[發明專利]一種含環氧基的非線型硅烷偶聯劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110414733.6
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN103122078A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 曹堅林
• 申請（專利權）人: 曹堅林
• 主分類號: C08K5/5435
• 分類號: C08K5/5435;C09D7/12;C07F7/21
• 代理公司: 廣州天河恒華智信專利代理事務所(普通合伙) 44299
• 代理人: 張培祥

技術領域

本發明涉及偶聯劑，具體地說是一種含環氧基的偶聯劑及其制備方法。

背景技術

硅烷偶聯劑是一類具有特殊結構的低分子有機硅化合物，同時具有可與無機材料和有機材料相結合的反應基團，可在界面之間架起分子橋，把兩種性質不同的材料偶聯在一起，提高界面層的黏接強度。因此，可以通過用硅烷偶聯劑預處理填料、玻纖或直接將硅烷偶聯劑摻雜到樹脂、填料、纖維中來提高復合材料的力學性能和耐水解性能，也可直接將硅烷偶聯劑加入到粘合劑中或作為底涂劑來提高粘合劑對基材的黏接強度。

含環氧基的硅烷偶聯劑因含有環氧基，使其表現出優異的理化性能：能提高玻璃纖維復合材料的機械強度；能改善無機填料與樹脂間的相容性和黏接性；能有效提高橡膠或樹脂對各類基材（如玻璃、混凝土、石料、合金等）的干、濕態黏接力；亦能有效提高涂料的附著力、防污力及防氧化黃變等。

但是現有技術的含環氧基的硅烷偶聯劑的活性基團較少，導致其應用效果不理想或與混合材料的相容性差。

而且已有報道的含環氧基的硅烷偶聯劑制備方法，其反應的誘導期過長或反應溫度難控制，且其產物收率偏低。此外，已有報道的含環氧基的硅烷偶聯劑的活性基團較少，導致其應用效果不理想或與混合材料的相容性差。

發明內容

為了解決上述問題，本發明實施例提供了一種與金屬材料、無機材料的粘接性、補強性等性能優異的硅烷偶聯劑。

本發明是這樣實現的：

一種含環氧基的硅烷偶聯劑，所述硅烷偶聯劑為非線型的、含環氧基、氫基的硅烷偶聯劑，所述硅烷偶聯劑是通過含氫基環體硅氧烷(A)和含環氧基的烯烴(C)進行硅氫加成反應合成的。

優選的，所述含氫基環體硅氧烷(A)的分子結構式為：

其中，R₁為氫基；R₂為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基；n的取值范圍為1-8。

優選的，所述的含環氧基的烯烴(C)?為含環氧基的1-12個碳原子的直鏈或支鏈烯烴。

進一步，還可以使得含環氧基的非線型硅烷偶聯劑的基團更加豐富，使其粘接強度更大，適用范圍更廣。在硅烷偶聯劑中還可以增加烷氧基，由含氫基環體硅氧烷(A)、含烯基硅氧烷(B)及含環氧基的烯烴(C)，通過硅氫加成反應合成的、具有環氧基、氫基、烷氧基的硅烷偶聯劑。分子中含有活性的有機基團?(R¹O)，能有效提高材料與無機基材的界面黏接強度。

優選的，所述含氫基環體硅氧烷(A)的分子結構式為：

其中，R₁為氫基；R₂為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基；n的取值范圍為1-8。

優選的，所述的含環氧基的烯烴(C)?為含環氧基的1-12個碳原子的直鏈或支鏈烯烴。

優選的，所述的含烯基硅氧烷(B)的分子結構式為：

其中，R¹為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基；R²為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烯基；x的取值為1或2。

本發明的另一目的是提供一種制備上述含環氧基非線型硅烷偶聯劑的方法，所述方法為：將含烯基硅氧烷(B)和含環氧基的烯烴(C)的混合液滴加至已加入催化劑的含氫基環體硅氧烷(A)中，通過硅氫加成反應合成，含氫基環體硅氧烷(A)、含烯基硅氧烷(B)及含環氧基的烯烴(C)，三者反應摩爾比為1?:?0-2?:?1-2。

優選的，反應溫度為0～100?℃，反應時間為10～240?min。

優選的，所述硅氫化反應的催化劑為鉑族金屬催化劑，以鉑金成份表示，相對于所加材料合計重量為0.01～100?ppm。采用鉑族金屬催化劑作為硅氫化反應的催化劑。催化劑的配合量，根據所希望的反應效率等進行適當調整。以鉑金成份換算，相當于所加材料的合計重量為0.01～100?ppm，優選1～50?ppm。本發明中采用鉑族金屬催化劑催化反應，促進Si-H與Si-C=C的加成反應，鉑族金屬包括鉑、銠、釕、鈀、鋨和銥。鉑族金屬催化劑的實例包括但不限于：鉑黑、氯鉑、氯鉑酸、雙乙酰乙酸酯合鉑等鉑類金屬化合物。

本發明提供的含環氧基的非線型硅烷偶聯劑與現有技術相比具有以下有益效果：