁烷交联结构的新型环硅氧烷聚合单体的制备方法。

发明的内容是：五环丁硅基环五硅氧烷聚合单体，其特征是：该具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体具有式(I)所示的化学结构式：

该具有硅杂环丁烷交联结构的环硅氧烷聚合单体(I)的基本特征：无色透明油状物；结构表征如下：红外光谱IR(KBr涂膜，cm^-1)：2975,2932,2873,1632,1451,1391,1130,1073,912,847,718；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ1.67-1.69(m,10H,-C-CH₂-C),1.43-1.48(m,20H,-Si-CH₂-)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ23.43,10.90；ESI-HRMS:m/z calcd forC₁₅H₃₀O₅Si₅[M+Na]⁺:453.0832；found:453.0833。

本发明的内容所述五环丁硅基环五硅氧烷聚合单体的制备方法，其特征是包括下列步骤：

a、配料：取原料1，1-二氯-1-硅杂环丁烷(简称DCSCB)、(干燥的)乙醚和去离子水；按1，1-二氯-1-硅杂环丁烷中的Si-Cl键摩尔数：去离子水为1：1.5～2的摩尔比例取1，1-二氯-1-硅杂环丁烷和去离子水；按1，1-二氯-1-硅杂环丁烷：(干燥的)乙醚为1：10～40的体积比将1，1-二氯-1-硅杂环丁烷与(干燥的)乙醚混合配制成乙醚稀释的1，1-二氯-1-硅杂环丁烷溶液；