[发明专利]一种硅烷偶联剂的制备方法及在聚乳酸复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种硅烷偶联剂的制备方法及在聚乳酸复合材料中的应用，涉及偶联剂技术领域，本发明采用3‑巯丙基三乙氧基硅烷和3‑异氰酰丙酸乙酯作为原料反应制备得到适用于聚乳酸复合材料的硅烷偶联剂，通过功能基团的引入以及分子链的增长，提高聚乳酸复合材料中无机填料与聚乳酸的相容性，促进无机填料在聚乳酸中均匀分散；并借助所制硅烷偶联剂的分子结构来增强聚乳酸的韧性，改善制品的力学性能。

技术领域：

本发明涉及偶联剂技术领域，具体涉及一种硅烷偶联剂的制备方法及在聚乳酸复合材料中的应用。

背景技术：

偶联剂是改善合成树脂与无机填料或增强材料界面性能的一种添加剂，又称表面改性剂。在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度，改善无机填料的分散性以提高加工性能，进而使制品具有良好的表面质量及机械性能、热性能和电性能等。偶联剂一般由两部分组成：一部分是亲无机基团，可与无机填料或增强材料作用；另一部分是亲有机基团，可与合成树脂作用。

现有偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂等，其中硅烷偶联剂的应用最为广泛。虽然硅烷偶联剂适用于多种树脂基复合材料体系，但作用效果不一。对于特定树脂基复合材料体系，需要提高硅烷偶联剂与该树脂基体的亲和性，才能更好地改善树脂基体与无机填料或增强材料之间的相容性。

本发明的目的是要提供一种适用于聚乳酸复合材料的硅烷偶联剂，该硅烷偶联剂不仅可以很好地改善聚乳酸基体与无机填料之间的相容性，还能通过其添加来提高聚乳酸的韧性。从而协同无机填料来优化聚乳酸的加工性能与力学性能。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种硅烷偶联剂的制备方法，所制硅烷偶联剂适用于聚乳酸复合材料的制备，能够提高无机填料在聚乳酸基体中的分散均匀性，解决无机填料因与聚乳酸相容性差而易发生团聚的问题。

本发明的目的之一是提供一种硅烷偶联剂的制备方法，由3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酰丙酸乙酯在催化剂作用下经加成反应制得。

反应方程式如下：

优选地，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷与3-异氰酰丙酸乙酯的摩尔用量比为1:1。也可使其中一种原料稍微过量，待另一种原料反应完全时停止反应，而过量的原料通过后处理与产物分离开来。

优选地，所述催化剂为有机锡催化剂。不仅限于使用有机锡催化剂，也可采用其他能够催化巯基与异氰酸酯基发生加成反应的催化剂。

优选地，所述催化剂的用量为3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酰丙酸乙酯总质量的0.1-1％。催化剂用量大小直接影响反应速率，但并不是催化剂用量越大，反应速率就越高，同时还需控制催化剂的成本。

进一步优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。也可以采用其他有机锡催化剂，只是催化效果略有不同。

所述加成反应在无溶剂条件下进行。不使用反应溶剂，减少废液的产生，降低成本。并且该反应要在无水条件下进行，即在反应前需对反应容器和原料进行除水，整个反应过程也要防止水分与原料或反应容器接触，因为3-异氰酰丙酸乙酯容易与水反应，3-巯丙基三乙氧基硅烷也容易发生水解。

本发明的目的之二是提供一种根据所述硅烷偶联剂的制备方法制备得到的硅烷偶联剂。

本发明的目的之三是提供所述硅烷偶联剂在聚乳酸复合材料中的应用。硅烷偶联剂的作用是提高聚乳酸与无机填料的相容性，促使无机填料在聚乳酸中的均匀分散，从而正常发挥其增强作用。

所述聚乳酸复合材料包括聚乳酸、无机填料和所述硅烷偶联剂。

所述聚乳酸复合材料还包括补强剂、阻燃剂、抗氧剂、抗静电剂、抗紫外线剂、脱模剂等。