CN101074283A - 一种羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是指一种化工技术领域，尤其是指一种羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法。以羟基封端的聚二甲基硅氧烷，甲基苯基环硅氧烷与四甲基氢氧化铵为原料，选取不同的比例，通过缩聚反应，在反应过程中控制一定的反应时间与温度，并且分步骤进行反应，选择不同的温度与反应时间，可制备羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷。与传统的碱催化环硅氧烷制备羟基封端聚硅氧烷相比，本发明提供的方法为均相反应，反应条件温和，易控制的优点。依本发明所制备的产品在医疗、建筑等行业中具有广阔的用途。

Description

一种羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体是一种羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法。
背景技术
聚硅氧烷具有优异的耐热、耐寒、耐臭氧以及电性能好，生理惰性等性能，在航空及航天、电子电气、交通运输、机械、建筑、医疗卫生等领域得到广泛应用，已成为重要的有机硅高分子材料之一。众所周知，聚二甲基硅氧烷是当前市场上最主要的有机硅材料品种，但是，聚甲基苯基硅氧烷由于苯基的引入，在材料的耐高、低温性能、阻尼性能、耐辐射性能以及和有机材料的相容性等方面均优于聚二甲基硅氧烷，因此具有更广阔的应用前景。而羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷不仅本身具有直接应用市场，而且是制备聚甲基苯基硅氧烷材料最重要的原料之一，因而，制取羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷成为国内外竞相研制开发的技术之一。
羟基封端聚硅氧烷常用的制备方法有二官能氯硅烷的水解缩聚，碱催化或酸催化下的环硅氧烷与水的平衡聚合法，以及含卤素、烷氧基、酰氧基等硅官能硅氧烷的水解法等。有人以甲基苯基二乙氧基硅烷水解物与八甲基环四硅氧烷共缩聚后，采用水蒸汽降解，得到高苯基含量羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷。
在传统的以碱催化环硅氧烷制备羟基封端的聚硅氧烷方法中，多采用水作为封端剂。由于水为无机物，聚硅氧烷为有机相，两者不互溶，反应为异相反应，难以控制反应程度。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提出了一种更为方便、实用的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷可用通式
Figure A20071006859500041
表示，其中，n，m为聚合度，n＝1-30，m＝1-10，其特征在于它是按下述步骤进行的：
(1)按照配比为：羟基封端聚二甲基硅氧烷    50％-95％
甲基苯基环硅氧烷    5％-50％
四甲基氢氧化铵      上述两种组分总重量的0.01％-0.1％称量羟基封端聚二甲基硅氧烷，甲基苯基环硅氧烷和四甲基氢氧化铵硅醇盐投入到装有搅拌、温度计、回流冷凝器的反应器中；
(2)升温至60-80℃，搅拌20-30min，四甲基氢氧化铵硅醇盐完全溶解；
(3)升温至90-110℃，反应2-10h；
(4)升温至160-170℃，维持0.5-2h；
(5)升温，开动真空泵，在170-250℃/5-10mmHg下持续0.5-2小时，将反应中产生的低沸物脱除，得到羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷。
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，所述的羟基封端聚二甲基硅氧烷的通式为HO(SiMe2O)nH表示，其中，n为聚合度，n＝4-20。
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，所述的甲基苯基环硅氧烷是1，3，5-三甲基-1，3，5-三苯基环三硅氧烷、1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四苯基环四硅氧烷、甲基苯基环五硅氧烷中的一种或其中两种或三种的混合物。
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，所述的四甲基氢氧化铵是以硅醇盐形式加入。
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，上述配比为：
羟基封端聚二甲基硅氧烷    60％-75％
甲基苯基环硅氧烷          5％-40％
四甲基氢氧化铵            上述两种组分总重量的0.01％-0.1％
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于升温至90-110℃，反应4-6h。
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于升温至160--170℃，维持约1h。
作为优选，上述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于，开动真空泵后，在195-205℃/10mmHg下持续约1小时。
本发明以羟基封端聚二甲基硅氧烷、甲基苯基环硅氧烷和四甲基氢氧化铵为原料，制备羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的方法。前两者的重量含量分别为50％-95％，4％-50％，四甲基氢氧化铵的含量为前两者总重量的0.01％-0.1％。本发明所述的羟基封端聚二甲基硅氧烷可用通式HO(SiMe2O)nH表示。其中，n为聚合度，n＝4-20；所述的甲基苯基环硅氧烷可以是1，3，5-三甲基-1，3，5-三苯基环三硅氧烷，简称甲基苯基环三硅氧烷，也可以是1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四苯基环四硅氧烷(简称甲基苯基环四硅氧烷)，或者是甲基苯基混合环硅氧烷，如甲基苯基环三硅氧烷、甲基苯基环四硅氧烷、甲基苯基环五硅氧烷的混合物；四甲基氢氧化铵以硅醇盐的形式加入。
本发明的制备工艺包括以下步骤：(1)按照一定配比称量羟基封端聚二甲基硅氧烷，甲基苯基环硅氧烷和四甲基氢氧化铵硅醇盐投入到装有搅拌、温度计、回流冷凝器的反应器中。(2)升温至60-80℃，搅拌20-30min，四甲基氢氧化铵硅醇盐完全溶解，整个反应体系为均相透明。(3)升温至90-110℃，反应2-10h，以4-6h为最佳。(4)升温至160-170℃，维持0.5-2h，以1h为最佳，使四甲基氢氧化铵分解完全。(5)升温，开动真空泵，在170-250℃/5-10mmHg下持续0.5-2h，以200℃/10mmHg下1h为最佳，将反应中产生的低沸物脱除，得到羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷。图1为羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的红外图谱。
从图1可以看出，3600cm-1处的吸收峰为硅羟基的吸收峰，1590cm-1处的吸收峰为硅苯基的吸收峰，1250cm-1处的吸收峰为硅甲基的吸收峰，1030-1120cm-1处的吸收峰为硅氧硅键的吸收峰，证实所制备的产物为羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷。
有益效果：本发明采用低分子量的羟基封端的聚二甲基硅氧烷为封端剂，在反应温度下，反应体系为均相体系，反应条件温和，易控制，而可获得满意的反应收率及产品性能。
附图说明
图1为羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的红外图谱
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：在装有搅拌、回流冷凝器以及温度计的500ml三口反应瓶中，加入200g羟基封端聚二甲基硅氧烷(聚合度为6，羟基含量为7％。)，50g甲基苯基环硅氧烷(甲基苯基环三硅氧烷含量为38％，甲基苯基环四硅氧烷含量为47％，甲基苯基环五硅氧烷含量为15％)，0.5g四甲基氢氧化铵硅醇盐(四甲基氢氧化铵在硅醇盐中的含量为5％)。搅拌下升温至70℃，维持30min。升温至105℃，反应6h。反应结束后，将反应体系升温至170℃，维持1h，将四甲基氢氧化铵分解。在180℃/5mmHg下脱除低沸物1h。得到透明羟基封端聚甲基苯基硅氧烷237.5g，羟基含量为5.2％，甲基苯基硅氧链节的重量含量为20.7％。产率为95％。
实施例二：在装有搅拌、回流冷凝器以及温度计的500ml三口反应瓶中，加入200g羟基封端聚二甲基硅氧烷(聚合度为20，羟基含量为2％。)，10g甲基苯基环三硅氧烷，4.2g四甲基氢氧化铵硅醇盐(四甲基氢氧化铵在硅醇盐中的含量为5％)。搅拌下升温至70℃，维持30min。升温至105℃，反应10h。反应结束后，将反应体系升温至170℃，维持0.5h，将四甲基氢氧化铵分解。在200℃/10mmHg下脱除低沸物1h。得到透明羟基封端聚甲基苯基硅氧烷189g，羟基含量为1.6％，甲基苯基硅氧链节的重量含量为5.20％。产率为90.5％。
实施例三：在装有搅拌、回流冷凝器以及温度计的500ml三口反应瓶中，加入150g羟基封端聚二甲基硅氧烷(聚合度为13，羟基含量为3.4％。)，150g甲基苯基环四硅氧烷，3g四甲基氢氧化铵硅醇盐(四甲基氢氧化铵在硅醇盐中的含量为5％)。搅拌下升温至70℃，维持30min。升温至105℃，反应3h。反应结束后，将反应体系升温至170℃，维持1h，将四甲基氢氧化铵分解。在250℃/8mmHg下脱除低沸物0.5h。得到透明羟基封端聚甲基苯基硅氧烷290g，羟基含量为1.5％，甲基苯基硅氧链节的重量含量为51.5％。产率96.7％。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于上述实施例，还可以许多的操作组合。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有情形，均应当认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷可用通式
Figure A2007100685950002C1
表示，其中，n，m为聚合度，n＝1-30，m＝1-10，其特征在于它是按下述步骤进行的：
(1)按照配比为：羟基封端聚二甲基硅氧烷          50％-95％
               甲基苯基环硅氧烷                5％-50％
               四甲基氢氧化铵                  上述两种组分总重量的0.01-0.1％称量羟基封端聚二甲基硅氧烷，甲基苯基环硅氧烷和四甲基氢氧化铵硅醇盐投入到装有搅拌、温度计、回流冷凝器的反应器中；
(2)升温至60-80℃，搅拌20-30min，四甲基氢氧化铵硅醇盐完全溶解；
(3)升温至90-110℃，反应2-10h；
(4)升温至160-170℃，维持0.5-2h；
(5)升温，开动真空泵，在170-250℃/5-10mmHg下持续0.5-2小时，将反应中产生的低沸物脱除，得到羟基封端的聚甲基苯基硅氧烷。
2、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于所述的羟基封端聚二甲基硅氧烷的通式为HO(SiMe2O)nH表示，其中，n为聚合度，n＝4-20。
3、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于所述的甲基苯基环硅氧烷是1，3，5-三甲基-1，3，5-三苯基环三硅氧烷、1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四苯基环四硅氧烷、甲基苯基环五硅氧烷中的一种或其中两种或三种的混合物。
4、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于四甲基氢氧化铵是以硅醇盐形式加入。
5、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在
羟基封端聚二甲基硅氧烷          60％-75％
甲基苯基环硅氧烷                5％-40％
四甲基氢氧化铵                  上述两种组分总重量的0.01％-0.1％。
6、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于升温至90-110℃，反应4-6h。
7、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于升温至160--170℃，维持约1h。
8、根据权利要求1所述的羟基封端聚甲基苯基硅氧烷的制备方法，其特征在于，开动真空泵后，在195-205℃/10mmHg下持续约1小时。
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