一種含L‑POSS的耐高溫矽烷交聯劑及其製備方法與流程

2023-12-06 05:52:11 1

本發明涉及一種交聯劑及其製備方法，特別是涉及一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑及其製備方法。

背景技術：

交聯劑是一種使多個線型分子鍵合成交聯網狀結構的物質，矽烷交聯劑是交聯劑中的一種，它是一類具有特殊結構的低分子有機矽化合物，矽烷各分子的矽醇與無機粉體顆粒表面上的羥基反應，又相互締合齊聚形成網狀結構，具備一定的交聯作用，合成工藝及性能已經成熟，但矽烷做為交聯劑，其具備的熱力學性能不足，使其在一定領域的應用受到限制，故我們可以利用矽烷的衍生物來提升其熱力學性能方面的不足。

因此我們關注到L-POSS具備優越的性能，它可與矽烷形成矽烷的衍生物。L-POSS是含有鍵能較大的Si-O鍵和Si-C鍵以及由龐大的梯形結構構成，是一種以Si-O為無機內核，分子間作用力較大的大分子，因此具有良好的的耐高溫、耐壓等性能，L-POSS單體結構的新穎性和高分子材料結構化為合成新穎的L-POSS基高分子提供了廣闊的空間，在工程塑料、液晶材料以及低介電材料等領域的應用越來越廣泛。

中國專利公開號為CN103044614A的發明專利申請使用了以一種矽烷偶聯劑改性丙烯酸酯的製備方法，其引入矽烷偶聯劑就是用來充當交聯劑，得到的丙烯酸酯具有優異的耐水性和熱穩定性，但是在根本上其耐高溫性能、力學性能以及交聯的效果並不理想，因此一種具備耐高溫的交聯劑的發明勢在必行。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑及其製備方法，本發明交聯劑為一種帶有L-POSS結構的交聯劑也可視為矽烷的衍生物，矽烷交聯的耐熱性會隨著分子中L-POSS特殊結構的增加而提高，因此含有以上物質的新型交聯劑能提高普通交聯劑的分解溫度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑，所述耐高溫矽烷交聯劑的結構式如下：

。

所述的一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑，所述交聯劑按重量份計含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑由以下組分構成：

矽烷： 100份；

L—POSS： 10~30份；

催化劑： 0. 2~0.3份；

引發劑： 0.2～0.6份。

所述的一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑，所述的矽烷交聯劑為乙烯基矽烷偶聯劑中的至少一種，優選乙烯基三甲氧基矽烷。

所述的一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑，所述的引發劑為過氧化苯甲醯（BPO）和過氧化二異丙苯（DCP）中的至少一種，優選過氧化苯甲醯。

所述的一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑，所述L—POSS是POSS中的一類為梯形網狀POSS，其結構結構式如下。

所述的一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑，所述催化劑是叔胺類化合物包括：三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、N,N- 二甲基丁胺、N,N- 二異丙基乙胺、N,N- 二甲基苯胺、N,N- 二甲基環己胺、N,N- 二乙基環己胺或 N,N- 二乙基苯胺。優選催化劑為三乙胺。

一種含L-POSS的耐高溫矽烷交聯劑製備方法，所述方法包括如下製備過程：

首先是形成原料，其次是在矽烷活性點引入L—POSS化學反應形成新型的交聯劑；

（a）在裝有回流冷凝管、攪拌器和恆壓滴液漏鬥的250ml 三口燒瓶上，水浴溫度控制在60℃，冰鹽水回流冷卻，在反應瓶中加入20ml三乙氧基矽烷，一定量溶劑及鉑催化劑，乙炔氣體純化乾燥後調節流量緩慢通入，得到乙烯基三甲氧基矽烷；

（b）將乙烯基三甲氧基矽烷加入裝有回流冷凝管、攪拌器和恆壓滴液漏鬥的250ml 三口燒瓶中，升溫至60℃再同催化劑三乙胺、引發劑過氧化苯甲醯於攪拌器 (速度2000 轉 /min) 中攪拌 25min，並緩慢加熱，升溫至 95℃，將L-POSS加入恆壓滴液漏鬥並緩慢滴加，同時進行攪拌，反應 4h；取出反應混合物停留活化 35min，用分液漏鬥分離母液，得下層黏稠狀產物，將該產物置於 100℃真空乾燥箱中乾燥約 3h，得到最終產物。

本發明的優點與效果是：

本發明的新型交聯劑為一種帶有L-POSS結構的交聯劑也可視為矽烷的衍生物，矽烷交聯的耐熱性會隨著分子中L-POSS特殊結構的增加而提高，因此含有以上物質的新型交聯劑能提高普通交聯劑的分解溫度。

附圖說明

圖1是L-POSS與乙烯基三甲氧基矽烷的合成耐高溫交聯劑的反應方程式。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細說明。

實施例 1 ：

將100份乙烯基三甲氧基矽烷加入裝有回流冷凝管、攪拌器和恆壓滴液漏鬥的250ml 三口燒瓶中，升溫至60℃再同0.25份催化劑三乙胺、0.4份引發劑過氧化苯甲醯於攪拌器 (速度2000 轉 /min) 中攪拌25min，並緩慢加熱，，升溫至95℃，將15份L-POSS加入恆壓滴液漏鬥並緩慢滴加，同時進行攪拌，反應 4h。取出反應混合物停留活化35min，用分液漏鬥分離母液，得下層黏稠狀產物，將該產物置於100℃真空乾燥箱中乾燥約 3h，得到最終產物1，其最大分解溫度為310~320。

實施例2：

將100份乙烯基三甲氧基矽烷加入裝有回流冷凝管、攪拌器和恆壓滴液漏鬥的250ml 三口燒瓶中，升溫至60℃再同0.25份催化劑三乙胺、0.4份引發劑過氧化苯甲醯於攪拌器 (速度2000 轉 /min) 中攪拌25min，並緩慢加熱，，升溫至95℃，將20份L-POSS加入恆壓滴液漏鬥並緩慢滴加，同時進行攪拌，反應 4h。取出反應混合物停留活化35min，用分液漏鬥分離母液，得下層黏稠狀產物，將該產物置於100℃真空乾燥箱中乾燥約 3h，得到最終產物2，其最大分解溫度為320~330

實施例 3 ：

將100份乙烯基三甲氧基矽烷加入裝有回流冷凝管、攪拌器和恆壓滴液漏鬥的250ml 三口燒瓶中，升溫至60℃再同0.25份催化劑三乙胺、0.4份引發劑過氧化苯甲醯於攪拌器 (速度2000 轉 /min) 中攪拌25min，並緩慢加熱，，升溫至95℃，將25份L-POSS加入恆壓滴液漏鬥並緩慢滴加，同時進行攪拌，反應 4h。取出反應混合物停留活化35min，用分液漏鬥分離母液，得下層黏稠狀產物，將該產物置於100℃真空乾燥箱中乾燥約 3h，得到最終產物3，其最大分解溫度為330~340。

實施例 4 ：

將100份乙烯基三甲氧基矽烷加入裝有回流冷凝管、攪拌器和恆壓滴液漏鬥的250ml 三口燒瓶中，升溫至60℃再同0.25份催化劑三乙胺、0.4份引發劑過氧化苯甲醯於攪拌器 (速度2000 轉 /min) 中攪拌25min，並緩慢加熱，，升溫至95℃，將30份L-POSS加入恆壓滴液漏鬥並緩慢滴加，同時進行攪拌，反應 4h。取出反應混合物停留活化35min，用分液漏鬥分離母液，得下層黏稠狀產物，將該產物置於100℃真空乾燥箱中乾燥約 3h，得到最終產物4，其最大分解溫度為340~350。

從上述檢測結果可以看出，這種交聯劑過程中反應條件溫和，合成工藝簡單,並且可知：在矽烷的基礎上引入了L—POSS基團，使該交聯劑的耐熱分解溫度提高，適用條件範圍更大。

以上通過具體實施例對本發明進行了進一步說明，不過這些實施例僅是範例性的，並不對本發明的保護範圍構成任何限制。本領域技術人員理解，在不超出本發明的精神和保護範圍的情況下，可以對本發明的技術方案及其實施方式進行多種等價替換、修飾或改進，這些均應落入本發明的保護範圍內。本發明的保護範圍以所附的權利要求為準。