一种有机硅烷低聚物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机硅烷低聚物的制备方法，无水条件下，将有机硅烷溶于有机溶剂中，加入硼酸或氟化钠作为催化剂，再升温到50‑60℃缓慢滴加水与醇的混合液，滴加完毕，升温至70‑80℃保温2小时；然后利用真空抽出系统中的醇，得到无色透明且聚合度均一的有机硅烷低聚物。由于该低聚物预先经过水解聚合，除去了大部分低分子有机物，所以在使用过程中无低分子有机物产生，沸点，闪点较高，具有很好的储存稳定性，低挥发性、低VOC排放，使用方便，安全环保。

A preparation method of organosilane oligomer

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅烷低聚物的制备方法
本专利技术属于有机硅领域，具体涉及一种有机硅烷低聚物的制备方法。
技术介绍
有机硅单体大量应用在有机无机复合材料中，它能改善复合材料的表面性能，提高复合材料的机械强度、电绝然性等性能，促使复合材料的适用范围及使用性能得以提高。然而这类硅烷在水体系中使用普遍存在水解和缩合的敏感性，造成体系不稳定、分散性差等问题。通过预先缩合或水解可以得到一种有机硅烷的低聚物结构，使硅烷分子中端部基团部分或者全部缩合，具特定的特性，在分子量的控制、分散性、成膜性等方面具有较大的优势。有机硅单体在使用过程中通常会发生水解，释放出大量的低级醇，即挥发性有机物(VOC)，因此，控制VOC的排放是现代工业发展的一种趋势。有机硅烷水解低聚物的制备方法通常分为酸催化法、碱催化法、季铵盐催化法、有机锡催化法、有机钛催化法等。酸催化法是将酸加入到蒸馏水中，然后滴加到有机硅烷中，通常在较低温度使烷氧基基团水解形成Si-OH，然后升温，使Si-OH相互缩合形成Si-O-Si键，然后除去脂肪醇，得到有机硅烷低聚物。酸催化法可以很好地控制有机硅烷的水解速度和分子量，但对于部分硅烷，例如环氧系列硅烷等容易造成环氧开环，影响产品的使用性能。碱催化法是将碱溶于蒸馏水中，然后加入有机硅烷系统中，使硅烷发生水解反应。碱催化法的特点是水解速度快，其水解和聚合可以同时进行，但往往在水解和聚合同时发生时，易造成反应控制较为困难，产品技术指标不稳定，产品聚合度不均一。季铵盐、有机锡、有机钛催化法也是有机硅烷水解常用的催化剂，它们也能很好的催化硅烷的水解，其有较好的溶解性，所以它们溶于系统中不能与体系分离，其残留对于产品的适用范围会产生一定的影响。有机钛由于催化剂本身颜色易造成产品本身色度偏大，也对硅烷低聚物的使用范围产生一定的局限性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种有机硅烷低聚物的制备方法，能够制备出聚合度均一的有机硅烷低聚物，产品无色透明、开环率低。本专利技术提供的技术方案具体如下：一种有机硅烷低聚物的制备方法，包括以下步骤：(1)无水条件下，将有机硅烷溶于有机溶剂中，加入催化剂，其中，催化剂为硼酸或氟化钠，得到溶液A；(2)将溶液A维持在50-60℃，搅拌条件下，将水与醇的混合溶液缓慢滴加至溶液A中；滴加完毕，升温至70-80℃保温2小时；其中，有机硅烷与水的摩尔比例为1:0.5-1；(3)先减压蒸馏出醇和有机溶剂，然后过滤，得到分子量为300～5000的有机硅烷低聚物。在上述技术方案的基础上，有机硅烷低聚物的分子量为930-1050。在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，有机硅烷与有机溶剂的重量比为2-3:10。在上述技术方案的基础上，有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，催化剂用量为有机硅烷重量的0.2-1％。在上述技术方案的基础上，有机硅烷为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、正己基丙基三甲氧基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，催化剂为硼酸。在上述技术方案的基础上，步骤(2)中，水和醇的重量比为1:1。传统的烷氧基硅烷在使用过程中会放出大量甲醇或乙醇等低级醇，本专利技术将有机硅烷预水解，烷氧基反应成硅氧硅键和硅醇键，制备成有机硅烷低聚物，由于有机硅烷低聚物本身的活性烷氧基基团全部或部分水解，产品在使用过程中无需加水，可直接和底物反应，无低沸点有机物释放，具有VOC排放低的优点，安全环保，在水体系中分散良好的特点。本专利技术制备的有机硅烷低聚物沸点和闪点均较高，具有很好的储存稳定性，安全环保。具体实施方式实施例1在水浴加热装置中装上具有磁力搅拌、温度计、平衡漏斗的1000毫升玻璃瓶，加入472克γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、120克甲醇以及4克硼酸，得到溶液A。将32克蒸馏水和32克甲醇混合均匀后加入平衡漏斗中，升温使反应瓶中溶液A温度达到50-60℃，逐步滴加水和甲醇的混合物，滴加完毕先于50-60℃保温2小时，然后于80℃继续保温2小时，接着减压抽出系统中的甲醇，产物经冷却，过滤，得到一种环氧硅烷的低聚物。通过凝胶渗透色谱(GPC)测得该低聚物的重均分子量为1000，分子量为950-1050的低聚物的比例占低聚物总量的90％以上，低聚物开环比例不到15％。实施例2在水浴加热装置中装上具有磁力搅拌、温度计、平衡漏斗的1000毫升玻璃瓶，加入445克乙烯基三甲氧硅烷、120克甲醇以及8克硼酸，得到溶液A。将45克蒸馏水和45克甲醇混合均匀后加入平衡漏斗中，升温使反应瓶中溶液A温度达到50-60℃，逐步滴加水和甲醇的混合物，滴加完毕先于50-60℃保温2小时，然后于80℃继续保温2小时，接着减压抽出系统中的甲醇，产物经冷却，过滤，得到一种乙烯基硅烷的低聚物。通过凝胶渗透色谱(GPC)测得该低聚物的重均分子量为1100，分子量为1050～1150的低聚物的比例占低聚物总量的90％以上。实施例3在水浴加热装置中装上具有磁力搅拌、温度计、平衡漏斗的1000毫升玻璃瓶，加入442克3-氨基丙基三乙氧基硅烷、100克乙醇以及4克氟化钠，得到溶液A。将32克蒸馏水和32克乙醇混合均匀后加入平衡漏斗中，升温使反应瓶中溶液A温度达到50-60℃，逐步滴加水和乙醇的混合物，滴加完毕先于50-60℃保温2小时，然后于80℃继续保温2小时，接着减压抽出系统中的乙醇，产物经冷却，过滤，得到一种单氨基硅烷的低聚物。通过凝胶渗透色谱(GPC)测得该低聚物的重均分子量为1030，分子量为980-1080的低聚物的比例占低聚物总量的90％以上。实施例4在水浴加热装置中装上具有磁力搅拌、温度计、平衡漏斗的1000毫升玻璃瓶，加入468克γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、120克甲醇以及4克硼酸，得到溶液A。将32克蒸馏水和32克甲醇混合均匀后加入平衡漏斗中，升温使反应瓶中溶液A温度达到50-60℃，逐步滴加水和甲醇的混合物，滴加完毕先于50-60℃保温2小时，然后于80℃继续保温2小时，接着减压抽出系统中的甲醇，产物经冷却，过滤，得到一种酰氧基硅烷的低聚物。通过凝胶渗透色谱(GPC)测得该低聚物的重均分子量为980，分子量为930-1030的低聚物的比例占低聚物总量的90％以上。实施例5在水浴加热装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅烷低聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)无水条件下，将有机硅烷溶于有机溶剂中，加入催化剂，其中，所述催化剂为硼酸或氟化钠，得到溶液A；/n(2)将溶液A维持在50-60℃，搅拌条件下，将水与醇的混合溶液缓慢滴加至溶液A中；滴加完毕，升温至70-80℃保温2小时；其中，有机硅烷与水的摩尔比例为1:0.5-1；/n(3)先减压蒸馏出醇和有机溶剂，然后过滤，得到分子量为300～5000的有机硅烷低聚物。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机硅烷低聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)无水条件下，将有机硅烷溶于有机溶剂中，加入催化剂，其中，所述催化剂为硼酸或氟化钠，得到溶液A；
(2)将溶液A维持在50-60℃，搅拌条件下，将水与醇的混合溶液缓慢滴加至溶液A中；滴加完毕，升温至70-80℃保温2小时；其中，有机硅烷与水的摩尔比例为1:0.5-1；
(3)先减压蒸馏出醇和有机溶剂，然后过滤，得到分子量为300～5000的有机硅烷低聚物。


2.根据权利要求1所述的有机硅烷低聚物的制备方法，其特征在于：低聚物的分子量为930-1050。


3.根据权利要求1所述的有机硅烷低聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，有机硅烷与有机溶剂的重量比为2-3:10。


4.根据权利要求1所述的有机硅烷低聚物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的有机硅烷低聚物的制备方法，其特征在于：所述催化剂用量为有...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊平，陈发德，王璟，陈隽，周亚，
申请(专利权)人：仙桃市蓝化有机硅有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42