一种聚硅氧烷的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种聚硅氧烷的合成方法，该方法包括如下工艺步骤：在反应器中加入反应单体、催化剂和水，于常温下搅拌后，将反应器置于微波反应场内，反应６０～１２０ｍｉｎ后，加入终止物终止反应，即得聚合产物聚硅氧烷，所述各成分按重量份计为：反应单体１００份、催化剂０．０１～０．０５份、水０．０１～０．１份，终止物０．０１～０．１份。本发明专利技术反应时间短、单体转化率高、聚合产物分子量分布较窄，且分子量大小可调；反应过程中，不需额外加水进行降解反应；单体残留量低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波合成
，特别涉及。
技术介绍
聚硅氧烷是以Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的高分子合成材料，它具有很多优异的物理、化学性能，因此在电子电器、化工、冶金、建筑、航天航空、医用材料等众多领域中得到广泛的应用。以环硅氧烷为单体的开环聚合是目前合成聚硅氧烷常用的方法。在聚合过程中，由于环硅氧烷开环聚合所采用的碱催化剂对水敏感，在一般条件下，微量水将抑制反应进行。目前主要采用间歇二步法工艺，即以环硅氧烷为单体、碱为催化剂，先聚合成高分子量的聚硅氧烷，然后进一步水解成合适分子量的聚硅氧烷。该法由于分两步进行，产品质量不稳定、控制困难。此外，这种合成方法采用普通加热方式，通常反应速度慢，工艺流程较长，且反应温度较高，温度不易控制，从而导致生产效率低，成本较高。与传统加热方式不同，微波加热是物质在电磁场中因本身介质损耗而引起的体积加热，因此它可实现分子水平上的搅拌，能量利用效率高，物质升温迅速，且加热均匀，温度梯度小。同时，微波加热无滞后效应，当关闭微波源后，再无微波能量传向物质。利用这些特性可实现对温度梯度很敏感的高分子合成反应。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供。本专利技术反应时间短、单体转化率高、聚合产物聚硅氧烷分子量分布较窄，且分子量大小可调，单体残留量低。本专利技术是通过下述技术方案来实现的，包括如下工艺步骤和工艺条件在反应器中加入反应单体、催化剂和水，于常温(20～30℃)下搅拌后，将反应器置于微波反应场内，反应60～120min后，加入终止物终止反应，即得聚合产物聚硅氧烷，所述各成分按重量份计为反应单体100份、催化剂0.01～0.05份、水0.01～0.1份，终止物0.01～0.1份。为了更好地实现本专利技术，所述反应单体包括六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、十二甲基环六硅氧烷(D6)、二甲基硅氧烷混合环体(DMC)、二甲基二氯硅烷水解物或端羟基聚二甲基硅氧烷等，所述碱性催化剂包括氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化锂(LiOH)、四甲基氢氧化铵((CH3)4NOH)或磷腈碱及其衍生物等；所述终止物包括二氧化碳、硫酸、磷酸或盐酸等。所述搅拌时间为2～5min；微波反应场功率为200～1000W；反应器带有回流冷凝器。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果本专利技术采用微波辐照的方法，替代传统的加热合成聚硅氧烷的方法，将单体、催化剂和水一次性加入到反应器中，通过微波功率或频率的调节，不仅可大大缩短反应时间，降低反应温度，且得到的聚硅氧烷质量好，透明性好，分子量可控，分子量分布较窄，反应过程中，不需额外加水进行降解反应；单体残留量低。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1在带回流冷凝器的反应器中加入100g八甲基环四硅氧烷(D4)、0.02g催化剂氢氧化钾(KOH)，0.04ml水，于20℃下搅拌5min后，将反应器置于微波反应场内，开启微波反应装置，反应80min后，加入0.025g磷酸终止反应，测得在520W微波功率下，聚合产物的粘度205000mpa·s，数均分子量Mn21.6×104，重均分子量MW32.4×104，分子量分布MW/Mn为1.50，单体残留量为2.3％，产物呈透明状。实施例2在带回流冷凝器的反应器中加入100g二甲基硅氧烷混合环体(DMC)(其中六甲基环三硅氧烷含量为1％，八甲基环四硅氧烷含量为85％，十甲基环五硅氧烷含量为12％及其它环体)，0.03g催化剂氢氧化钠(NaOH)，0.02ml水，将反应器置于功率为1000W的微波反应场内，于25℃下搅拌2min后，开启微波反应装置，反应60min后，加入0.04g硫酸终止反应，即得到透明的聚硅氧烷，其数均分子量Mn14.6×104，重均分子量MW17.4×104，单体残留量为4.3％。实施例3在带回流冷凝器的反应器中加入100g八甲基环四硅氧烷(D4)、0.04g催化剂四甲基氢氧化铵((CH3)4NOH)，0.05ml水，于23℃下搅拌5min后，将反应器置于微波反应场内，开启微波反应装置，其功率为600W，反应120min后，加入0.06g磷酸终止反应，得到聚合产物聚硅氧烷，其粘度为172000mpa.s，单体残留量为5.1％，产物呈透明状。实施例4在带回流冷凝器的反应器中加入100g十甲基环五硅氧烷(D5)、0.02g催化剂磷腈碱，0.1ml水，于23℃下搅拌5min后，将反应器置于功率为900W的微波反应场内，开启微波反应装置，反应100min后，加入0.03g盐酸终止反应，得到透明聚硅氧烷。实施例5在带回流冷凝器的反应器中加入100g六甲基环三硅氧烷(D3)、0.05g催化剂氢氧化锂(LiOH)，0.03ml水，于30℃下搅拌5min后，将反应器置于功率为650W的微波反应场内，开启微波反应装置，反应100min后，加入0.07g磷酸终止反应，得到聚硅氧烷。实施例6在带回流冷凝器的反应器中加入100g十二甲基环六硅氧烷(D6)、0.05g催化剂四甲基氢氧化铵((CH3)4NOH)，0.03ml水，于30℃下搅拌5min后，将反应器置于功率为650W的微波反应场内，开启微波反应装置，反应100min后，加入0.07g二氧化碳终止反应，得到聚硅氧烷。实施例7在带回流冷凝器的反应器中加入100g低粘度的端羟基聚二甲基硅氧烷、0.04g催化剂氢氧化钾(KOH)，0.05ml水，于23℃下搅拌5min后，将反应器置于微波反应场内，开启微波反应装置，其功率为600W，反应120min后，加入0.06g磷酸终止反应，得到聚合产物，其粘度为115000mpa·s。实施例8在带回流冷凝器的反应器中加入100g二甲基二氯硅烷水解物、0.05g催化剂氢氧化铯(CsOH)，0.03ml水，于30℃下搅拌3min后，将反应器置于功率为650W的微波反应场内，开启微波反应装置，反应100min后，加入0.01g磷酸终止反应，得到聚硅氧烷。实施例9在带回流冷凝器的反应器中加入100g十二甲基环六硅氧烷(D6)、0.01g催化剂四甲基氢氧化铵((CH3)4NOH)，0.01ml水，于30℃下搅拌2min后，将反应器置于功率为200W的微波反应场内，开启微波反应装置，反应100min后，加入0.1g磷酸终止反应，得到聚硅氧烷。权利要求1.，其特征在于包括如下工艺步骤和工艺条件在反应器中加入反应单体、催化剂和水，于常温下搅拌后，将反应器置于微波反应场内，反应60～120min后，加入终止物终止反应，即得聚合产物聚硅氧烷，所述各成分按重量份计为反应单体100份、催化剂0.01～0.05份、水0.01～0.1份，终止物0.01～0.1份。2.根据权利要求1所述的聚硅氧烷的合成方法，其特征在于，所述反应单体包括六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、二甲基硅氧烷混合环体、二甲基二氯硅烷水解物或端羟基聚二甲基硅氧烷。3.根据权利要求1所述的聚硅氧烷的合成方法，其特征在于，所述催化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯、氢氧化锂、四甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚硅氧烷的合成方法，其特征在于包括如下工艺步骤和工艺条件：在反应器中加入反应单体、催化剂和水，于常温下搅拌后，将反应器置于微波反应场内，反应６０～１２０ｍｉｎ后，加入终止物终止反应，即得聚合产物聚硅氧烷，所述各成分按重量份计为：反应单体１００份、催化剂０．０１～０．０５份、水０．０１～０．１份，终止物０．０１～０．１份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃林，何慧，刘莉，贾德民，陈献新，
申请(专利权)人：广州吉必时科技实业有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]