CN106519238A - 一种大分子硅烷偶联剂的合成方法 - Google Patents

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李妃文
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Abstract

目前工业上广泛使用的催化体系为铂的配合物和负载体，但存在两个主要的缺点：一是铂的价格昂贵，催化剂回收困难；二是当Si上连接有供电子基团或不饱和键上连接有强吸电子基团时不能进行有效的硅氢加成。本发明采用聚乙二醇作为络合剂，将铂负载到硅胶上，制得一种非常有效的固载型铂催化剂，并运用正交实验设计，研究出含氢硅油与乙烯基三甲氧基氢硅烷硅加成反应的最佳反应条件是：含氢硅油中硅氢键与乙烯基三甲氧基硅烷中碳碳双键的摩尔比为1:1，反应温度为70℃，催化剂用量为0.1g。在这个条件下，又进行了三次平行实验，乙烯基三甲氧基硅烷的转化率可达81.42％。

Description

一种大分子硅烷偶联剂的合成方法
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其涉及一种大分子硅烷偶联剂的合成方法。
背景技术
近些年，硅烷偶联剂在许多领域得到广泛应用。如用作非交联聚合物体系的交联固化剂，使其实现常温固化；用于材料表面改性，赋予防静电、防霉、防臭、抗凝血及生理惰性等性能；用于异种基体间的弹性桥联剂，即改善两者不同化学性能材料的豁接性，达到提高制品的机械、电绝缘、抗老化及憎水等综合性能的目的。传统的硅烷偶联剂为小分子链，在对纤维或者无机粉末填料进行表面改性时需要较多的偶联剂，而且在有机树脂或者聚合物基体中改性过的无机粉体仍然有部分团聚的现象。大分子链的硅烷偶联剂则可以提高偶联剂的使用效率和拓宽偶联剂的适用领域。
中国发明专利申请CN101260190A公开了一种多官能度聚硅氧烷的制备方法。该方法可克服现有硅烷偶联剂存在的缺陷，提供每个链节含有三个烷氧基或端基含有三个烷氧基，表面处理效果好，耐热性高的长分子链多官能度聚硅氧烷偶联剂的制备方法。该方法通过在弱极性溶剂的体系中，聚硅氧烷的侧基或端基官能团与三烷氧基硅烷在铂系催化剂作用下发生硅氢加成反应。
硅氢加成反应是指含有Si-H键的有机硅化合物与不饱和化合物(如C＝C或C≡C)在一定条件下进行的硅氢加成反应。自1947年Sommer等人发现该反应以来，人们已进行了大量的研究工作，并取得了很多重要成果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大分子硅烷偶联剂的合成方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种大分子硅烷偶联剂的合成方法，包括以下步骤：
S1、准备实验所需主要原料：乙烯基三甲氧基硅烷50g，0.2％的含氢硅油，正己烷50g，Pt-PEG-SiO 0.1g；
S2、实验部分：将已除水含氢硅油50g、正己烷50g、Pt-PEG-SiO0.1g加入500ml三口烧瓶中升温至70℃后滴加14.8g乙烯基三甲氧基硅烷继续回流反应10h；反应结束分离出催化剂后减压蒸馏得无色透明产物；
S3、最佳反应条件的确定：通过检测乙烯基三甲氧基中的乙烯基基团的转化率来判定实验的反应程度,在同等条件下，进行三次平行实验，乙烯基三甲氧基硅烷的转化率可达81.42％。
优选地，所述乙烯基三甲氧基硅烷采用广州双桃精细化工的产品。
优选地，所述0.2％含氢硅油采用浙江润和有机硅新材料有限公司的产品。
优选地，所述正己烷采用上海郡马科技有限公司的产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用聚乙二醇作为络合剂，将铂负载到硅胶上，制得一种非常有效的固载型铂催化剂，并运用正交实验设计，研究出含氢硅油与乙烯基三甲氧基氢硅烷硅加成反应的最佳反应条件是：含氢硅油中硅氢键与乙烯基三甲氧基硅烷中碳碳双键的摩尔比为1:1，反应温度为70℃，催化剂用量为0.1g。在这个条件下，又进行了三次平行实验，乙烯基三甲氧基硅烷的转化率可达81.42％。
附图说明
图1为本发明提出的大分子硅烷偶联剂的合成方法在进行时的峰值图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种大分子硅烷偶联剂的合成方法，包括以下步骤：
1实验
1.1实验所需主要原料
乙烯基三甲氧基硅烷，广州双桃精细化工；0.2％含氢硅油，浙江润和有机硅新材料有限公司；正己烷，上海郡马科技有限公司；Pt-PEG-SiO，自制[3]。
1.2实验部分
将已除水含氢硅油50g，正己烷50g，0.1gPt-PEG-SiO，加入500ml三口烧瓶中升温至70℃后滴加14.8g乙烯基三甲氧基硅烷继续回流反应10h。反应结束分离出催化剂后减压蒸馏得无色透明产物。
1.3最佳反应条件的确定
如表1为正交实验结果数据统计表，A为反应温度，B为催化剂用量，C为反应物摩尔比。通过检测乙烯基三甲氧基中的乙烯基基团的转化率来判定实验的反应程度。由表1的数据可以看出实验6的反应条件最为理想。在这个条件下，又进行了三次平行实验，乙烯基三甲氧基硅烷的转化率可达81.42％。
表1正交实验结果
2结果与讨论
利用傅立叶红外光谱对含氢硅油、乙烯基三甲氧基硅烷及合成的产物进行表征，结果见图1。2964、2841cm-1处为C-H的伸缩振动吸收峰,2163cm-1处为Si-H的伸缩振动吸收峰,1462cm-1和1409cm-1处为C-H的对称和不对称弯曲振动峰,1100～1020cm-1处为Si-O-Si键的特征吸收峰。1600cm-1处有一峰,为乙烯基三甲氧基硅烷中C＝C的特征吸收峰；在2163cm-1处峰的强度明显比含氢硅油谱图中相应峰的强度小,而2964cm-1处的峰比含氢硅油谱图中的相应峰强,并且在1600cm-1附近没有出现吸收峰，这些峰的变化也表明Si-H键与C＝C双键发生了硅氢加成反应，且采用减压蒸馏的形式可将未反应完全的乙烯基三甲氧基硅烷除去。
3结论
由实验数据与结构表征我们可以得出，本文合成的大分子多官能度偶联剂的最佳反应条件为：含氢硅油中硅氢键与乙烯基三甲氧基硅烷中碳碳双键的摩尔比为1:1，反应温度为70℃，催化剂用量为0.1g。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大分子硅烷偶联剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备实验所需主要原料：乙烯基三甲氧基硅烷50g，0.2％的含氢硅油，正己烷50g，Pt-PEG-SiO 0.1g；
S2、实验部分：将已除水含氢硅油50g、正己烷50g、Pt-PEG-SiO0.1g加入500ml三口烧瓶中升温至70℃后滴加14.8g乙烯基三甲氧基硅烷继续回流反应10h；反应结束分离出催化剂后减压蒸馏得无色透明产物；
S3、最佳反应条件的确定：通过检测乙烯基三甲氧基中的乙烯基基团的转化率来判定实验的反应程度,在同等条件下，进行三次平行实验，乙烯基三甲氧基硅烷的转化率可达81.42％。
2.根据权利要求1所述的一种大分子硅烷偶联剂的合成方法，其特征在于，所述乙烯基三甲氧基硅烷采用广州双桃精细化工的产品。
3.根据权利要求1所述的一种大分子硅烷偶联剂的合成方法，其特征在于，所述0.2％含氢硅油采用浙江润和有机硅新材料有限公司的产品。
4.根据权利要求1所述的一种大分子硅烷偶联剂的合成方法，其特征在于，所述正己烷采用上海郡马科技有限公司的产品。
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