CN105732985A - 一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法 - Google Patents

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胡文斌
张蔚欣
廖列文
龙湘南
朱贵有
谢慧琳
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Abstract

本发明属于化学工程技术领域，以及属于有机硅化学技术领域；涉及一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法。本发明采用硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法，在平行反应中反应釜加入烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和改性介孔二氧化硅铂催化剂，待经过活化反应后，缓慢滴加七甲基三硅氧烷；其中，七甲基三硅氧烷转化率高达88.7％，铂催化剂的选择性高达86.5％；本次发明制备改性介孔二氧化硅负载铂催化剂方法简单、环保、节能，反应活性良好，重复使用7次后，反应活性基本不变；反应条件温和，所得有机硅增稠剂表面张力低至18.22mN/m，其他参数指标均良好。

Description

一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法
技术领域
本发明涉及化学工程技术领域，以及属于有机硅化学技术领域，涉及一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法。
背景技术
有机硅表面活性剂是一种淡黄色粘稠液体，包括Si-C键聚合物和Si-O-C型聚合物，其分子式上含有的亲水和疏水基团能有效改变液体的表面张力和两相间界面张力，因此可以用作聚氨酯泡沫塑料的匀泡剂、汽车领域的润滑剂和油墨的消泡剂，在日常生活、航空领域和新材料领域等方面展现出宽阔的应用前景。
目前，合成有机硅表面活性剂的催化剂有铂、钯、镍等过度金属的化合物，且大多数为液体催化剂。反应结束后，催化剂常残留在表面活性剂中，影响其化学稳定性；且催化剂不易回收，违背了经济型化学的宗旨。故需要制备出一种催化性能好，循环使用次数多的催化剂迫在眉睫。
发明内容
本发明是一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
将介孔二氧化硅放入真空干燥箱真空干燥24h。
将干燥后的介孔二氧化硅加入到硅烷偶联剂KH570和甲苯的混合溶液中，氮气保护下反应8~12h，冷却至室温，过滤，丙酮抽滤后，干燥，即得改性后的介孔二氧化硅。
将改性后的二氧化硅溶解于无水乙醇中，加入一定量的氯铂酸异丙醇溶液，50~80℃回流5~8h，过滤，干燥，即得铂催化剂。
将烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，混合均匀，升温至60~80℃，保持20~30min。
缓慢滴加七甲基三硅氧烷于反应釜中，升温至90~100℃，保持2~4h；过滤后收集铂催化剂，干燥备用，所得溶液即为有机硅表面活性剂。
利用气相色谱法测定七甲基三硅氧烷你的转化率，氢谱核磁共振法测定铂催化剂的选择性。
作为优选条件，硅烷偶联剂KH570与甲苯的质量比为0.5:1。
作为优选条件，烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6、七甲基三硅氧烷和铂催化剂的摩尔比为0.7:1:0.005~1.0:1:0.005。
作为优选条件，活化温度为60~80℃。
作为优选条件，反应温度为90~100℃。
作为优选条件，反应时间为2~4h。
有益效果：（1）本发明采用一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂具有催化性能好、重复使用达7次且催化性能基本不变、容易回收等特点；（2）合成出的有机硅表面活性剂的色泽纯净，化学稳定性能好，表面张力低至18.22mN/m，七甲基三硅氧烷转化率高达88.7％；铂催化剂的选择性高达86.5％。
具体实施方式
通过以下具体实例对本发明作进一步说明。
实施实例一。
将一定比例的烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，升温至60℃，保持20min，缓慢滴加七甲基三硅氧烷至反应釜中；三者摩尔比为0.7:1:0.005，升温至80℃，保持2h；反应结束后，过滤得到铂催化剂，重复使用，所得溶液即为有机硅表面活性剂，七甲基三硅氧烷转化率为80.8％，铂催化剂选择性为77.6％。
实施实例二。
将一定比例的烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，升温至60℃，保持20min，缓慢滴加七甲基三硅氧烷至反应釜中；三者摩尔比为0.8:1:0.005，升温至90℃，保持2h；反应结束后，过滤得到铂催化剂，重复使用，所得溶液即为有机硅表面活性剂，七甲基三硅氧烷转化率为82.9％，铂催化剂选择性为81.2％。
实施实例三。
将一定比例的烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，升温至70℃，保持30min，缓慢滴加七甲基三硅氧烷至反应釜中；三者摩尔比为0.9:1:0.005，升温至90℃，保持2h；反应结束后，过滤得到铂催化剂，重复使用，所得溶液即为有机硅表面活性剂，七甲基三硅氧烷转化率为83.6％，铂催化剂选择性为81.2％。
实施实例四。
将一定比例的烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，升温至70℃，保持30min，缓慢滴加七甲基三硅氧烷至反应釜中；三者摩尔比为0.9:1:0.005，升温至90℃，保持2h；反应结束后，过滤得到铂催化剂，重复使用，所得溶液即为有机硅表面活性剂，七甲基三硅氧烷转化率为85.5％，铂催化剂选择性为82.9％。
实施实例五。
将一定比例的烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，升温至80℃，保持30min，缓慢滴加七甲基三硅氧烷至反应釜中；三者摩尔比为0.9:1:0.005，升温至90℃，保持2h；反应结束后，过滤得到铂催化剂，重复使用，所得溶液即为有机硅表面活性剂，七甲基三硅氧烷转化率为88.7％，铂催化剂选择性为86.5％。

Claims (8)

1.一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化剂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于通过下述方法进行：
1）采用硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂制备铂催化剂；
2）将介孔二氧化硅真空干燥24h；
3）加入到硅烷偶联剂KH570和甲苯的混合溶液中，氮气保护下反应8~12h，冷却至室温，过滤，丙酮抽滤后干燥即得改性后的介孔二氧化硅；
4）将改性后的二氧化硅溶解于无水乙醇中，加入一定量的氯铂酸异丙醇溶液，50~80℃回流5~8h，过滤，干燥，即得铂催化剂；
5）将烯丙醇聚环氧乙烷基醚F-6和铂催化剂加入到平行反应站反应釜中，混合均匀，升温至60~80℃，保持20~30min；
6）缓慢滴加七甲基三硅氧烷于反应釜中，升温至90~100℃，保持2~4h；过滤后收集铂催化剂，干燥备用，所得溶液即为有机硅增稠剂；
7）采用气相色谱法测定七甲基三硅氧烷的转化率；采用气相色谱内标法制作标准曲线，十二烷为内标物，测定条件：FID检测器；固定相聚二甲基硅氧烷；氮气作为载气；进样口和检测器温度为260℃；进样量为0.3μl；程序升温条件：50℃保持1min；30℃/min速率升高至260℃；保留1min；
8）采用氢谱核磁共振仪测定反应的选择性；测定条件：以四甲基硅烷TMS为内标物，氘代氯仿为溶剂作为条件测定反应的选择性。
2.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于采用硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂制备铂催化剂。
3.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于改性介孔二氧化硅负载铂催化剂通过过滤后至少可以重复使用7次，且催化活性基本不变。
4.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于采用无溶剂合成有机硅表面活性剂。
5.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于铂催化剂的选择性高达86.5％。
6.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于七甲基三硅氧烷的转化率高达88.7％。
7.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于合成有机硅表面活性剂的反应温度90~100℃，反应时间2～4h。
8.根据权利要求书1所述一种硅烷偶联剂改性介孔二氧化硅负载铂催化合成有机硅表面活性剂的方法，其特征在于有机硅表面活性剂的表面张力低至18.22mN/m。
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