短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種具有短程有序結(jié)構(gòu)的球形氨丙基倍半硅氧烷粒子的制備方法，該方法制備的氨丙基倍半硅氧烷粒子可用于溶液中金屬離子的脫除及二氧化碳?xì)怏w的吸附。
【背景技術(shù)】
[0002]籠型聚倍半硅氧烷通式為(RS11Jn,其中R為八個(gè)頂角Si原子所連接的有機(jī)基團(tuán)，常見R基為乙烯基、環(huán)氧基、氨基、苯基等反應(yīng)性或惰性基團(tuán)?；\型聚倍半硅氧烷的籠型框架結(jié)構(gòu)使得其具有良好的介電性和光學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于耐高溫材料、阻燃材料、電絕緣材料、致電發(fā)光材料及改性傳統(tǒng)高聚物性能等領(lǐng)域，已成為一種具有發(fā)展前景的新型硅基雜化功能材料。
[0003]目前，籠型聚倍半硅氧烷主要通過溶膠-凝膠法制備，即在酸或堿催化劑作用下，通過三氯硅烷或三烷氧基硅烷的水解縮合反應(yīng)得到。制備含氨基苯基倍半硅氧烷的主要方法是，首先通過含苯基有機(jī)硅氧烷前驅(qū)體的水解縮合制備含苯基的倍棒硅氧烷，然后進(jìn)行硝化，再經(jīng)過催化還原，得到含氨基苯基籠型倍半硅氧烷。例如，余鼎聲等以堿性還原劑苯肼，在Fe/C催化下，將八硝基苯基倍棒硅氧烷還原為氨基苯基倍半硅氧烷。顧哲明等采用氨丙基三乙氧基硅烷為原料，加入去離子水，鹽酸催化下，在環(huán)己烷中于60°C反應(yīng)72小時(shí)，然后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，成功制備產(chǎn)率為80%的籠型氨丙基倍半硅氧烷。李齊方等以工業(yè)化的氨丙基三甲氧基硅氧烷為原料，四甲基氫氧化氨為催化劑，在醇類溶劑中經(jīng)水解縮合直接制備氨基籠型倍半硅氧烷。
[0004]傳統(tǒng)合成方法中，反應(yīng)體系均為均相反應(yīng)體系，所制備的產(chǎn)物大多數(shù)沒有規(guī)則的形貌和結(jié)構(gòu)。眾所周知，形貌和結(jié)構(gòu)對于微納米復(fù)合材料的物化性質(zhì)具有非常重要的影響。因此，制備具有規(guī)則形貌和有序結(jié)構(gòu)的籠型聚倍半硅氧烷具有非常重要的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。綜上所述，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供一種操作簡便、反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)條件溫和的短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制備方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行:均三苯甲酸的脫水處理、γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液的配制、水解縮合反應(yīng)、堿洗。
[0007]所述均三苯甲酸的脫水處理具體步驟為:將均三苯甲酸置于烘箱中，于80°C加熱脫水2h。
[0008]所述γ -氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液的配制具體步驟為:將20mL無水乙醇加入50mL三口燒瓶中，然后量取ImLy-氨丙基三甲氧基硅烷加入該燒瓶中，密封，用攪拌器180轉(zhuǎn)/分鐘攪拌30?50min。
[0009]所述水解縮合反應(yīng)具體步驟為:稱取脫水處理后的均三苯甲酸，加入配置的Y -氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，攪拌30min至固體完全溶解，然后加入0.3mL的氨水溶液，繼續(xù)攪拌1min后停止攪拌，靜置反應(yīng)24h，通過離心分離，得到白色固體，即為水解縮合產(chǎn)物。
[0010]所述均三苯甲酸與γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為1:1_3，氨水溶液的pH為9-llo
[0011]所述均三苯甲酸與γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為1:3，氨水溶液的PH為10。
[0012]所述堿洗具體步驟為:將水解縮合反應(yīng)得到水解縮合產(chǎn)物用pH為10的氨水溶液離心洗滌3-4次，然后用乙醇離心洗滌2-3次，將離心產(chǎn)物置于真空干燥箱中于40°C干燥處理2h，即得本產(chǎn)品。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果為:
本發(fā)明使用均三苯甲酸為外源分子，調(diào)節(jié)了乙醇溶劑中γ -氨丙基三甲氧基硅烷水解縮合行為，制備了 γ-氨丙基三甲氧基硅烷均三苯甲酸鹽的水解縮合產(chǎn)物；通過堿洗，將均三苯甲酸脫除，得到短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子；反應(yīng)體系簡單易行、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、易于大規(guī)模生產(chǎn)；采用本發(fā)明所制備的氨丙基倍半硅氧烷球形粒子，平均直徑為3?5 μπι，具有短程有序性結(jié)構(gòu)，可用于吸附分離、藥物傳輸、高聚物改性等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0014]下面通過附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的掃描電子顯微鏡照片；
圖2為圖1的局部放大圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光譜圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的XRD衍射圖譜；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的透射電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0017]實(shí)施例1
1、均三苯甲酸的脫水處理
將均三苯甲酸置于烘箱中，于80°C加熱脫水2h。
[0018]2、配制γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液
將20mL無水乙醇加入50mL三口燒瓶中，然后量取ImL γ -氨丙基三甲氧基硅烷加入燒瓶中，密封，用攪拌器180轉(zhuǎn)/分鐘攪拌30?50min，制得γ -氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液。
[0019]3、水解縮合反應(yīng)
稱取步驟I制備的均三苯甲酸，加入步驟2制備的γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，均三苯甲酸與γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為1:3，攪拌30min至固體完全溶解。然后，加入0.3mLpH為10的氨水溶液，繼續(xù)攪拌1min后停止攪拌，靜置反應(yīng)24h，通過離心分離，得到白色固體，即為水解縮合產(chǎn)物。
[0020]4、堿洗
將步驟3所得到的水解縮合產(chǎn)物用pH為10的氨水溶液離心洗滌3?4次，然后用乙醇離心洗滌2?3次。將離心產(chǎn)物置于真空干燥箱中于40°C干燥處理2h，制備得到短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子。
[0021]實(shí)施例2
1、均三苯甲酸的脫水處理
將均三苯甲酸置于烘箱中，于80°C加熱脫水2h。
[0022]2、配制γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液
將20mL無水乙醇加入50mL三口燒瓶中，然后量取ImL γ -氨丙基三甲氧基硅烷加入燒瓶中，密封，用攪拌器180轉(zhuǎn)/分鐘攪拌30?50min，制得γ -氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液。
[0023]3、水解縮合反應(yīng)
稱取步驟I制備的均三苯甲酸，加入步驟2制備的γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，均三苯甲酸與γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為1:1，攪拌30min至固體完全溶解；然后，加入0.3mLpH為10的氨水溶液，繼續(xù)攪拌1min后停止攪拌，靜置反應(yīng)24h，通過離心分離，得到白色固體，即為水解縮合產(chǎn)物。
[0024]4、堿洗
將步驟3所得到的水解縮合產(chǎn)物用pH為10的氨水溶液離心洗滌3?4次，然后用乙醇離心洗滌2?3次，將離心產(chǎn)物置于真空干燥箱中于40°C干燥處理2h，制備得到短程有序籠型氨丙基倍半硅氧烷球形粒子。
[0025]實(shí)施例3
1、均三苯甲酸的脫水處理
將均三苯甲酸置于烘箱中，于80°C加熱脫水2h。
[0026]2、配制γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液
將20mL無水乙醇加入50mL三口燒瓶中，然后量取ImL γ -氨丙基三甲氧基硅烷加入燒瓶中，密封，用攪拌器180轉(zhuǎn)/分鐘攪拌30?50min，制得γ -氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液。
[0027]3、水解縮合反應(yīng)
稱取步驟I制備的均三苯甲酸，加入步驟2制備的γ-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，均三苯甲酸與γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為1:2，攪拌30min至固體