一种侧链含硫聚硅烷及其制备方法技术

一种侧链含硫聚硅烷及其制备方法，它涉及一种聚硅烷及其制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有聚硅烷侧链所含活性原子或基团少，导致不易于与其它材料进行复合的问题。一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于侧链含硫聚硅烷由有机溶剂、侧链含有乙烯基聚硅烷、引发剂和硫醇制备而成；制备方法：一、制备得到聚硅烷‑引发剂/甲苯分散液；二、向聚硅烷‑引发剂/甲苯分散液滴加硫醇，得到反应产物；三、对反应产物进行分离处理，即得侧链含硫聚硅烷。本发明专利技术优点：对含有乙烯基侧链聚硅烷的侧链进行修饰，大量引入含硫基团，增加聚硅烷侧链的活性点，提高其在一些有机溶剂中的溶解度。本发明专利技术主要用于制备侧链含硫聚硅烷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚硅烷及其制备方法。
技术介绍
硅是地球上储量最丰富的元素，而以硅为主要组成元素的聚硅烷既可作结构材料又可作为功能材料。聚硅烷是一类主链完全由硅原子组成的新型聚合物，包括环状聚硅烷及线型聚硅烷，目前人们又合成了枝化和超枝化聚硅烷。依靠Si原子空的3d轨道，在聚硅烷的主链上形成一个了大的类似π电子离域共轭体系的σ电子离域共轭体系。这种特殊结构使其电子能够沿着Si-Si主链广泛离域，由此赋予聚硅烷特殊的电子光谱、电致发光、导电性及非线性光学特性等碳系及硅氧烷系聚合物所没有的物理、化学特性，使其在制备电致发光材料，作为导电、光电导及电荷转移复合材料，用于电子照相的光敏图层，作为高分辨光致抗蚀剂，作为非线性光学材料，制造发光二级管等多种电子器件方面已得到了广泛的应用。但由于聚硅烷的侧链主要由烷基、烯基或芳基等碳氢基团构成，缺少一些活性原子或基团，因此会影响聚硅烷的溶解度、光电性质，并且不利于其与其它材料进行复合。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有聚硅烷侧链所含活性原子或基团少，导致不易于与其它材料进行复合的问题，而提供一种侧链含硫聚硅烷及其制备方法。一种侧链含硫聚硅烷，由有机溶剂、侧链含有乙烯基聚硅烷、引发剂和硫醇制备而成；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与有机溶剂的体积比为1g:(100～300)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与硫醇的体积比为1g:(5～20)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷与引发剂的质量比为100:(1～40)；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备而成，或者以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备而成。一种侧链含硫聚硅烷的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、在氮气保护条件下，将偶氮二异丁腈和侧链含有乙烯基聚硅烷加入甲苯中，在温度为40～60℃下搅拌均匀，得到聚硅烷-引发剂/甲苯分散液；所述的偶氮二异丁腈与侧链含有乙烯基聚硅烷的质量比为(1～40):100；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与甲苯的体积比为1g:(100～300)mL；二、将聚硅烷-引发剂/甲苯分散液从温度为40～60℃升温至温度为60～80℃，然后在氮气保护、电磁搅拌速度为600r/min～800r/min条件下滴加硫醇，滴加速度为0.5mL/min～2mL/min，滴加完毕后在温度为60～80℃下反应2h～10h，得到反应产物；所述的聚硅烷-引发剂/甲苯分散液中侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与硫醇的体积为1g:(5～20)mL；三、对步骤二得到的反应产物进行抽滤，抽滤得到的滤液用旋转蒸发仪蒸发干燥，得到固体反应物，固体反应物加入饱和NaOH溶液，洗涤除去未反应的硫醇，然后进行抽滤，并用无水乙醇对抽滤得到的固体产物进行洗涤，洗涤2～3次，然后置于真空干燥箱中，在温度为65℃烘干12h，即得侧链含硫聚硅烷；所述的固体反应物的质量与饱和NaOH溶液的体积比为1g:(10～40)mL。本专利技术优点：为了扩大聚硅烷的应用范围，科研人员常常将聚硅烷进行功能化改性或与其它高分子材料进行复合，从而制得性能更加优异的功能材料。本专利技术在不改变聚硅烷Si-Si主链结构的前提下，对含有乙烯基侧链聚硅烷的侧链进行修饰，大量引入含硫基团，增加聚硅烷侧链的活性点，从而提高其在一些有机溶剂中的溶解度，并便于其与其它材料进行复合。如，通过侧链的硫，烷硫基聚硅烷可与金进行很好的自组装。由于烷硫基聚硅烷侧链含硫量较高，可以使两者的结合非常牢固稳定，这是仅主链两个端头含硫的聚硅烷所无法比拟的；巯基-烷硫基聚硅烷同样可以利用侧链链端的巯基与二硫化钼进行接枝复合，形成一种新颖的功能材料——聚硅烷-二硫化钼复合材料。附图说明图1为聚甲基乙烯基硅烷的红外谱图；图2为实施例1得到的侧链含硫聚硅烷——正丁硫基-聚甲基乙烯基硅烷的红外谱图；图3为实施例1得到的侧链含硫聚硅烷——正丁硫基-聚甲基乙烯基硅烷的能谱图；图4为实施例1得到的侧链含硫聚硅烷——正丁硫基-聚甲基乙烯基硅烷的溶解性测试对比图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种侧链含硫聚硅烷，它由有机溶剂、侧链含有乙烯基聚硅烷、引发剂和硫醇制备而成；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与有机溶剂的体积比为1g:(100～300)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与硫醇的体积比为1g:(5～20)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷与引发剂的质量比为100:(1～40)；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备而成，或者以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备而成。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的有机溶剂为甲苯；所述的引发剂为偶氮二异丁腈；所述的硫醇为正丙硫醇、正丁硫醇、正十二烷基硫醇、乙二硫醇、丙二硫醇或己二硫醇。其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的乙烯基氯硅烷衍生物为甲基乙烯基二氯硅烷或乙烯基三氯硅烷；所述的不含乙烯基的氯硅烷衍生物为二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基三氯硅烷或苯基三氯硅烷。其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备侧链含有乙烯基聚硅烷具体过程如下：①、将乙烯基氯硅烷衍生物加入甲苯中，制得乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液，所述的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液中乙烯基氯硅烷衍生物浓度为1mol/L～10mol/L；②、将金属钠分散到有机溶剂甲苯中，加热回流，磁力搅拌，将金属钠打成钠砂，制得金属钠/有机溶剂分散液；所述的甲苯与金属钠的质量比为(20～100):1；③、在氮气保护和避光条件下，将步骤①中制备的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液滴加到步骤②制备的金属钠/有机溶剂分散液中，乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液的滴加速度为1mL/min～1.5mL/min，然后在温度为80～120℃下聚合反应3h～10h，得到反应产物；所述的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液与金属钠/有机溶剂分散液的体积比为1:(3～8)；④、先将步骤③得到的反应产物冷却至室温，抽滤，抽滤得到的滤渣加无水乙醇除去未反应的金属钠，用蒸馏水洗涤2次，再在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基不溶性聚硅烷；抽滤得到的滤液经旋转蒸发，除去甲苯，得到粗产品，向粗产品中加入四氢呋喃，搅拌混匀，再加入异丙醇，出现白色沉淀，抽滤，固体在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基可溶性聚硅烷；所述的滤渣与无水乙醇的比为1g:(30～60)mL；所述的滤渣与蒸馏水的比为1g:(30～60)mL；所述的粗产品与四氢呋喃的比为1g:(5～15)mL；所述的粗产品与异丙醇的体积比为1g:(40～80)mL。其他与具体实施方式一至三相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备侧链含有乙烯基聚硅烷具体过程如下：①、按摩尔比(1～10):1将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于侧链含硫聚硅烷由有机溶剂、侧链含有乙烯基聚硅烷、引发剂和硫醇制备而成；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与有机溶剂的体积比为1g:(100～300)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与硫醇的体积比为1g:(5～20)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷与引发剂的质量比为100:(1～40)；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备而成，或者以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于侧链含硫聚硅烷由有机溶剂、侧链含有乙烯基聚硅烷、引发剂和硫醇制备而成；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与有机溶剂的体积比为1g:(100～300)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与硫醇的体积比为1g:(5～20)mL；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷与引发剂的质量比为100:(1～40)；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备而成，或者以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备而成。2.根据权利要求1所述的一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于所述的有机溶剂为甲苯；所述的引发剂为偶氮二异丁腈；所述的硫醇为正丙硫醇、正丁硫醇、正十二烷基硫醇、乙二硫醇、丙二硫醇或己二硫醇。3.根据权利要求1所述的一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于所述的乙烯基氯硅烷衍生物为甲基乙烯基二氯硅烷或乙烯基三氯硅烷；所述的不含乙烯基的氯硅烷衍生物为二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基三氯硅烷或苯基三氯硅烷。4.根据权利要求1或3所述的一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物作为硅烷单体进行均聚制备侧链含有乙烯基聚硅烷具体过程如下：①、将乙烯基氯硅烷衍生物加入甲苯中，制得乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液，所述的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液中乙烯基氯硅烷衍生物浓度为1mol/L～10mol/L；②、将金属钠分散到有机溶剂甲苯中，加热回流，磁力搅拌，将金属钠打成钠砂，制得金属钠/有机溶剂分散液；所述的甲苯与金属钠的质量比为(20～100):1；③、在氮气保护和避光条件下，将步骤①中制备的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液滴加到步骤②制备的金属钠/有机溶剂分散液中，乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液的滴加速度为1mL/min～1.5mL/min，然后在温度为80～120℃下聚合反应3h～10h，得到反应产物；所述的乙烯基氯硅烷衍生物/甲苯溶液与金属钠/有机溶剂分散液的体积比为1:(3～8)；④、先将步骤③得到的反应产物冷却至室温，抽滤，抽滤得到的滤渣加无水乙醇除去未反应的金属钠，用蒸馏水洗涤2次，再在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基不溶性聚硅烷；抽滤得到的滤液经旋转蒸发，除去甲苯，得到粗产品，向粗产品中加入四氢呋喃，搅拌混匀，再加入异丙醇，出现白色沉淀，抽滤，固体在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基可溶性聚硅烷；所述的滤渣与无水乙醇的比为1g:(30～60)mL；所述的滤渣与蒸馏水的比为1g:(30～60)mL；所述的粗产品与四氢呋喃的比为1g:(5～15)mL；所述的粗产品与异丙醇的体积比为1g:(40～80)mL。5.根据权利要求1或3所述的一种侧链含硫聚硅烷，其特征在于采用Wurtz偶合法，以乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物进行共聚制备侧链含有乙烯基聚硅烷具体过程如下：①、按摩尔比(1～10):1将乙烯基氯硅烷衍生物和不含乙烯基的氯硅烷衍生物加入甲苯中，制得乙烯基氯硅烷衍生物/不含乙烯基的氯硅烷衍生物/甲苯溶液，所述的乙烯基氯硅烷衍生物/不含乙烯基的氯硅烷衍生物/甲苯溶液中乙烯基氯硅烷衍生物浓度为0.5mol/L～10mol/L；②、将金属钠分散到有机溶剂甲苯中，加热回流，磁力搅拌，将金属钠打成钠砂，制得金属钠/有机溶剂分散液；所述的甲苯与金属钠的质量比为(20～100):1；③、在氮气保护和避光条件下，将步骤①中制备的乙烯基氯硅烷衍生物/不含乙烯基的氯硅烷衍生物/甲苯溶液滴加到步骤②制备的金属钠/有机溶剂分散液中，乙烯基氯硅烷衍生物/不含乙烯基的氯硅烷衍生物/甲苯溶液的滴加速度为1mL/min～1.5mL/min，然后在温度为80～120℃下聚合反应3h～10h，得到反应产物；所述的乙烯基氯硅烷衍生物/不含乙烯基的氯硅烷衍生物/甲苯溶液与金属钠/有机溶剂分散液的体积比为1:(3～8)；④、先将步骤③得到的反应产物冷却至室温，抽滤，抽滤得到的滤渣加无水乙醇除去未反应的金属钠，用蒸馏水洗涤2次，再在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基不溶性聚硅烷；抽滤得到的滤液经旋转蒸发，除去甲苯，得到粗产品，向粗产品中加入四氢呋喃，搅拌混匀，再加入异丙醇，出现白色沉淀，抽滤，固体在温度为65℃下真空干燥12h，得到侧链含有乙烯基可溶性聚硅烷；所述的滤渣与无水乙醇的比为1g:(30～60)mL；所述的滤渣与蒸馏水的比为1g:(30～60)mL；所述的粗产品与四氢呋喃的比为1g:(5～15)mL；所述的粗产品与异丙醇的体积比为1g:(40～80)mL。6.一种侧链含硫聚硅烷的制备方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：一、在氮气保护条件下，将偶氮二异丁腈和侧链含有乙烯基聚硅烷加入甲苯中，在温度为40～60℃下搅拌均匀，得到聚硅烷-引发剂/甲苯分散液；所述的偶氮二异丁腈与侧链含有乙烯基聚硅烷的质量比为(1～40):100；所述的侧链含有乙烯基聚硅烷的质量与甲苯的体积比为1g:(100～300)mL；二、将聚硅烷-引发剂/甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚岩，杨帆，张桂玲，李晓霞，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23