一种基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法与应用

本发明属于智能有机硅高分子材料领域，具体涉及一种三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、有机硅弹性体优异的耐高-低温、耐候、耐老化、憎水、抗菌等特性，使其在航空航天、电子电气、医疗卫生等众多领域被广泛使用。传统的有机硅弹性体交联方式包括硅氢加成反应、硅醇缩合反应、自由基反应等，这些反应通常受催化剂、温度、湿度等外在条件的限制，需要考虑催化剂中毒、残留现象，而且增加后处理工序。因此，将反应速度快、选择性高、无需催化剂的化学反应用于制备有机硅弹性体具有重要意义。专利cn110358032b公开了一种基于亚胺键的热固性有机硅弹性体制备方法，将氨基和醛基席夫碱缩合反应构建共价键交联的三维网络结构，制备有机硅弹性体，但氨基和醛基的缩合反应需要在温度的控制下进行。专利cn114806186b公开了一种紫外光快速固化单组份有机硅弹性体，采用紫外光固化材料与改性硅油形成聚合物交联网络，虽然光固化速度快且操作简单，但其固化速度受紫外光强度调控。在原子经济性和绿色化学的原则下，开发利用反应速度快、选择性高、无需催化剂的化学反应用于制备有机硅弹性体，对于拓宽其应用领域、降低材料成本，具有重要的意义。

3、目前利用三唑啉二酮-吲哚点击加成反应合成聚合物以提高其强度和可逆应力响应性的研究较多，但行业内尚未报道将该加成反应引入有机硅体系，构建快速固化新型交联抗紫外、抗菌、防污涂层的方法。

技术实现思路

1、为了制备一种快速、高效、操作简单的有机硅弹性体材料，利用三唑啉二酮-吲哚点击反应速度快、无需催化剂等外在条件、选择性高、无副反应发生的特点，将其作为交联反应引入有机硅体系，得到一种新型共价交联的有机硅弹性体材料。本发明提供了一种基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的新型有机硅弹性体的制备方法与应用。利用吲哚-5-甲醛(ic)改性侧氨丙基聚二甲基硅氧烷(pdms)，得到一种侧吲哚基聚二甲基硅氧烷(ic-pdms)，然后以制备的三唑啉二酮(tad)为交联剂，制备了一种基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体，而且吲哚基赋予弹性体材料优异的抗紫外线、抗菌、防污性能，进一步拓宽了有机硅弹性体的应用领域。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，包括：

4、将侧吲哚基聚二甲基硅氧烷与三唑啉二酮进行点击反应，得到基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体；

5、所述侧吲哚基聚二甲基硅氧烷的结构式如下：

6、

7、其中，a、b为大于零的自然数。本发明以其作为主链，吲哚基不仅充当交联位点，而且赋予材料抗紫外线、抗菌、防污功能，通过与三唑啉二酮(tad)的点击反应制备基于tad-吲哚共价交联的新型有机硅弹性体。

8、在一些实施方式中，所述侧吲哚基聚二甲基硅氧烷中的吲哚基和tad的摩尔比为6:1-3。

9、其中，所述交联剂三唑啉二酮(tad)的结构式为：

10、

11、在一些实施方式中，点击反应的溶剂为四氢呋喃。

12、在一些实施方式中，所述侧吲哚基聚二甲基硅氧烷的制备方法，包括：将5-醛基吲哚、侧氨基聚二甲基硅氧烷和溶剂混合均匀后，在氮气条件下反应，反应完成后减压去除溶剂，真空干燥，即得。

13、在一些实施方式中，所述溶剂为四氢呋喃。

14、更具体的，包括：

15、将6.00g侧吲哚基聚二甲基硅氧烷溶于四氢呋喃中，加入1.086g tad。室温下混合搅拌点击反应完成后，蒸发溶剂得到tad-吲哚点击反应的有机硅弹性体。

16、在一些实施方式中，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷的结构单元通式为：

17、

18、其中，a、b为大于0的自然数。

19、在一些实施方式中，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷的氨值为0.6或1.0，优选的为1.0。

20、在一些实施方式中，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000cst、6800cst或10000cst，优选的为6800cst。

21、在一些实施方式中，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷、吲哚-5-甲醛的摩尔比为1:1-1.1。

22、在一些实施方式中，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷与5-醛基吲哚的反应条件为30-70℃反应6-12h；或，65℃下反应12h。

23、更具体的，包括：

24、将侧氨基聚二甲基硅氧烷(1.0氨值)、吲哚-5-甲醛(ic)按1:1的摩尔比混合在四氢呋喃溶剂中，加入到三口烧瓶，在n2条件下，升温到65℃反应12小时；旋蒸除去溶剂，最后在60℃的真空烘箱中干燥过夜，即得。

25、本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体。

26、本发明的第三个方面，提供了上述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体在抗紫外线、抗菌、防污涂层领域中的应用。

27、本发明的原理：

28、本发明中，以侧氨基聚二甲基硅氧烷(pdms)、吲哚-5-甲醛(ic)为原料，通过席夫碱反应获得侧吲哚基聚二甲基硅氧烷(ic-pdms)。通过三唑啉二酮(tad)与ic-pdms之间的点击反应合成共价交联的有机硅弹性体。吲哚基团赋予弹性体优异的抗紫外线和抗菌、防污性能。

29、本发明的有益效果

30、(1)本发明的侧吲哚基聚二甲基硅氧烷，通过醛基和氨基之间的席夫碱缩合反应合成，方法简单，丰富了聚二甲基硅氧烷的侧链官能团种类。

31、(2)本发明的基于tad-吲哚点击反应制备的有机硅弹性体反应条件简单，固化速度快、选择性高、无需催化剂，无后处理过程，同时吲哚基团的引入赋予弹性体材料优异的抗紫外线、抗菌、防污功能。

32、(3)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。

技术特征：

1.一种基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧吲哚基聚二甲基硅氧烷中的吲哚基和tad的摩尔比为6:1-3。

3.如权利要求1所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧吲哚基聚二甲基硅氧烷的制备方法，包括：将5-醛基吲哚、侧氨基聚二甲基硅氧烷和溶剂混合均匀后，在氮气条件下反应，反应完成后减压去除溶剂，真空干燥，即得。

4.如权利要求3所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷的结构单元通式为：

5.如权利要求3所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷的氨值为0.6或1.0。

6.如权利要求3所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000cst、6800cst或10000cst。

7.如权利要求3所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷、吲哚-5-甲醛的摩尔比为1:1-1.1。

8.如权利要求3所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法，其特征在于，所述侧氨基聚二甲基硅氧烷与5-醛基吲哚的反应条件为30-70℃反应6-12h；或，65℃下反应12h。

9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体。

10.权利要求9所述的基于三唑啉二酮-吲哚点击反应的有机硅弹性体在抗紫外线、抗菌、防污涂层领域中的应用。

技术总结
本发明属于智能有机硅高分子材料领域，提供了一种基于三唑啉二酮‑吲哚点击反应的有机硅弹性体制备方法与应用，包括以下步骤：本发明侧氨基聚二甲基硅氧烷、吲哚‑5‑甲醛(IC)为原料，通过席夫碱反应制备侧吲哚基聚二甲基硅氧烷。以三唑啉二酮(TAD)为交联剂，制备了一种基于TAD‑吲哚点击反应的共价交联有机硅弹性体，具有优异的抗紫外线能力，可以作为抗紫外线涂层应用在紫外防护领域。同时，吲哚基的存在赋予其抗菌、防污性能。与以往报道的共价交联有机硅弹性体相比，该TAD‑吲哚点击反应的有机硅弹性体固化反应速度快，选择性高，不需要温度、催化剂等外在条件，为有机硅弹性体的制备提供了一种新的交联固化方式。

技术研发人员：刘月涛,赵素素,刘雷,刘海龙,高传慧,李志波
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/21