[发明专利]双端含双羟烃基聚硅氧烷的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双端含双羟烃基聚硅氧烷的合成方法。

背景技术

由于有化学性质活泼的羟烃基官能基的存在，越来越多的羟烃基聚硅氧烷被用来与异氰酸酯基或羧基发生反应，从而对某些合成树脂(如聚氨酯、聚酯)进行改性来改善材料的各种性能。然而大多数的羟烃基聚硅氧烷一般是通过不饱和羟基化合物与Si-H基团发生反应来制备的。反应过程中，由于羟基可以与Si-H基团发生副反应从而造成最终产物收率下降，因此为了避免该副反应，常规的做法就是先将羟基进行保护，待反应结束后再将保护基团去掉。

羟基保护虽然能够有效地抑止副反应提供产物收率，但是采用六甲基二硅氮烷或三甲基氯硅烷作为羟基保护剂，其成本较高；此外，羟基的保护和脱保护，增加了反应步骤，使合成最终产物的总反应时间也增长。这些缺点也使羟烃基聚硅氧烷的工业化成本增加，不利于扩大应用领域。

发明内容

本发明的目的是简化羟烃基聚硅氧烷的合成步骤，提供一种合成工艺简单、反应条件温和，容易制备羟烃基聚硅氧烷的方法。

本发明的技术特征是：以不饱和环氧化合物和四甲基二硅氧烷为起始原料经硅氢加成反应得到1，3-双环氧封端二硅氧烷；以1，3-双环氧封端二硅氧烷和甲氨基乙醇为原料经环氧开环反应得到1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷；再以1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷和D₄(八甲基环四硅氧烷)为起始原料经平衡聚合得到目标化合物双端含双羟烃基聚硅氧烷。

本发明的反应式如下：

上述反应式中，仅列出了不饱和环氧化合物(V)，其也可以是不饱和环氧化合物I-IV中的任意一种；式中n为＞0的整数。

该合成方法的主要内容叙述如下：

硅氢加成反应：以氯铂酸为催化剂，将四甲基二硅氧烷滴加到溶有不饱和环氧化合物的甲苯溶液中，反应过程中用氮气进行保护，反应温度为：80～110℃，反应时间为：8～12h，减压蒸馏收集198-202℃的馏分，得到1，3-双环氧封端二硅氧烷，所述硅氢加成反应投料摩尔比为：不饱和环氧化合物∶四甲基二硅氧烷∶氯铂酸＝2.4∶1∶3.1×10^-4～3∶1∶3.1×10^-4。

所述不饱和环氧化合物可以为1，2-环氧基-4-乙烯基环己烷(I)、1-甲基-1，2-环氧基-4-乙烯基环己烷(II)、1，2-环氧基-5-己烯(III)、1，2-环氧基-8-壬烯(IV)、烯丙基缩水甘油醚(V)。

环氧开环反应：将1，3-双环氧封端二硅氧烷滴加到含有2-甲氨基乙醇的有机溶剂中，反应温度为：60～90℃，反应时间为：5～10h，减压蒸馏除去有机溶剂和过量的2-甲氨基乙醇后，得到1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷，所述环氧开环反应投料摩尔比为：1，3-双环氧封端二硅氧烷∶2-甲氨基乙醇＝1∶2.2～1∶4。上述有机溶剂是指甲醇、乙醇、正丙醇和叔丁醇中的任意一种。

平衡反应以三氟甲基磺酸为催化剂，将1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷和D₄(八甲基环四硅氧烷)进行聚合反应，反应过程中用氮气进行保护，反应温度为：60-75℃，反应时间为：20-48h，得到双端含双羟烃基聚硅氧烷。所述平衡反应中上述两种反应物的投料摩尔比视最终产物分子量的大小而定。所述1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷和D₄的摩尔比为1∶n/4，n为＞0的整数；所述三氟甲基磺酸的加入量为1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷和D₄总质量的0.1％～0.5％。

根据上述反应式，分子量设计公式(以1，3-双(羟乙基)羟烃基封端二硅氧烷为封端剂，用量为1mol为例)如下，聚硅氧烷的设计分子量＝封端剂的分子量(512)+D₄的分子量(296)×D₄的物质的量(x＝n/4)，即聚硅氧烷的设计分子量＝74n+512，如果设计分子量为2000，上述反应式中n为20，则x约为5，即制备分子量为2000的聚硅氧烷，约需1mol的封端剂和5mol的D₄。

本发明的有益效果为：

1、由于没有不饱和羟基化合物参与硅氢加成反应，因此不需要使用六甲基二硅氮烷或三甲基氯硅烷作为羟基保护剂，从而降低了生产成本；

2、制备过程中不存在羟基的保护和脱保护，减少了反应步骤，使合成最终产物的总反应时间也变短，从而提高了生产效率。

附图说明