[發明專利]雙端含雙羥烴基聚硅氧烷的合成方法

無效

• 申請號: 201110347434.5
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102504260A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 鄔元娟;張萌;郭棟梁;方麗萍;董嶄;王峰恩
• 申請（專利權）人: 鄔元娟
• 主分類號: C08G77/26
• 分類號: C08G77/26;C08G77/16;C08G77/06
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

技術領域

本發明涉及一種雙端含雙羥烴基聚硅氧烷的合成方法。

背景技術

由于有化學性質活潑的羥烴基官能基的存在，越來越多的羥烴基聚硅氧烷被用來與異氰酸酯基或羧基發生反應，從而對某些合成樹脂(如聚氨酯、聚酯)進行改性來改善材料的各種性能。然而大多數的羥烴基聚硅氧烷一般是通過不飽和羥基化合物與Si-H基團發生反應來制備的。反應過程中，由于羥基可以與Si-H基團發生副反應從而造成最終產物收率下降，因此為了避免該副反應，常規的做法就是先將羥基進行保護，待反應結束后再將保護基團去掉。

羥基保護雖然能夠有效地抑止副反應提供產物收率，但是采用六甲基二硅氮烷或三甲基氯硅烷作為羥基保護劑，其成本較高；此外，羥基的保護和脫保護，增加了反應步驟，使合成最終產物的總反應時間也增長。這些缺點也使羥烴基聚硅氧烷的工業化成本增加，不利于擴大應用領域。

發明內容

本發明的目的是簡化羥烴基聚硅氧烷的合成步驟，提供一種合成工藝簡單、反應條件溫和，容易制備羥烴基聚硅氧烷的方法。

本發明的技術特征是：以不飽和環氧化合物和四甲基二硅氧烷為起始原料經硅氫加成反應得到1，3-雙環氧封端二硅氧烷；以1，3-雙環氧封端二硅氧烷和甲氨基乙醇為原料經環氧開環反應得到1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷；再以1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷和D₄(八甲基環四硅氧烷)為起始原料經平衡聚合得到目標化合物雙端含雙羥烴基聚硅氧烷。

本發明的反應式如下：

上述反應式中，僅列出了不飽和環氧化合物(V)，其也可以是不飽和環氧化合物I-IV中的任意一種；式中n為＞0的整數。

該合成方法的主要內容敘述如下：

硅氫加成反應：以氯鉑酸為催化劑，將四甲基二硅氧烷滴加到溶有不飽和環氧化合物的甲苯溶液中，反應過程中用氮氣進行保護，反應溫度為：80～110℃，反應時間為：8～12h，減壓蒸餾收集198-202℃的餾分，得到1，3-雙環氧封端二硅氧烷，所述硅氫加成反應投料摩爾比為：不飽和環氧化合物∶四甲基二硅氧烷∶氯鉑酸＝2.4∶1∶3.1×10^-4～3∶1∶3.1×10^-4。

所述不飽和環氧化合物可以為1，2-環氧基-4-乙烯基環己烷(I)、1-甲基-1，2-環氧基-4-乙烯基環己烷(II)、1，2-環氧基-5-己烯(III)、1，2-環氧基-8-壬烯(IV)、烯丙基縮水甘油醚(V)。

環氧開環反應：將1，3-雙環氧封端二硅氧烷滴加到含有2-甲氨基乙醇的有機溶劑中，反應溫度為：60～90℃，反應時間為：5～10h，減壓蒸餾除去有機溶劑和過量的2-甲氨基乙醇后，得到1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷，所述環氧開環反應投料摩爾比為：1，3-雙環氧封端二硅氧烷∶2-甲氨基乙醇＝1∶2.2～1∶4。上述有機溶劑是指甲醇、乙醇、正丙醇和叔丁醇中的任意一種。

平衡反應以三氟甲基磺酸為催化劑，將1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷和D₄(八甲基環四硅氧烷)進行聚合反應，反應過程中用氮氣進行保護，反應溫度為：60-75℃，反應時間為：20-48h，得到雙端含雙羥烴基聚硅氧烷。所述平衡反應中上述兩種反應物的投料摩爾比視最終產物分子量的大小而定。所述1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷和D₄的摩爾比為1∶n/4，n為＞0的整數；所述三氟甲基磺酸的加入量為1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷和D₄總質量的0.1％～0.5％。

根據上述反應式，分子量設計公式(以1，3-雙(羥乙基)羥烴基封端二硅氧烷為封端劑，用量為1mol為例)如下，聚硅氧烷的設計分子量＝封端劑的分子量(512)+D₄的分子量(296)×D₄的物質的量(x＝n/4)，即聚硅氧烷的設計分子量＝74n+512，如果設計分子量為2000，上述反應式中n為20，則x約為5，即制備分子量為2000的聚硅氧烷，約需1mol的封端劑和5mol的D₄。

本發明的有益效果為：

1、由于沒有不飽和羥基化合物參與硅氫加成反應，因此不需要使用六甲基二硅氮烷或三甲基氯硅烷作為羥基保護劑，從而降低了生產成本；

2、制備過程中不存在羥基的保護和脫保護，減少了反應步驟，使合成最終產物的總反應時間也變短，從而提高了生產效率。

附圖說明