[发明专利]几种具有酯基的新型硅烷偶联剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及几种具有酯基的新型硅烷偶联剂及其合成方法。

背景技术

硅烷偶联剂通式YSiX₃，是一类具有有机官能团的硅烷化合物。硅烷偶联剂分子中 同时含有能和无机质材料化学结合的反应基团，以及与有机质材料化学结合的反应基团。其 中Y是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性基团，如氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰 基等；X是能够与硅原子结合的特性基团，这些基团易水解呈硅醇而与无机物质表面的氧化 物或者羟基反应，生成稳定的硅氧键。

目前，硅烷偶联剂主要是携带乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲 基等基团。硅烷偶联剂被广泛应用于有机硅工业、有机高分子工业、复合材料工业及相关技 术领域中，主要由以下几个方面被用作表面处理剂，以改善室温固化硅橡胶与金属的粘合性 能；用于无机材料填充塑料时，可以改善其分散性和粘合性；用作增粘剂，在水电站工程中 提高水泥与环氧树脂的粘合性；用作密封剂,具有耐水、耐高温、耐候等性能，用作防水剂、 玻璃和陶瓷的保护剂、运输的助剂、阻燃剂(如γ-氨丙基-乙氧基硅烷、γ-丙基三乙氧基硅 烷)，用于氯橡胶与金属的粘合密封；用作单主份硅橡胶的交联剂；用作难粘材料聚烯烃(如 PE，PP)和特种橡胶(如硅橡胶、EPR、CR、氯橡胶)的粘合促进剂。含巯基硅烷偶联剂如γ一 巯基丙基三乙氧基硅烷(A-1891)、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(A-189)用于橡胶塑料行业来处理 无机填充料效果甚佳，其缺点就是产生难闻气味以及较高的反应活性(-SH)。NXT硅烷偶联剂 则是将原巯基上的氢被羰基所取代，降低了巯基的反应活性促使硫化时脱去封端巯基，消除 了不良气味影响。十二烷基硅烷偶联剂在改善有机物对填料的浸润性方面效果俱佳进而提高 了复合材料的冲击强度、耐热性，大受市场欢迎。硅烷偶联剂KH550改性环氧丙烯酸树脂极 大改善了环氧丙烯酸酯的脆性和附着力展现了材料的表现出优异的柔韧性和附着力，但反应 条件并不是容易控制。而γ-(甲基丙烯酞氧基)丙基三甲氧基硅烷提高无机矿物粉体材料、纤 维对高分子聚合物(树脂)的结合力、相容性和树脂涂层对无机基材的附着力、耐水性。γ-异 氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷异氛酸醋能与经基、氨基反应,用于一些有机材料中，能起偶联作 用,并对无机材料有优异的附着力。

紫外线、高温、Y射线、过氧化物、偶氮化合物等都可使硅氢加成反应进行，但由 于选择性不高，尤其是在一些体系中难以避免不饱和化合物的聚合反应发生，使用时受到许 多限制，现已较少研究和应用。Haluska等采用铂催化剂，利用硅氢加成反应制得了聚醚一聚 硅氧烷共聚物，这样制备的共聚物中支链以Si-C键连接在主链上。Speier等发现氯铂酸 H₂PtCl₆·6H₂O是一种非常有效的均相硅氢加成催化剂，后来活性更高的Karstedt催化剂在硅 烷偶联剂的生产中发挥了巨大的作用。目前,对硅氢加成的研究重点已经转移到非均相催化， 但未见采用双金属纳米晶的报道。双金属纳米晶催化剂，既保留了金属d轨道的提供配位， 以及晶面选择性吸附，稳定，可回收、重复利用等特征，又综合了纳米粒子高比表面，高分 散的特点，同时，因组分之间的协同效应，更加改善催化剂的活性和选择性，也能促进催化 剂稳定性，从而极大地提高催化剂的使用寿命。此外，非贵金属的加入，还可减少贵金属的 使用量，降低催化剂的成本。

酯是一类重要的有机化合物，具有特殊的物理化学性质。具有酯基的硅烷偶联剂的 高选择性合成未见报道。酯基的引入，可以改变硅烷偶联剂的溶解性和化学反应性，必将在 实际工作中发挥特殊的作用。

发明内容

在上述现有技术的基础上，本发明目的在于提供了一种在烷基上直接引入酯基的方 法，合成具有酯基的硅烷偶联剂。

为实现上述本目的，本发明所采用的技术方案如下所述：

几种具有酯基的新型硅烷偶联剂，分别为：丙酸甲酯基三乙氧基硅烷、丙酸乙酯基三乙氧基硅烷、丙酸丁酯基三乙氧基硅烷，结构通式为新型硅烷偶联剂的主链上连有酯基，其中R分别为丙酸甲酯基、丙酸乙酯基和丙酸丁酯基，以丙酸乙酯基三乙氧基硅烷为例，其结构式为：