[发明专利]全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷及制备方法和应用。

背景技术

氟硅橡胶是以氟碳链取代普通有机硅橡胶上碳氢链而制成的，既保持了有机硅橡胶耐高低温、耐候性及抗臭氧老化、电气绝缘等优点，又赋予了其氟化物拒水、拒油、耐溶剂和耐化学药品等特殊性能，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域，也可用于制造耐腐蚀的衣服、手套以及涂料、胶粘剂等。

氟硅橡胶用聚合单体通常为三氟丙基甲基环三硅氧烷，制备三氟丙基甲基环三硅氧烷时所使用的原料三氟丙烯为高危化学品，易爆炸；且合成过程需经过加成、水解、强碱催化裂解、重整成环等多个步骤，不仅制备工艺复杂，而且反应需要在高温、高压等苛刻条件下进行；另外，由三氟丙基甲基环三硅氧烷制备氟硅橡胶时，通常需要引入乙烯基硅氧烷进行共聚改性，共聚改性时工艺复杂，而且容易引起氟硅橡胶中含氟基团的分布不均匀，从而影响了氟硅橡胶的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷及制备方法和应用，该方法原料安全易得，操作步骤简单，反应条件温和，工艺安全性高的，制得的全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷可直接作为氟硅橡胶用聚合单体。

本发明的技术解决方案是：

一种全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷，其结构式如下：

F(CF₂)₆CH₂CH₂Si(OCH₃)₂CH=CH₂。

所述全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷的制备方法，其具体步骤如下：

1)以摩尔比1:1.1～1:1.3的全氟己基乙基卤代物与金属镁作为反应底物，在溶剂存在下反应，反应前，向金属镁中加入少量碘及1mL~2mL全氟己基乙基卤代物，微热引发反应，所述的全氟烷基乙基卤代物与溶剂的摩尔体积比为1:600mol/mL～1:800mol/mL，反应温度30℃～40℃，反应时间0.5 h～1h，制得格氏试剂；  

2)向格氏试剂中滴加乙烯基三甲氧基硅烷，所述的全氟己基乙基卤代物与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1，进行取代反应，反应温度为30℃～40℃，反应时间为1h～3h，制得粗产物，经减压蒸馏提纯，制得全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷。

所述全氟己基乙基卤代物，其结构式为F(CF₂)₆CH₂CH₂X，其中，X为Cl、Br、I中的一种。

所述金属镁，其平均尺寸为5 mm×1mm。

所述溶剂为乙醚或四氢呋喃。

所述减压蒸馏提纯时，体系压力为-0.1MPa～-0.099MPa，加热温度为90℃～95℃。

一种全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷在制备氟硅橡胶中的应用。 

所述全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷在制备氟硅橡胶中的应用，其具体步骤如下：

1)氟硅生胶的制备

①向2L单口烧瓶中加入100mL的20%甲醇水溶液，用滴液漏斗滴加入1000g全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷，控制滴加速度为1mL/min，滴加完毕后继续反应2h，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥2h；

②将步骤①所得物质转移到带有机械搅拌、冷凝管、测温点的2L四口烧瓶中，然后加入10g氢氧化钾，在210℃下进行催化裂解反应 3h，反应后将产物水洗至中性，真空干燥3h；

③将步骤②所得物质加入到密闭聚合反应釜中，抽真空至-0.1MPa，开启加热，在100℃下反应2h，得到氟硅生胶；

2）氟硅橡胶的制备：

用双辊开炼机将630g氟硅生胶与350g白炭黑混炼均匀，置于180℃下热处理2h，然后冷却至室温，再加入20g氧化铈强化剂，即得到氟硅橡胶混炼胶；将得到的氟硅橡胶混炼胶在150℃~170℃下，用平板加压硫化法硫化30min，即得到氟硅橡胶。

本发明的优点：

1、制备过程仅需两步即可实现而且可连续进行，操作步骤简单；所使用的原料安全易得，反应条件温和，工艺安全性高。

2、制得的全氟己基乙基-乙烯基-二甲氧基硅烷纯度为99.2%～99.5%，收率为98.2%～98.9%，纯度高，收率好，适合于工业化生产。