SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一类具有硫醚和磺酰氟结构的SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂及其制备方法和应用，本发明专利技术涉及硅烷偶联剂技术领域。该类硅烷偶联剂的结构如式（I）所示，（I）其中R1或R2或R3分别独立地为氢或卤素或C1‑

【技术实现步骤摘要】
SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于硅烷偶联剂
具体地，涉及一类具有硫醚和磺酰氟结构的SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硅烷偶联剂最早出现于20世纪40年代，被用于增强玻璃纤维聚酯复合材料的机械强度。此后，硅烷偶联剂在有机聚合物改性、无机表面改性、增强复合材料等领域得到了越来越广泛的应用，被誉为工业味精（Composites Part A: Applied Science and Manufacturing，41 (7), 2010, 806
‑
819）。硅烷偶联剂虽然种类众多，但都包括具有反应活性的憎水性有机官能团和若干易于水解的硅烷氧基。硅烷氧基通常为甲氧基或乙氧基。三甲氧基硅偶联剂的硅甲氧基端较易发生反应，通常不需加催化剂等繁琐的操作。然而，硅烷偶联剂中的有机官能团，如乙烯基、氨基、巯基、（甲基）丙烯酸、苯乙烯基等的反应活性有限，常常在室温下的反应速率较慢，或难以完全反应。针对上述问题，本项专利技术设计并合成了SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂，其具有SuFEx官能团（即磺酰氟基团）和硫醚基团。SuFEx（硫氟化物交换）是一类新型的点击化学反应（Angew.Chem. Int. Ed.. 53(36):9430
‑
9448），具有条件温和、反应产率高、反应速率快、副反应少等优点，是快速、高效的建立有机分子之间共价连接的有效手段。但是磺酰氟基团在不同的分子结构中的反应活性有所不同。本项专利技术发现，SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂中的磺酰氟基团具有较高的反应活性，无需加催化剂等复杂操作即可被用于环氧树脂以及水性聚合物乳液的改性。同时，SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂中的硫醚基团还能够通过氧化反应被进一步改性，优化材料的性能（Macromolecules 49, 2016, 1154
−
1162）。此外，由于这一SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂结构中没有胺基等碱性基团，其在水中较为稳定，因此能够被用于水性聚合物乳液的改性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一类新颖的具有硫醚和磺酰氟结构的SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂具有高反应性的磺酰氟结构基团。
[0004]本专利技术的另一目的是提供上述硅烷偶联剂制备方法，该方法条件温和，成本低，操作简单，易于工业化生产。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述硅烷偶联剂在有机聚合物改性中的应用。
[0006]一方面，本专利技术提供了一类新颖的具有硫醚和磺酰氟结构的硅烷偶联剂，其结构式如通式（I）所示：（I）式（I）中，R1表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R2表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R3表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R为C1‑
C
100
未取代的
或者含有一个至全部氢原子被卤素取代的烷基结构，n为1
‑
100。
[0007]进一步地，式（I）中，R1、R2、R3可以是相同的基团，也可以不同。
[0008]优选地，式（I）中，R1为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；更优选地，R1为C1‑
C4的烷基或C1‑
C4的烷氧基；最优选地，R1为甲氧基或乙氧基。
[0009]优选地，式（I）中，R2为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；更优选地，R2为C1‑
C4的烷基或C1‑
C4的烷氧基；最优选地，R2为甲氧基或乙氧基。
[0010]优选地，式（I）中，R3为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；更优选地，R3为C1‑
C4的烷基或C1‑
C4的烷氧基；最优选地，R3为甲氧基或乙氧基。
[0011]进一步地，式（I）中，R为C1‑
C
100
未取代的或者含有一个至全部氢原子被卤素取代的烷基结构；优选地，R为C1‑
C4未取代的或者含有一个至全部氢原子被氟取代的烷基结构；更优选地，R为C3未取代的烷基结构。
[0012]进一步地，式（I）中，n为1
‑
100；优选地，n为1
‑
4；更优选地，n为1。
[0013]另一方面，本专利技术提供了上述的硅烷偶联剂的制备方法，该方法包括将式（II）所示的化合物和式（III）所示的化合物进行加成反应得到式（1）所示结构的硅烷偶联剂的步骤；式（II）所示化合物结构如下：（II）式（II）R1表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R2表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R3表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R为C1‑
C
100
未取代的或者含有一个至全部氢原子被卤素取代的烷基结构；进一步地，式（II）中，R1、R2、R3可以是相同的基团，也可以不同。
[0014]优选地，式（II）中，R1为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；更优选地，R1为C1‑
C4的烷基或C1‑
C4的烷氧基；最优选地，R1为甲氧基或乙氧基。
[0015]优选地，式（II）中，R2为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；更优选地，R2为C1‑
C4的烷基或C1‑
C4的烷氧基；最优选地，R2为甲氧基或乙氧基。
[0016]优选地，式（II）中，R3为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；更优选地，R3为C1‑
C4的烷基或C1‑
C4的烷氧基；最优选地，R3为甲氧基或乙氧基。
[0017]进一步地，式（II）中，R为C1‑
C
100
未取代的或者含有一个至全部氢原子被卤素取代的烷基结构；优选地，R为C1‑
C4未取代的或者含有一个至全部氢原子被氟取代的烷基结构；更优选地，R为C3未取代的烷基结构。
[0018]式（III）所示化合物结构如下：（III）进一步地，式（III）中，n为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类具有硫醚和磺酰氟结构的SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂的结构通式如式（I）所示：（I）式（I）所示化合物中：R1表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R2表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R3表示氢、卤素、C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基；R为C1‑
C
100
未取代的或者含有一个至全部氢原子被卤素取代的烷基结构，n为1
‑
100。2.根据权利要求1所述的硅烷偶联剂，其特征在于：R1、R2、R3分别独立地为C1‑
C
10
的烷基或C1‑
C
10
的烷氧基。3.一种权利要求1
‑
2中任一项所述的任一项所述的SuFEx点击化学硫醚硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：包括将式（II）所示的化合物和式（III）所示的化合物进行加成反应得到式（I）所示结构的硅烷偶联剂的步骤；式（II）所示化合物结构如下：（II）式（II）中，R1表示氢、卤素、C1‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安杰，王闽龙，张小河，侯佳曼，王超，赵碧菡，陈玲霞，
申请(专利权)人：北京奇点势能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：