CN108841000A - 一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法 - Google Patents
一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及封端聚醚的合成技术领域，具体涉及一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法；本发明采用乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚，其中的乙烯基二甲氧基硅烷具有吸电子特性，其能降低同一个硅原子上的甲氧基的水解活性，且又不会像三甲氧基活性过高；通过乙烯基三甲氧基硅烷封端改性的聚醚不仅活性较高，而且其固化时间较短，另外本发明所提供的聚醚的合成方法的生产工艺要求相对较低，胶体交联密度较小，适于推广；再者，通过乙烯基三甲氧基硅烷封端改性聚醚，降低了其表面张力，增加了聚合物对基材的润湿能力；改性后的聚醚的抗紫外线能力、耐候性强均大幅度得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及封端聚醚的合成技术领域，具体涉及一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法。
背景技术
分子中含有两个或两个以上活性基团可与空气中的微量水分发生反应，交联成更高分子量聚合物的一类树脂统称为可湿气固化树脂。可湿气固化树脂按照结构可分为硅酮树脂、NCO封端树脂及硅烷封端聚合物树脂。主链为聚二甲基硅氧烷的硅酮树脂具有良好的耐湿热、耐老化性能，但因自身表面张力小，所以抗污染和可涂饰性差。NC O封端树脂分子链中含有氨酯基、脲基等强极性基团，固化后具有强度高、抗撕裂、耐穿刺等特点，但固化过程中异氰酸酯与水反应会释放出二氧化碳，降低材料的力学性能、密封性能和抗老化性能。硅烷封端树脂的主链末端连接了烷氧基硅烷，降低了聚合物的表面张力，增加了聚合物对基材的润湿能力；硅烷封端聚合物固化过程中无气泡产生，不会影响材料机械性能；固化后的硅－氧－硅分子链的抗紫外线能力、耐候性强，并且硅烷封端的聚合物产品中没有异氰酸酯及溶剂，对环境无害，符合环保要求。
硅烷封端聚合物树脂按照主链结构不同可以分为硅烷封端聚醚树脂、硅烷封端聚氨酯树脂和硅烷封端聚烯烃等。硅烷封端聚醚树脂的主链为聚醚。聚醚具有较高的柔顺性和耐低温性，可与多种添加剂相容(如向硅烷封端聚醚树脂中加入氨基硅烷，可在多种基质上发挥优良的粘结作用。硅烷封端后的聚醚具有良好的湿气固化性、粘结性和耐候性，可应用于聚醚、胶粘剂和密封胶等方向。硅烷封端聚氨酯树脂因其结构中存在酯基、氨酯基等强极性基团，所以分子间作用力较强，与相同分子量的硅烷封端聚醚相比，机械性能较高，但黏度较大，伸长率下降。硅烷封端聚烯烃性质比较特殊，主要应用于有高阻气和阻水性要求的场合。硅烷封端聚合物树脂兼有硅酮树脂和NCO封端树脂的优点，是可湿气固化树脂重要发展方向。目前，国外对于硅烷封端聚合物树脂的研究已经成熟，并被大范围生产和应用，国内的相关研究仍处于起步阶段，还无法克服生产过程中的工艺难题。
目前硅烷改性聚醚厂家生产的硅烷改性聚醚均为甲基二甲氧基硅烷封端或者三甲氧基硅烷的聚醚，这两种方式封端的硅烷改性聚醚在单组分及双组分硅烷改性密封胶中的应用存在一定的缺陷，甲基二甲氧基封端的聚醚活性太低，固化时间太长；三甲氧基封端的聚醚活性太高，对生产工艺要求太高，胶体交联密度过大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，所生产出的聚醚不仅活性较高，而且其固化时间较短；再者，通过乙烯基三甲氧基硅烷封端改性聚醚，降低了其表面张力，增加了聚合物对基材的润湿能力。改性后的聚醚的抗紫外线能力、耐候性强均大幅度得到提升。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，包括以下步骤：
a、将乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液、催化剂和溶剂混合后一同加入到带有机械搅拌、回流冷凝器及温度控制器的干燥反应容器中，搅拌升温至40-60℃；
b、在40-60℃反应温度下，以10-30滴/min的流速滴加一定数量的端羟基聚醚，保持反应温度为40-60℃，滴加完毕后继续维持反应30-60min，得混合组分；
c、反应结束后，用200目的滤网对混合组分进行过滤处理，滤出大孔阳离子交换树脂，同时收集滤液；
d、采用减压蒸馏分离方法对步骤c中所得的滤液进行分离，蒸出未反应的乙烯基三甲氧基硅烷及溶剂，同时收集釜底物乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚；
e、将步骤d中所得包装即得乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚成品。
优选的，所述步骤a中乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液由乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯按照体积比2-3:1混合而成。
优选的，所述步骤a中的催化剂为阳离子交换树脂或其他固体酸催化剂。
优选的，所述步骤a中的溶剂为甲苯或者二甲苯。
优选的，所述步骤b中的端羟基聚醚粘度为5000-8000cp。
优选的，所述步骤b中加入的端羟基聚醚摩尔量为乙烯基三甲氧基硅烷摩尔量的10-20％。
优选的，所述步骤d中的蒸出温度为120-130℃。
有益效果：
本发明采用乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚，其中的乙烯基二甲氧基硅烷具有吸电子特性，其能降低同一个硅原子上的甲氧基的水解活性，且又不会像三甲氧基活性过高。通过乙烯基三甲氧基硅烷封端改性的聚醚不仅活性较高，而且其固化时间较短，另外本发明所提供的聚醚的合成方法的生产工艺要求相对较低，胶体交联密度较小，适于推广。再者，通过乙烯基三甲氧基硅烷封端改性聚醚，降低了其表面张力，增加了聚合物对基材的润湿能力。改性后的聚醚的抗紫外线能力、耐候性强均大幅度得到提升。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，包括以下步骤：
a、将乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液、催化剂和溶剂混合后一同加入到带有机械搅拌、回流冷凝器及温度控制器的干燥反应容器中，搅拌升温至40℃；
b、在40℃反应温度下，以10滴/min的流速滴加一定数量的端羟基聚醚，保持反应温度为40℃，滴加完毕后继续维持反应30min，得混合组分；
c、反应结束后，用200目的滤网对混合组分进行过滤处理，滤出大孔阳离子交换树脂，同时收集滤液；
d、采用减压蒸馏分离方法对步骤c中所得的滤液进行分离，蒸出未反应的乙烯基三甲氧基硅烷及溶剂，同时收集釜底物乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚；
e、将步骤d中所得包装即得乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚成品。
步骤a中乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液由乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯按照体积比2:1混合而成。
步骤a中的催化剂为阳离子交换树脂。
步骤a中的溶剂为二甲苯。
步骤b中的端羟基聚醚粘度为5000cp。
步骤b中加入的端羟基聚醚摩尔量为乙烯基三甲氧基硅烷摩尔量的10％。
步骤d中的蒸出温度为120℃。
实施例2：
一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，包括以下步骤：
a、将乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液、催化剂和溶剂混合后一同加入到带有机械搅拌、回流冷凝器及温度控制器的干燥反应容器中，搅拌升温至50℃；
b、在50℃反应温度下，以20滴/min的流速滴加一定数量的端羟基聚醚，保持反应温度为50℃，滴加完毕后继续维持反应50min，得混合组分；
c、反应结束后，用200目的滤网对混合组分进行过滤处理，滤出大孔阳离子交换树脂，同时收集滤液；
d、采用减压蒸馏分离方法对步骤c中所得的滤液进行分离，蒸出未反应的乙烯基三甲氧基硅烷及溶剂，同时收集釜底物乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚；
e、将步骤d中所得包装即得乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚成品。
步骤a中乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液由乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯按照体积比2.5:1混合而成。
步骤a中的催化剂为阳离子交换树脂。
步骤a中的溶剂为甲苯。
步骤b中的端羟基聚醚粘度为7000cp。
步骤b中加入的端羟基聚醚摩尔量为乙烯基三甲氧基硅烷摩尔量的15％。
步骤d中的蒸出温度为125℃。
实施例3：
一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，包括以下步骤：
a、将乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液、催化剂和溶剂混合后一同加入到带有机械搅拌、回流冷凝器及温度控制器的干燥反应容器中，搅拌升温至60℃；
b、在60℃反应温度下，以30滴/min的流速滴加一定数量的端羟基聚醚，保持反应温度为60℃，滴加完毕后继续维持反应60min，得混合组分；
c、反应结束后，用200目的滤网对混合组分进行过滤处理，滤出大孔阳离子交换树脂，同时收集滤液；
d、采用减压蒸馏分离方法对步骤c中所得的滤液进行分离，蒸出未反应的乙烯基三甲氧基硅烷及溶剂，同时收集釜底物乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚；
e、将步骤d中所得包装即得乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚成品。
步骤a中乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液由乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯按照体积比3:1混合而成。
步骤a中的催化剂为固体酸催化剂。
步骤a中的溶剂为甲苯。
步骤b中的端羟基聚醚粘度为8000cp。
步骤b中加入的端羟基聚醚摩尔量为乙烯基三甲氧基硅烷摩尔量的20％。
步骤d中的蒸出温度为130℃。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液、催化剂和溶剂混合后一同加入到带有机械搅拌、回流冷凝器及温度控制器的干燥反应容器中，搅拌升温至40-60℃；
b、在40-60℃反应温度下，以10-30滴/min的流速滴加一定数量的端羟基聚醚，保持反应温度为40-60℃，滴加完毕后继续维持反应30-60min，得混合组分；
c、反应结束后，用200目的滤网对混合组分进行过滤处理，滤出大孔阳离子交换树脂，同时收集滤液；
d、采用减压蒸馏分离方法对步骤c中所得的滤液进行分离，蒸出未反应的乙烯基三甲氧基硅烷及溶剂，同时收集釜底物乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚；
e、将步骤d中所得包装即得乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚成品。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤a中乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯混合液由乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯按照体积比2-3:1混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤a中的催化剂为阳离子交换树脂或其他固体酸催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤a中的溶剂为甲苯或者二甲苯。
5.根据权利要求1所述的一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤b中的端羟基聚醚粘度为5000-8000cp。
6.根据权利要求1所述的一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤b中加入的端羟基聚醚摩尔量为乙烯基三甲氧基硅烷摩尔量的10-20％。
7.根据权利要求1所述的一种乙烯基二甲氧基硅烷封端改性聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤d中的蒸出温度为120-130℃。
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