硅氧烷三元共聚物及其制备方法
本公开的实施例涉及高分子材料，具体涉及硅氧烷三元共聚物及其制备方法。
背景技术：
1、聚二甲基硅氧烷因具有柔顺的硅氧烷主链、较低的玻璃化转变温度和较好的成膜性能，已被广泛用于渗透汽化、有机蒸气分离及溶剂分离等膜分离领域。目前，高性能硅氧烷分离膜材料通常以聚二甲基硅氧烷或其二元改性共聚物为基础，通过调节侧基结构、交联密度或复合膜结构来改善膜材料的溶解选择性、渗透通量和运行稳定性。
2、然而，实践中发现，当基于上述聚二甲基硅氧烷作为高性能分离膜材料时，经常会存在如下技术问题：
3、聚二甲基硅氧烷虽然具有较好的链段柔顺性和亲有机特性，但在非极性或弱极性有机溶剂中容易发生明显溶胀，导致制备的膜层尺寸稳定性、选择性保持能力和长期运行稳定性不足。含氟硅氧烷结构单元能够降低材料表面能并改善耐溶剂性，但单纯引入含氟侧基时，聚合物与部分有机相之间的相容性和成膜加工适应性仍有一定限制；长链烷基侧基有利于增强疏水亲有机特性和有机相相容性，但若缺少含氟结构单元的协同调控，又难以有效抑制有机溶剂引起的过度溶胀，造成制备膜的效果较差；现有二元硅氧烷共聚物通常侧重于单一性能提升，难以同时兼顾低表面能、耐溶剂溶胀性、亲有机相容性和后续交联成膜能力，造成使用的效果较差。
4、该背景技术部分中所公开的以上信息仅用于增强对本发明构思的背景的理解，并因此，其可包含并不形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
2、本公开的一些实施例提出了硅氧烷三元共聚物及其制备方法，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。
3、第一方面，本公开的一些实施例提供了一种硅氧烷三元共聚物，其特征在于，上述硅氧烷三元共聚物包括聚硅氧烷主链以及位于上述聚硅氧烷主链两端的二甲基乙烯基硅基端基；上述聚硅氧烷主链由二甲基硅氧烷结构单元、甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元和甲基辛基硅氧烷结构单元无规共聚形成；以上述二甲基硅氧烷结构单元、上述甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元和上述甲基辛基硅氧烷结构单元的总摩尔量为100%计，上述二甲基硅氧烷结构单元的含量为40~90mol%，上述甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元的含量为5~35mol%，上述甲基辛基硅氧烷结构单元的含量为5~25mol%；上述硅氧烷三元共聚物的数均分子量mn为40000~180000g/mol；上述硅氧烷三元共聚物的分子量分布指数处于的范围为1.7~2.4。
4、第二方面，本公开的一些实施例提供了一种硅氧烷三元共聚物的制备方法，上述硅氧烷三元共聚物的制备方法是用于制备如上述第一方面中所描述的硅氧烷三元共聚物，包括：在惰性气体保护和无水条件下，制备包含八甲基环四硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和四甲基四辛基环四硅氧烷的单体混合液；控制上述单体混合液的温度至50~65℃；加入催化剂，以及进行开环聚合反应，得到聚合反应液；向上述聚合反应液中加入四甲基二乙烯基二硅氧烷进行端基封端反应，得到封端后的反应液；对上述封端后的反应液进行冷却处理，得到冷却反应液；向上述冷却反应液加入淬灭试剂，以进行淬灭处理，得到淬灭处理后的反应液；用水将淬灭处理后的反应液进行洗涤处理，至水相呈中性，分离得到有机相；对上述有机相进行减压脱除挥发物处理，得到硅氧烷三元共聚物，其中，上述硅氧烷三元共聚物为α,ω-二乙烯基封端的聚（二甲基硅氧烷-共-甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷-共-甲基辛基硅氧烷）。
5、本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的硅氧烷三元共聚物，可以在低表面能、耐溶剂溶胀性、疏水亲有机性和加工成膜性之间取得较好的平衡，适合作为渗透汽化复合膜选择性分离层的基础聚合物，有利于提升硅氧烷材料在有机溶剂分离、共沸体系分离及高稳定性膜材料领域中的应用适应性。具体来说，造成在低表面能、耐溶剂溶胀性、疏水亲有机性和加工成膜性之间难以较好平衡，硅氧烷材料在有机溶剂分离、共沸体系分离及高稳定性膜材料领域中的应用适应性较差的原因在于：聚二甲基硅氧烷虽然具有较好的链段柔顺性和亲有机特性，但在非极性或弱极性有机溶剂中容易发生明显溶胀，导致制备的膜层尺寸稳定性、选择性保持能力和长期运行稳定性不足。含氟硅氧烷结构单元能够降低材料表面能并改善耐溶剂性，但单纯引入含氟侧基时，聚合物与部分有机相之间的相容性和成膜加工适应性仍有一定限制；长链烷基侧基有利于增强疏水亲有机特性和有机相相容性，但若缺少含氟结构单元的协同调控，又难以有效抑制有机溶剂引起的过度溶胀，造成制备膜的效果较差；现有二元硅氧烷共聚物通常侧重于单一性能提升，难以同时兼顾低表面能、耐溶剂溶胀性、亲有机相容性和后续交联成膜能力，造成使用的效果较差。基于此，本公开的一些实施例的硅氧烷三元共聚物包括聚硅氧烷主链以及位于上述聚硅氧烷主链两端的二甲基乙烯基硅基端基；上述聚硅氧烷主链由二甲基硅氧烷结构单元、甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元和甲基辛基硅氧烷结构单元无规共聚形成；以上述二甲基硅氧烷结构单元、上述甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元和上述甲基辛基硅氧烷结构单元的总摩尔量为100%计，上述二甲基硅氧烷结构单元的含量为40~90mol%，上述甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元的含量为5~35mol%，上述甲基辛基硅氧烷结构单元的含量为5~25mol%；上述硅氧烷三元共聚物的数均分子量mn为40000~180000g/mol；上述硅氧烷三元共聚物的分子量分布指数处于的范围为1.7~2.4。也因为引入了甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷结构单元，其表面能可降至15mn/m以下，而非传统pdms的22mn/m左右，由此弥补了传统pdms分子间作用力弱、缺乏低表面能功能基团的缺陷，进而改善其耐非极性溶剂溶胀性，使其可适配苛刻油性环境及极端疏油应用。还因为同步引入了甲基辛基硅氧烷结构单元，而非仅保留pdms单一分子结构，所以有效改善了聚合物与多种有机溶剂的相容性，打破了其在溶剂分离等领域的应用限制。又因为该三元共聚物并非仅引入一种功能改性基团，而是同时整合氟基团与长链烷基的优势，实现了超低表面能、优异耐溶剂性与良好有机相容性的协同提升，克服了现有二元共聚物的短板。与聚二甲基硅氧烷相比，所制备的硅氧烷三元共聚物在保持良好成膜性和链段柔顺性的基础上，能够降低聚合物在有机溶剂中的过度溶胀倾向，提高材料在高浓度有机溶剂或长周期溶剂分离环境中的尺寸稳定性和性能保持能力。与单纯含氟硅氧烷聚合物相比，甲基辛基硅氧烷结构单元的引入有利于改善聚合物与有机相之间的相容性，提升后续涂覆和交联成膜过程中的加工适应性。通过八甲基环四硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和四甲基四辛基环四硅氧烷的开环共聚，并配合乙烯基封端剂调控分子量和端基结构，能够在较温和条件下制备具有特定组成范围、分子量范围和分子量分布的硅氧烷三元共聚物。该方法有利于实现含氟侧基和长链烷基侧基在同一聚硅氧烷主链中的协同引入，克服现有二元硅氧烷共聚物难以同时兼顾耐溶剂性、亲有机性、组成可调性和后续交联成膜适应性的不足。由此，可以在低表面能、耐溶剂溶胀性、疏水亲有机性和加工成膜性之间取得较好的平衡，适合作为渗透汽化复合膜选择性分离层的基础聚合物，有利于提升硅氧烷材料在有机溶剂分离、共沸体系分离及高稳定性膜材料领域中的应用适应性。