CN105384934A - 一种端含氢硅油的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端含氢硅油的制备方法。该方法是采用1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷(M^HM^H)为封端剂和二甲基混合环硅氧烷(DMC)或八甲基环四硅氧烷(D4)为原料，在固体超强酸的催化下，加热到50~100℃进行调聚反应，回流反应4~8h后，制备得到端含氢硅油。与传统的硫酸催化制备端含氢硅油相比，本发明采用固体超强酸为催化剂，催化效果好，可重复使用，制备过程中不需要中和、水洗，整个制备过程所用时间短，且有望实现连续法工业化生产，生产效率高。

Description

一种端含氢硅油的制备方法

技术领域

本发明涉及一种端含氢硅油的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

端含氢硅油是指由活性氢封端的聚硅氧烷，作为生产有机硅改性嵌段或接枝共聚物的关键起始原料和重要的有机硅中间体，端基含氢硅油较侧链型含氢聚硅氧烷易于进行改性分子的设计，且反应生成的化学键比较稳定。双端型含氢聚硅氧烷主要用于有机聚合物的嵌段共聚改性，单端型含氢聚硅氧烷则用于接枝改性。

以端氢硅油为起始原料，通过硅氢化加成反应，引入各种反应性有机官能基，如氨基、环氧基、羟基、巯基、甲基丙烯酰氧基等，得到的活性硅油是制备改性有机聚合物的关键起始原料或反应中间体。利用引入的有机官能基的较大反应活性，可将聚硅氧烷的某些特性引入到有机聚合物中，达到改性的目的来这方面的研究蓬勃发展，已成为有机硅发展的重要趋势。

端氢基聚硅氧烷是由1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷(M^HM^H)与环状或线状的聚二甲基硅氧烷低聚物通过平衡反应制得；而在调聚过程中所选的催化剂对反应条件、反应工艺都有很大的影响。现有技术中制备端氢基聚硅氧烷是采用浓硫酸作为催化剂，再加碳酸钠中和，过滤，整个制备过程所用时间较长，不易实现连续法工业化生产，生产效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种端含氢硅油的制备方法，在1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷(M^HM^H)与环状或线状的聚二甲基硅氧烷低聚物反应过程中加入固体超强酸作为催化剂，反应条件温和、反应工艺简单，作为催化剂的固体超强酸可以重复循环使用。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种端含氢硅油的制备方法，具体步骤为：按照一定配比称量1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷（M^HM^H)、二甲基混合环硅氧烷(DMC)或八甲基环四硅氧烷(D4)、固体超强酸于带有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的500mL三口瓶中，搅拌下升温，控制温度在50～100℃下反应4～8h，经抽滤将产物与固体催化剂分离，于-0.098MPa下逐步升温至160℃，除去低沸物，得到无色透明的油状物端含氢硅油。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述原料的重量份数为：1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷与二甲基混合环硅氧烷或D4的总重量为100份，1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷为5～90份，余下为二甲基混合环硅氧烷或D4，固体超强酸为3～6份。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述的1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷(M^HM^H)的含氢量为1.49%。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述的固体超强酸为SO₄ ^-2/TiO₂、SO₄ ^-2/ZrO₂、SO₄ ^-2/Fe₂O_3、SO₄ ^-2/TiO₂-Fe₂O₃、SO₄ ^-2/ZrO₂-Fe₂O₃中的一种。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述的最适宜反应温度为60～90℃。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述的最佳反应时间为5～7h。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述的反应产物端含氢硅油的粘度范围可控制在20～180cp。

作为优选，上述的端含氢硅油的制备方法，所述的反应产物端含氢硅油含氢量为0.2～1.0%。

本发明的优点在于：在酸碱催化作用的研究中，超强酸以其非凡的酸强度能使许多难以进行的化学反应在很温和的条件下进行，已成为催化领域研究的热点。固体超强酸本身是一种清洁无污染催化剂，在工业上有很好的应用前景。无论从减少腐蚀，消除污染角度，或从改进工艺，提高产品质量角度，固体超强酸都都优于其他酸催化剂。相对于液体酸催化剂来讲，固体超强酸催化效果较好，对设备无腐蚀性，对环境危害小，与产品容易分离，可重复使用，在本发明制备含氢硅油过程中不需要中和、水洗，整个制备过程所用时间短，作为催化剂的固体超强酸可以重复循环使用，且有望实现连续法工业化生产，生产效率高。

具体实施例

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例一：向带有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的500mL三口瓶中加入原料10gM^HM^H、180gDMC及12.0gSO₄ ^-2/TiO₂为催化剂，搅拌下升温至50℃下反应1h，再继续升温至70℃，聚合4h，滤掉固体催化剂，-0.098MPa下逐步升温至160℃，除去低沸物。得到无色透明的油状物端含氢硅油，粘度为15cp，催化剂可重复使用10次，粘度变化在10%以内。

实施例二：向带有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的500mL三口瓶中加入原料10gM^HM^H、180gDMC及12.0gSO₄ ^-2/TiO₂-Fe₂O₃为催化剂，搅拌下升温至50℃下回流反应1h，再继续升温至80℃，聚合5h，滤掉固体催化剂，-0.098MPa下逐步升温至160℃，除去低沸物。得到无色透明的油状物端含氢硅油，粘度为15.4cp，催化剂可重复使用10次左右，粘度变化在10%以内。

实施例三：向带有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的500mL三口瓶中加入原料10gM^HM^H、180gDMC及12.0gSO₄ ^-2/Fe₂O₃为催化剂，搅拌下升温至50℃下回流反应1h，再继续升温至90℃，聚合5h，滤掉固体催化剂，-0.098MPa下逐步升温至160℃，除去低沸物。得到无色透明的油状物端含氢硅油，粘度为15.8cp，催化剂可重复使用10次左右，粘度变化在10%以内。

实施例四：向带有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的500mL三口瓶中加入原料10gM^HM^H、180gDMC及12.0gSO₄ ^-2/ZrO₂-Fe₂O₃为催化剂，搅拌下升温至50℃下回流反应1h，再继续升温至90℃，聚合5h，滤掉固体催化剂，-0.098MPa下逐步升温至160℃，除去低沸物。得到无色透明的油状物端含氢硅油，粘度为16.1cp，催化剂可重复使用10次左右，粘度变化在10%以内。

本发明不限于上述实施例，还可以有许多操作的组合。本领域的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)

1.一种端含氢硅油的制备方法，其特征在于：具体步骤为：按照一定配比称量1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷、二甲基混合环硅氧烷或八甲基环四硅氧烷、固体超强酸于带有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的500mL三口瓶中，搅拌下升温，控制温度在50～100℃下反应4～8h，经抽滤将产物与固体催化剂分离，于-0.098MPa下逐步升温至160℃，除去低沸物，得到无色透明的油状物端含氢硅油。

2.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述原料的重量份数为：1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷与二甲基混合环硅氧烷或八甲基环四硅氧烷的总重量为100份，1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷为5～90份，余下为二甲基混合环硅氧烷或八甲基环四硅氧烷，固体超强酸为3～6份。

3.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述的1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷的含氢量为1.49%。

4.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述的固体超强酸为SO₄ ^-2/TiO₂、SO₄ ^-2/ZrO₂、SO₄ ^-2/Fe₂O_3、SO₄ ^-2/TiO₂-Fe₂O₃、SO₄ ^-2/ZrO₂-Fe₂O₃中的一种。

5.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述的最适宜反应温度为60～90℃。

6.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述的最佳反应时间为5～7h。

7.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述的反应产物端含氢硅油的粘度范围可控制在20～180cp。

8.根据权利1所述的端含氢硅油的制备方法，其特征在于：所述的反应产物端含氢硅油含氢量为0.10%～1.40%。