專利名稱：一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微孔硅材料及其制備方法，特別涉及一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié) 構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅及制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，具有高度有序、均勻分布的微孔硅材料引起了人們的極大關(guān)注，因?yàn)樗鼈?可用于催化劑的載體、電子封裝、光學(xué)裝置、傳感器材、選擇性膜滲透材料及聚合物改性方 面，具有廣闊的應(yīng)用前景。在合成微孔硅材料方面，最常用的方法為三烷氧基硅烷、四烷氧 基硅烷在酸性或堿性的條件下，通過硅烷的水解、縮聚來產(chǎn)生凝膠。在文獻(xiàn)“Highly porous hybrid organic-inorganic materials bridged polysilsesquioxanes. " (Loy, D. A.； Shea,K. J. · Chem. Rev. 1995，95，1431-1442.)中，公開了一種采用三烷氧基硅烷的凝膠制備 微孔硅材料的方法，其溶膠-凝膠的過程一般需要較長的反應(yīng)時(shí)間或特殊的反應(yīng)條件，才 能使得到的材料具有多孔的特性；另外，該工藝制備的微孔硅材料中殘留大量的羥基，導(dǎo)致 材料具有較強(qiáng)的吸濕性。這些影響因素降低了微孔硅材料的可用性。利用有機(jī)功能化的籠型倍半硅氧烷制備微孔硅材料是現(xiàn)有的一種簡單方法，所得 到的材料具有可控的孔徑及表面積。目前，用于制備微孔硅材料的籠型倍半硅氧烷的主要 結(jié)構(gòu)為
權(quán)利要求
一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅，其特征在于籠型倍半硅氧烷間由CH3Si(OSi)2(O )、CH3Si(OSi)3、Si(CH3)2(O )2及Si(OSi)3(O )結(jié)構(gòu)相連，微孔硅表面接枝活性 NH2基團(tuán)。
2.一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅的制備方法，其特征在于它包括 如下步驟(1)在15 35°C和攪拌條件下，按重量計(jì)，將100份四乙氧基硅烷和15 30份純度 > 99. 5%的甲醇組成混合液，滴加到480 500份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9 15%的烷基氫氧化銨的 水溶液中，在15 35°C的溫度條件下反應(yīng)18 28小時(shí)，再于54士2°C的溫度條件下反應(yīng) 8 12小時(shí)；經(jīng)減壓濃縮、冷卻后得到結(jié)晶產(chǎn)物，再經(jīng)過濾、丙酮清洗和真空干燥，得到八聚 硅酸鹽白色晶體；(2)在攪拌條件下，將10 15份八聚硅酸鹽溶于20 40份純度>99. 5%的甲醇中， 得到溶液A ；按質(zhì)量比1 3 4 8 9，將二甲基二氯硅烷、烷烴溶劑和極性溶劑混合， 得到溶液B ；將溶液A滴加到0°C的溶液B中，得到混合溶液后在室溫下攪拌1 2小時(shí)，再 冷卻至0°C，滴加溫度為2 4°C的稀釋劑1200 2400份，繼續(xù)攪拌至溶液溫度為室溫后， 將上層相分離，水洗至中性，減壓脫除溶劑，得到白色固體產(chǎn)物中間產(chǎn)物M ；(3)在空氣氛圍下，把中間產(chǎn)物M置于250°C的溫度條件下熱處理1 1.5小時(shí)，得到 中間產(chǎn)物MPS ；(4)將MPS加入到純度>99. 7%的乙醇中，在超聲分散條件下，滴加按質(zhì)量比為1 2 20 25 2 3的Y-氨丙基三乙氧基硅烷、純度>99. 7%的乙醇和水的混合溶液， 在40 50°C的溫度條件下攪拌反應(yīng)3 5小時(shí)；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物進(jìn)行過濾、洗滌和干 燥處理，得到一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅，其籠型倍半硅氧烷間由 CH3Si (OSi) 2 (0_)、CH3Si (OSi) 3、Si (CH3) 2 (0_) 2 及 Si (OSi) 3 (0_)結(jié)構(gòu)相連，微孔硅表面接枝活 性-NH2基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅的制備方 法，其特征在于所述的烷基氫氧化銨為四甲基氫氧化銨或(2-羥乙基)三甲基氫氧化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅的制備方 法，其特征在于所述的烷烴溶劑為正己烷或環(huán)己烷，及其它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅的制備方 法，其特征在于所述的極性溶劑為N，N’ - 二甲基甲酰胺或N，N’ - 二甲基乙酰胺，及其它 們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅的制備方 法，其特征在于所述的稀釋劑為水或水與甲醇的混合液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅材料及制備方法。將四乙氧基硅烷和甲醇混合后滴加到烷基氫氧化銨水溶液中，得到八聚硅酸鹽白色晶體；再將其溶于甲醇中后，滴加到由二甲基二氯硅烷、烷烴溶劑和極性溶劑組成的溶液中，并加入稀釋劑，反應(yīng)后將上層相分離，減壓脫除溶劑，得到白色固體產(chǎn)物，經(jīng)250℃熱處理后加入到乙醇中，在超聲分散的同時(shí)滴加γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇/水溶液，將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物進(jìn)行過濾、洗滌和干燥，得到一種基于籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)微孔硅，它具有籠型結(jié)構(gòu)，表面帶有-NH2基，可以改善其與聚合物的相容性，滿足聚合物改性的需求，且制備方法簡單易行、適用性廣。
文檔編號(hào)C08G77/388GK101967230SQ20101028824
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者卓東賢, 梁國正, 胡江濤, 袁莉, 顧嬡娟 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)