一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用，所述有机硅化合物的结构式为：～[Si(CH

A kind of oxidation and acid resistant organosilicon compound and its synthesis method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用
本专利技术涉及酸雾抑制
，尤其涉及一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用。
技术介绍
在电镀铬工艺、塑料电镀工艺的粗化工序、铝合金阳极氧化工艺中，常用含有铬酸根、重铬酸根、高锰酸根等强氧化性物质的酸性溶液，容易产生大量有害的酸雾逸出。这不仅造成很大的浪费，而且严重危害操作人员的健康，还使机器、设备等受到腐蚀。因而，常需加入耐强酸耐氧化的表面活性剂，使酸液的表面张力大大降低，以抑制酸雾的生成。传统上最常使用的表面活性剂为全氟类表面活性剂，如全氟辛基磺酸及其盐类或卤代物(PFOS，即C8F17SO3H及其盐类或卤代物)、全氟辛酸及其盐(PFOA，即C7H15COOH及其盐类)等。全氟类表面活性剂具有耐强酸、耐强氧化性、表面活性高等优良性能，用于强氧化性酸液中，能有效减少酸雾的产生，并能改善工件的润湿性，因此在过去几十年中得到了广泛应用。但是，全氟类表面活性剂具有很强的生物毒性、生物累积性和持久性。其在自然界中极难降解，会随着食物链在人类、北极熊等食物链顶层的生物体内富集到高浓度，产生肝脏毒性，影响脂肪代谢，使实验动物精子数减少、畸形精子数增加，引起机体多个脏器器官内的过氧化产物增加，造成氧化损伤，直接或间接地损害遗传物质，引发肿瘤，破坏中枢神经系统内兴奋性和抑制性氨基酸水平的平衡，使动物更容易兴奋和激怒，延迟幼龄动物的生长发育，影响记忆和条件反射弧的建立，降低血清中甲状腺激素水平等。大量研究表明，全氟类表面活性剂具有遗传毒性、雄性生殖毒性、神经毒性、发育毒性和内分泌干扰作用等多种毒性，被认为是一类具有全身多器脏毒性的环境污染物。因此，各国际组织、国家、部门、行业协会等出台了一系列公约和法律法规，禁止及限制此类物质的使用。为替代全氟类表面活性剂，目前已开发出半全氟类表面活性剂用于上述用途，如CF3(CF2)5CH2CH2SO3H及其盐类，这类半全氟类表面活性剂具有全氟类物质类似的性质，还可规避法律的限制。然而，半全氟类表面活性剂排放到环境后，其碳氢链段会被逐渐氧化为羧基，剩余的全氟链段仍保持完好，即降解为碳链稍短的全氟类表面活性剂。研究表明，这类化合物对生物也具有一定的毒性，同样具有持久性及生物累积性。因此，半全氟类表面活性剂并不能解决环保问题，而只是规避了法规限制。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用。本专利技术的有机硅化合物具有优异的耐氧化性和耐强酸性，环保、无氟，用于强氧化性酸液中，能有效减少酸雾的产生，并能改善工件的润湿性，可用于替代全氟类表面活性剂和半全氟类表面活性剂。为实现其目的，本专利技术采取的技术方案为：一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物，其结构式如下：～[Si(CH3)2-O-]m[Si(CH3)R-O-]n[Si(CH3)2-O-]o～其中，R为[-CH2]p-(Ph)qSO3X、[-CH2]p-(Ph)qPO3X、–(CH2)p-naphthenicgroup-Ph-COOX或[-CH2]p-(CO)q-CH3；R为[-CH2]p-(Ph)qSO3X或[-CH2]p-(Ph)qPO3X时，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200，p＝2～24，q＝0～2，Ph为亚苯基(-C6H4-)，X为氢、金属或有机基团；R为–(CH2)p-naphthenicgroup-Ph-COOX时，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200，p＝2～24，naphthenicgroup为亚环烷基(如：亚环己基-C6H10-或亚环戊基-C5H8-等)，Ph为亚苯基(-C6H4-)，X为氢、金属或有机基团；R为[-CH2]p-(CO)q-CH3时，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200，p＝2～24，q＝1～12，且R中CH2和CO为嵌段、交替或无规结构。本专利技术还提供了一种所述耐氧化耐强酸的有机硅化合物的合成方法，其包括如下步骤：在引发剂的引发作用下，将含硅氢键的聚二甲基硅氧烷与含端烯基的化合物进行硅氢加成反应，制得所述有机硅化合物。优选地，所述硅氢加成反应为在所选引发剂的分解温度下搅拌反应0.1～100h。所述含端烯基的化合物包括含端烯基的磺酸类化合物、含端烯基的膦酸类化合物、烯基取代环己烷基苯甲酸类化合物、含端烯基的酮类化合物中的至少一种。所述含硅氢键的聚二甲基硅氧烷的结构式为：～[Si(CH3)2-O-]m[Si(CH3)H-O-]n[Si(CH3)2-O-]o～；其中，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200。为达到环保性，本专利技术以含硅氢键的聚二甲基硅氧烷为接枝原料，在其侧链上接枝耐酸、耐氧化的亲水基团，使产物达到耐酸、耐氧化的目的，并具有表面活性，起到抑制酸雾逸散的作用。优选地，所述含端烯基的磺酸类化合物的结构式为：CH2＝CH-(CH2)p-2-(Ph)qSO3X，p＝2～24，q＝0～2，Ph为亚苯基(-C6H4-)，X为氢、金属或有机基团。优选地，所述含端烯基的膦酸类化合物的结构式为：CH2＝CH-(CH2)p-2-(Ph)qPO3X，p＝2～24，q＝0～2，Ph为亚苯基(-C6H4-)，X为氢、金属或有机基团。优选地，所述烯基取代环己烷基苯甲酸类化合物的结构式为：CH2＝CH-(CH2)p-2-naphthenicgroup-Ph-COOX，p＝2～24，naphthenicgroup为亚环烷基(如：亚环己基-C6H10-或亚环戊基-C5H8-等)，Ph为亚苯基(-C6H4-)。优选地，所述含端烯基的酮类化合物的结构式为：CH2＝CH-[CH2]p－2-(CO)q-CH3，p＝2～24，q＝1～12，-CH2-和-CO-为嵌段、交替或无规结构。进一步地，所述引发剂包括过渡金属化合物、过氧化物、偶氮化合物中的至少一种。优选地，所述过渡金属化合物包括镍、钯、铂、钴、铑、铱、铁、钌、锇、铜、金等过渡金属的化合物，如：六水氯铂酸、氯化铂、氯化钯等。优选地，所述过氧化物包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯、叔丁基过氧化氢、过硫酸盐等。优选地，所述偶氮化合物包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯等。本专利技术还提供了所述耐氧化耐强酸的有机硅化合物中R分别为[-CH2]p-(Ph)qSO3X、[-CH2]p-(Ph)qPO3X、–(CH2)p-naphthenicgroup-Ph-COOX或[-CH2]p-(CO)q-CH3时，所述有机硅化合物的合成方法，具体如下：(1)将过渡金属化合物、过氧化物或偶氮化合物用有机溶剂溶解，得到引发剂；(2)将100摩尔份的含硅氢键的聚二甲基硅氧烷、10～1000摩尔份的含端烯基的磺酸类化合物(CH2＝CH-(CH2)p-2-(Ph)qSO3X)或含端烯基的膦酸类化合物(CH2＝CH-(CH2)p-2-(Ph)qPO3X)或烯基取代环己烷基苯甲酸类化合物(CH2＝CH-(C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物，其特征在于，所述有机硅化合物的结构式如下：/n～[Si(CH

【技术特征摘要】
1.一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物，其特征在于，所述有机硅化合物的结构式如下：
～[Si(CH3)2-O-]m[Si(CH3)R-O-]n[Si(CH3)2-O-]o～
其中，R为[-CH2]p-(Ph)qSO3X、[-CH2]p-(Ph)qPO3X、–(CH2)p-naphthenicgroup-Ph-COOX或[-CH2]p-(CO)q-CH3；
R为[-CH2]p-(Ph)qSO3X或[-CH2]p-(Ph)qPO3X时，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200，p＝2～24，q＝0～2，Ph为亚苯基(-C6H4-)，X为氢、金属或有机基团；
R为–(CH2)p-naphthenicgroup-Ph-COOX时，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200，p＝2～24，naphthenicgroup为亚环烷基，Ph为亚苯基(-C6H4-)，X为氢、金属或有机基团；
R为[-CH2]p-(CO)q-CH3时，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200，p＝2～24，q＝1～12，且R中CH2和CO为嵌段、交替或无规结构。


2.一种如权利要求1所述的耐氧化耐强酸的有机硅化合物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：在引发剂的引发作用下，将含硅氢键的聚二甲基硅氧烷与含端烯基的化合物进行硅氢加成反应，制得所述有机硅化合物；
所述含端烯基的化合物包括含端烯基的磺酸类化合物、含端烯基的膦酸类化合物、烯基取代环己烷基苯甲酸类化合物、含端烯基的酮类化合物中的至少一种；
所述含硅氢键的聚二甲基硅氧烷的结构式为：
～[Si(CH3)2-O-]m[Si(CH3)H-O-]n[Si(CH3)2-O-]o～
其中，m＝2～200，n＝1～50，o＝0～200；
优选地，所述含端烯基的磺酸类化合物的结构式为：CH2＝CH-(CH2)p-2-(Ph)qSO3X，p＝2～24，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾国梁，牛艳丽，蔡志华，蒲海丽，
申请(专利权)人：广东达志化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44