[发明专利]一种易于工业化生产的耐高温偶联剂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种易于工业化生产的耐高温偶联剂及其制备方法。本发明是为了解决现有硅烷类偶联剂热稳定性较差，同时耐高温类偶联剂难以工业化制备等问题。本发明耐高温偶联剂的制备方法为：在氮气保护下，将氨基硅烷类偶联剂加入三口烧瓶中，然后加入降冰片烯单酐或4‑苯乙炔苯酐单体，先在室温下搅拌反应2～8h，让反应单体混合分散均匀，搅拌速率控制在50～800r/min，然后以5～50℃/min的升温速率将反应溶液温度调到150～250℃，继续反应2～10h，最后停止搅拌、冷却样品后粉碎，即得。该种耐高温偶联剂材料易于工业化生产，应用于电子工业中的金属表面保护。

技术领域

本发明属于耐高温偶联剂材料的制备领域，特别涉及一种易于工业化生产的耐高温偶联剂的制备方法。

背景技术

硅烷类偶联剂是一类分子中官能团能同时与有机材料和无机材料相互作用的有机硅类化合物，其中水解基团硅酯键易水解产生羟基，能与无机材料表面的羟基产生氢键，再加热脱水缩合形成部分共价键，非水解基团可与有机物发生反应，硅烷类偶联剂能赋予材料优良的应用性能，已经在复合材料、电子机械及航空航天等领域得到了广泛应用。

镀铬工艺是保护金属基体最有效的方法，但是局限性在于其中使用的六价铬具有很强的氧化性，会造成严重的环境污染和人体伤害。因此，需要寻找绿色环保、效果好的新的金属表面防腐工艺。科研工作者越来越关注硅烷偶联剂在金属表面处理中的作用。硅烷偶联剂处理金属表面是一项绿色环保、新兴的表面处理工艺，其操作简单、成本低及应用广泛，可与金属表面的羟基进行脱水缩合或者硅烷间脱水缩合，形成稳定的共价键附着在金属表面，形成硅烷膜，可以高效地保护金属，避免被腐蚀。截至目前，许多金属表面可以使用硅烷类偶联剂进行防腐保护。但是，随着现代科技的快速发展，机械汽车中的活塞离合器、电子工业中的电路板，特别是航空航天领域的金属部件作业温度要求很高，需要使用的偶联剂产品具有很好的耐温性，这样使得一般的硅烷类偶联剂难以承受高温条件下的考验，会发生分解，失去性能，不能对高温作业下的金属表面起到有效的保护。因此，研究开发性能优异的耐高温偶联剂具有十分重要的意义。

目前，对于耐高温偶联剂国外做了大量研究，研究发现含芳香结构的硅烷类偶联剂相比较脂肪结构的偶联剂具有更高的热稳定性和更低的热失重敏感性，也有通过引入耐高温元素或基团来提高偶联剂的耐温性。张余宝等(耐高温硅烷偶联剂的合成及硅烷偶联剂预处理铜箔的研究.南昌大学硕士毕业论文， 2011.)采用冰醋酸试剂合成了几种耐高温的硅烷偶联剂，改性硅烷偶联剂合成方法采用了硅氢加成法，成本高、步骤繁琐，不适宜产业化生产。因此，研究合成易于工业化生产的耐高温偶联剂具有十分重要的工业应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种易于工业化生产的耐高温偶联剂的制备方法，在传统氨基硅烷类偶联剂的基础上，依据交联基团降冰片烯或苯乙炔基高温固化形成高密度网络结构，能显著提高材料热氧稳定性的机理，进行共聚合成，从而得到耐高温型的偶联剂。另外，本发明的合成制备方法工艺简单、可操作性强，没有废弃污染物，易于工业化生产。

本发明的一种易于工业化生产的耐高温偶联剂的制备方法，包括：在氮气保护下，将氨基硅烷类偶联剂加入三口烧瓶中，再加入干燥的单酐，先在室温下搅拌反应2～8h，让反应单体混合分散均匀，搅拌速率控制在50～800r/min，然后以5～50℃/min的升温速率将反应混合液温度调节到一定的高温下，继续搅拌反应2～10h，最后停止搅拌，将样品冷却后进行粉碎，即得耐高温偶联剂粉末样品。

所述的氨基硅烷类偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3- 氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷及3-脲丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合。