本发明属于精细化工制备
技术领域：
，尤其涉及一种液态笼型倍半硅氧烷及其制备方法。
背景技术：
：笼型倍半硅氧烷(poss)是由si和o组成内部笼型无机骨架，外部连接有机基团的具有纳米尺度的无机/有机杂化材料。由于无机/有机杂化以及具有外部官能团的结构特征，poss可以与多种热固性树脂配合使用，形成无机/有机杂化的纳米增强聚合物材料。高性能、高耐热的环氧树脂品种主要是那些具有耐热性骨架或可提高交联密度的多官能环氧树脂。除了环氧树脂自身结构的影响，固化剂种类的影响是其耐热性的另一个重要因素。一般来说，它们或具有稳定的化学结构或具有多官能度，与环氧树脂反应后增加了环氧树脂交联度和稳定性，从而提高其耐热性。氨基笼型倍半硅氧烷即拥有耐热性能优异的硅笼基团，又可以提供其他固化剂很难达到的交联密度，极大的改善了环氧树脂的耐热和力学性能。传统改性环氧树脂的方法常采用热塑性树脂、橡胶弹性体、热致液晶聚合物、刚性粒子、有机硅等对环氧树脂进行改性，但这些改性方法通常在提高某一性能的同时，损失另外的性能，如橡胶增韧通常降低耐热性。为此国内外对poss进行了大量的研究，frankj.feher等人合成一系列不同结构poss，对poss的合成条件了系统研究。董喜华等利用氨丙基笼型硅氧烷(oapposs)对环氧树脂胶黏剂做了改性研究。但是目前报道的笼型倍半硅氧烷(poss)多呈固体状粉末状态，与环氧树脂相容性很差，难以均匀分散。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术通常在提高某一性能的同时，损失另外的性能，而且现有技术制备的产品与环氧树脂的相容性和分散性差，环氧树脂的热性能和力学性能差。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种液态笼型倍半硅氧烷及其制备方法。本发明是这样实现的，一种液态的笼型倍半硅氧烷，所述液态的笼型倍半硅氧烷的结构式如下：本发明另一目的在于提供一种液态笼型倍半硅氧烷制备方法，所述液态笼型倍半硅氧烷制备方法以氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷为原料，首先通过水解缩合合成固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷，后与小分子n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷反应制得液态的笼型倍半硅氧烷；具体包括以下步骤：步骤一，在圆底烧瓶中加入去离子水、四丁基氢氧化铵、异丙醇，搅拌并升温，滴加氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌后升温，反应；过滤得到白色粉末，真空干燥，得到固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷；步骤二，在烧瓶中加入环氧氯丙烷和二乙胺，缓慢滴加去离子水；反应，然后降温；将氢氧化钠溶于水中配成溶液加入到反应瓶中，再继续搅拌；用分液漏斗分出有机相，经水洗、萃取、干燥处理，制得n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷；步骤三，取n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷于四口烧瓶中，升温，将合成的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷溶于甲醇中；然后在搅拌条件下缓慢滴加到装有n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷的四口烧瓶中，回流反应；停止反应后蒸发除去溶剂，烘去剩余溶剂，得黄色黏稠液体，即为所述的液态笼型倍半硅氧烷。进一步，步骤一具体包括：在圆底烧瓶中加入10g去离子水、0.21g四丁基氢氧化铵、31g异丙醇，搅拌并升温至30℃，缓慢滴加40.25g氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌5h后升温至78℃，反应19h。过滤得到白色粉末，真空干燥24h，得到固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷。进一步，步骤二具体包括：在烧瓶中加入37g环氧氯丙烷和28.8g二乙胺，缓慢滴加12g去离子水，在29℃反应6h，然后降温到22℃，将16g氢氧化钠溶于30.4ml水中配成溶液加入到反应瓶中，再继续搅拌40min；用分液漏斗分出有机相，经水洗、萃取、80℃真空干燥24h处理，制得n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷。进一步，步骤三具体包括：取5.08gn,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷于四口烧瓶中，升温至70℃，将合成的1.76g氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷溶于25.28g甲醇中，然后在搅拌条件下缓慢滴加到装有n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷的四口烧瓶中，70℃回流反应4h；停止反应后蒸发除去溶剂，于80℃烘去剩余溶剂，得黄色黏稠液体,即为所述的液态笼型倍半硅氧烷。进一步，所述液态笼型倍半硅氧烷化学分子式合成路线具体为：本发明的另一目的在于提供一种利用上述的液态笼型倍半硅氧烷制备的橡胶。本发明的优点及积极效果为：本发明制备的液态笼型倍半硅氧烷交联剂具有很好的相容性和分散性，通过加入笼型倍半硅氧烷制得的紫外光固化环氧树脂耐温性、高硬度的特点，耐高温温度达到260℃以上。本发明制备的样品经测试分析，其热失重5％时的温度为380℃，玻璃化温度为141℃，拉伸强度为60mpa，断裂拉伸率为80％，韧性为1127pa。本发明通过氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷合成了氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷，为改善氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷与环氧树脂的相容性和分散性，在氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷的基础上制备了液态的笼型倍半硅氧烷。将制得的液态的笼型倍半硅氧烷用于环氧树脂的固化树脂改性，改善了环氧树脂的热性能和力学性能。附图说明图1是本发明实施例提供的液态笼型倍半硅氧烷制备方法流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。如图1所示，本发明实施例提供的液态笼型倍半硅氧烷制备方法，具体包括：s101:在圆底烧瓶中加入去离子水、四丁基氢氧化铵、异丙醇，搅拌并升温至30℃，缓慢滴加氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌5h后升温至78℃，反应19h。过滤得到白色粉末，真空干燥24h，得到固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷。s102:在烧瓶中加入环氧氯丙烷和二乙胺，缓慢滴加去离子水，在29℃反应6h，然后降温到22℃，将氢氧化钠溶于水中配成溶液加入到反应瓶中，再继续搅拌40min。用分液漏斗分出有机相，经水洗、萃取、干燥等后处理，制得n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷。s103:取n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷于四口烧瓶中，升温至70℃，将合成的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷溶于甲醇中，然后在搅拌条件下缓慢滴加到装有n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷的四口烧瓶中，70℃回流反应4h。停止反应后蒸发除去溶剂，于80℃烘去剩余溶剂，得黄色黏稠液体,即为所述的液态笼型倍半硅氧烷。进一步，本发明实施例提供的液态笼型倍半硅氧烷制备方法,以氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷为原料，首先通过水解缩合合成固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷，后与小分子n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷反应制得液态的笼型倍半硅氧烷。液态笼型倍半硅氧烷化学分子式合成路线如下：本发明通过氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷合成了氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷，为改善氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷与环氧树脂的相容性和分散性，在氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷的基础上制备了液态的笼型倍半硅氧烷。将制得的液态的笼型倍半硅氧烷用于环氧树脂的固化树脂改性，改善了环氧树脂的热性能和力学性能。下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。实施例一：(1)在500ml圆底烧瓶中加入10g去离子水、0.21g四丁基氢氧化铵、31g异丙醇，搅拌并升温至30℃，缓慢滴加40.25g氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌5h后升温至78℃，反应19h。过滤得到白色粉末，真空干燥24h，得到固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷。(2)在250ml圆底烧瓶中加入18.5g环氧氯丙烷和14.4二乙胺，缓慢滴加6g去离子水，在29℃反应6h，然后降温到22℃，将8g氢氧化钠溶于15.2ml水中配成溶液加入到反应瓶中，再继续搅拌40min。用分液漏斗分出有机相，经水洗、萃取、干燥等后处理，制得n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷。(3)取2.54gn,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷于四口烧瓶中，升温至70℃，将合成的0.88g氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷溶于12.64g甲醇中，然后在搅拌条件下缓慢滴加到装有n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷的四口烧瓶中，70℃回流反应4h。停止反应后蒸发除去溶剂，于80℃烘去剩余溶剂，得黄色黏稠液体,即为所诉的液态笼型倍半硅氧烷。将合成的液态笼型倍半硅氧烷按环氧树脂e-51质量的3％加入，并与环氧树脂e-51混合均匀，于70℃预反应30min，然后降温到室温。加入5wt％的光引发剂二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟锑酸盐，混合均匀后在紫外灯下照射40s，树脂完全固化。实施例二：(1)在500ml圆底烧瓶中加入10g去离子水、0.21g四丁基氢氧化铵、31g异丙醇，搅拌并升温至30℃，缓慢滴加40.25g氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌5h后升温至78℃，反应19h。过滤得到白色粉末，真空干燥24h，得到固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷。(2)在250ml圆底烧瓶中加入18.5g环氧氯丙烷和14.4二乙胺，缓慢滴加6g去离子水，在29℃反应6h，然后降温到22℃，将8g氢氧化钠溶于15.2ml水中配成溶液加入到反应瓶中，再继续搅拌40min。用分液漏斗分出有机相，经水洗、萃取、干燥等后处理，制得n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷。(3)取2.54gn,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷于四口烧瓶中，升温至70℃，将合成的0.88g氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷溶于12.64g甲醇中，然后在搅拌条件下缓慢滴加到装有n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷的四口烧瓶中，70℃回流反应4h。停止反应后蒸发除去溶剂，于80℃烘去剩余溶剂，得黄色黏稠液体,即为所诉的液态笼型倍半硅氧烷。将合成的液态笼型倍半硅氧烷按环氧树脂e-51质量的5％加入，并与环氧树脂e-51混合均匀，于70℃预反应30min，然后降温到室温。加入5wt％的光引发剂二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟锑酸盐，混合均匀后在紫外灯下照射40s，树脂完全固化。实施例三：(1)在500ml圆底烧瓶中加入10g去离子水、0.21g四丁基氢氧化铵、31g异丙醇，搅拌并升温至30℃，缓慢滴加40.25g氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌5h后升温至78℃，反应19h。过滤得到白色粉末，真空干燥24h，得到固态的氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷。(2)在250ml圆底烧瓶中加入18.5g环氧氯丙烷和14.4二乙胺，缓慢滴加6g去离子水，在29℃反应6h，然后降温到22℃，将8g氢氧化钠溶于15.2ml水中配成溶液加入到反应瓶中，再继续搅拌40min。用分液漏斗分出有机相，经水洗、萃取、干燥等后处理，制得n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷。(3)取2.54gn,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷于四口烧瓶中，升温至70℃，将合成的0.88g氨乙基氨丙基笼型倍半硅氧烷溶于12.64g甲醇中，然后在搅拌条件下缓慢滴加到装有n,n-二乙氨基-1,2-环氧丙烷的四口烧瓶中，70℃回流反应4h。停止反应后蒸发除去溶剂，于80℃烘去剩余溶剂，得黄色黏稠液体,即为所诉的液态笼型倍半硅氧烷。将合成的液态笼型倍半硅氧烷按环氧树脂e-51质量的8％加入，并与环氧树脂e-51混合均匀，于70℃预反应30min，然后降温到室温。加入5wt％的光引发剂二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟锑酸盐，混合均匀后在紫外灯下照射40s，树脂完全固化。液态笼型倍半硅氧烷改性环氧树脂的力学性能组分e-51环氧树脂实施例一实施例二实施例三拉伸强度(mpa)55607078韧性(pa)1024112511271196液态笼型倍半硅氧烷改性环氧树脂的热性能以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12