本發(fā)明涉及一種基于有機(jī)無機(jī)雜化倍半硅氧烷異氰酸酯的制備方法，特別是利用含硅醇基的未完全封閉倍半硅氧烷（POSS）與多異氰酸酯加成而獲得。

背景技術(shù)：
POSS是PolyhedralOligomericSilsesquioxanes的簡(jiǎn)稱，是對(duì)應(yīng)于具有RSiO1.5結(jié)構(gòu)的硅氧烷的統(tǒng)稱。R可以是氫原子或者烷基、烷撐基、芳基等各種基團(tuán)或者這些基團(tuán)的衍生體。“silsesqui”來源于拉丁文中的一倍半，在這里是指硅原子和氧原子的比例，Si:O=1:1.5。它是沒有完全氧化的SiO2的前驅(qū)體。當(dāng)取代基在燃燒或者氧原子等離子體轟擊后，就可以形成二氧化硅，因此它可以看成是陶瓷的前體，即“preceramic”。因此，我們可通過POSS的聚集體或者結(jié)晶大單體，設(shè)計(jì)和構(gòu)筑出1-3維的支架。所用的POSS，其中R=苯基，異丁基，環(huán)己基異氰酸酯是異氰酸的各種酯的總稱。單異氰酸酯是有機(jī)合成的重要中間體，可制成一系列氨基甲酸酯類殺蟲劑、殺菌劑、除草劑，也用于改進(jìn)塑料、織物、皮革等的防水性。二官能團(tuán)及以上的異氰酸酯可用于合成一系列性能優(yōu)良的聚氨酯泡沫塑料、橡膠、彈力纖維、涂料、膠粘劑、合成革、人造木材等。由于異氰酸酯結(jié)構(gòu)中含有不飽和鍵，因此具有高活性，容易與一些帶活性基團(tuán)的有機(jī)或無機(jī)物反應(yīng)，生成聚氨酯彈性體。由于異氰酸酯結(jié)構(gòu)中含有不飽和鍵，因此具有高活性，容易與一些帶活性基團(tuán)的有機(jī)或無機(jī)物反應(yīng)，生成聚氨酯彈性體。（1）與羥基化合物的反應(yīng)：如與多元醇、聚醚、聚酯酰胺、蓖麻油等含活性羥基化合物反應(yīng)生成氨甲基酸酯。（2）與含氨基化合物的反應(yīng)：與胺類化合物反應(yīng)通常生成取代脲，如果進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)則最終生成縮二脲。（3）與水反應(yīng)：與水反應(yīng)生成胺和二氧化碳，胺進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲。（4）與含羧基化合物的反應(yīng)：與有機(jī)羧酸、末端為羧基的聚酯等化合物反應(yīng)，先生成混合酸酐，最后分解放出二氧化碳而生成酰胺。（5）與氨基甲酸酯的反應(yīng)：反應(yīng)生成脲基甲酸酯。作為無機(jī)硅酸鹽的前體，硅氧烷能夠擴(kuò)寬異氰酸酯的應(yīng)用范圍和提高產(chǎn)品使用性能。陳晶晶等【γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷對(duì)水性聚氨酯的交聯(lián)改性研究】以脂肪族異氰酸酯、聚酯二元醇等合成水性聚氨酯，通過以共聚方式與摻混方式加入γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行交聯(lián)改性。用DSC、TGA及動(dòng)態(tài)力學(xué)分析等研究了γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷對(duì)水性聚氨酯性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷的加入量在3.0g/100g以下時(shí)無論以共混還是共聚方式加入，均能提高水性聚氨酯的防水性、耐熱性、硬度及抗沖擊性能，并且以共聚方式加入的效果更優(yōu)。周華利等【有機(jī)硅改性端異氰酸酯基聚氨酯阻燃涂料的研制】以TDI和聚乙二醇為主要原料，通過單因素實(shí)驗(yàn)，獲得了制備端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體的最佳工藝條件；并用有機(jī)硅對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行改性，獲得聚氨酯阻燃涂料。最后進(jìn)行了紅外光譜、熱重分析和其他綜合性能等測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：有機(jī)硅提高了涂膜的熱穩(wěn)定性；制備的聚氨酯阻燃涂料具有較高的力學(xué)性能,良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。張宗波等【異氰酸酯改性聚硅氮烷的合成及性能研究】采用甲苯二異氰酸酯(TDI)與聚硅氮烷反應(yīng)，制備了異氰酸酯改性聚硅氮烷。用紅外、凝膠滲透色譜及熱重分析對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，比較了反應(yīng)溫度及原料比例對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、摩爾質(zhì)量、黏度及熱性能的影響。結(jié)果表明，隨TDI用量增加，異氰酸酯改性聚硅氮烷前期的熱失重減小，陶瓷產(chǎn)率有所升高，且均在80%以上。陳勇等【4-氟苯基異氰酸酯及納米SiO2改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂涂層的制備及性能研究】用4-氟苯基異氰酸酯改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，使樹脂接枝含氟基團(tuán)，增強(qiáng)了樹脂的疏水性，使腐蝕性物質(zhì)不易粘附。改性樹脂中再添加氫氧化鋁包覆的納米SiO2，以提高涂層的致密性，使腐蝕性介質(zhì)難以侵入。通過雙重改性的環(huán)氧有機(jī)硅涂層具有極低的表面能和優(yōu)良的防腐蝕性。由此可見，將硅氧烷植入異氰酸酯基團(tuán)，具有廣闊的應(yīng)用前景，可以有效提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性及機(jī)械性能。由于倍半硅氧烷作為最小的有機(jī)無機(jī)雜化材料之一，可有效克服無機(jī)硅烷納米粉體的分散性問題，已經(jīng)成功應(yīng)用于美國(guó)NASA的衛(wèi)星保護(hù)涂層及火箭整流罩中，是當(dāng)前有機(jī)無機(jī)雜化研究的熱點(diǎn)之一。但是，反應(yīng)性POSS異氰酸酯化合物的報(bào)道較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N以未封閉的POSS硅醇為前體，與異氰酸酯加成，制備反應(yīng)性POSS異氰酸酯化合物的方法。具體為在催化劑作用下，將POSS硅醇溶液滴加到多異氰酸酯化合物溶液中，從而獲得POSS異氰酸酯衍生物。本發(fā)明選用了的催化劑為二丁基錫二月桂酸酯。本發(fā)明所采用的甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯。為本發(fā)明所選用的POSS為HybridPlastics公司所生產(chǎn)的苯基、異丁基、環(huán)己基POSS硅醇，本發(fā)明所用的溶劑為丙酮、甲苯。附圖說明圖1.原材料POSS紅外圖譜，其中橫線為Si-OH指標(biāo)峰；圖2.產(chǎn)品異氰酸酯倍半硅氧烷紅外圖譜，橫線為消失的Si-OH指標(biāo)峰。POSS封端的N=C=O的紅外吸收峰出現(xiàn)在2276cm-1，1715cm-1和1592cm-1兩個(gè)新的吸收峰，是加成之后產(chǎn)生的氨基甲酸酯上C=O的振動(dòng)吸收峰。具體實(shí)施方式：實(shí)施例1：步驟1、往反應(yīng)器中，加入甲苯二異氰酸酯，然后加入干燥的甲苯，通入干燥的空氣，攪拌均勻后即為上述的多異氰酸酯化合物溶液；步驟2、往上述多異氰酸酯化合物溶液中加入催化劑二丁基錫二月桂酸酯，攪拌均勻；步驟3、將七苯基POSS三硅醇加入到干燥的甲苯中，在干燥的空氣氛中攪拌均勻，待溫度回復(fù)室溫后即得上述POSS硅醇溶液；步驟4、在高速攪拌下，將步驟3中的POSS硅醇溶液滴加到步驟2的溶液中，并以冷水浴穩(wěn)定溫度在室溫；步驟5、將所得的混合液經(jīng)過真空旋蒸將溶劑以及未反應(yīng)的異氰酸酯除去，即得到基于有機(jī)無機(jī)雜化倍半硅氧烷異氰酸酯；實(shí)施例2：步驟1、如實(shí)施例1中步驟1所述，采用了異佛爾酮二異氰酸酯，以丙酮為溶劑；步驟2、如實(shí)施例1中步驟2所述；步驟3、如實(shí)施例1中步驟3所述，采用七環(huán)己基POSS三硅醇；步驟4、如實(shí)施例1中步驟4所述；步驟5、如實(shí)施例1中步驟5所述；實(shí)施例3：步驟1、如實(shí)施例1中步驟1所述，采用了二苯基甲烷二異氰酸酯；步驟2、如實(shí)施例1中步驟2所述；步驟3、如實(shí)施例1中步驟3所述，采用七異丁基POSS三硅醇；步驟4、如實(shí)施例1中步驟4所述；步驟5、如實(shí)施例1中步驟5所述；上述實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定。只要是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、變型等都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。