[发明专利]一种官能化端基聚硅氧烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚硅氧烷的合成，尤其涉及一种官能化端基聚硅氧烷的制备方法。

背景技术

聚有机硅氧烷分子具有下列特性：(1) 良好的电绝缘性、阻燃性、耐候性；(2) 理想的生理与化学惰性、无毒害、不污染生态环境；(3) 玻璃化温度低、耐高、低温性能好、高温流变性小；(4) 低表面张力引起的易铺展成膜性、消泡性、疏水性与润滑性。其可以与其它高分子材料形成嵌段共聚物，如将聚有机硅氧烷乳液用于织物的浸轧整理，不仅能有效隔离纤维，避免纤维与纤维直接接触，而且能使纤维表面的摩擦系数降低，使纤维易于相对滑动表现出柔软性，因此，聚有机硅氧烷的合成在工业应用上具有重要意义。

将聚硅氧烷的端基官能化，根据端基不同的官能团，能得不同用途和性质的官能化端基聚硅氧烷。例如：端基为乙烯基的聚硅氧烷可以与烯类单体合成聚硅氧烷接枝的树脂或塑料；氨基聚硅氧烷可以合成聚氨酯；环氧基聚硅氧烷可以参与环氧树脂的合成；羟基聚硅氧烷可用于棉纤维的柔软和拒水整理以及作为硅橡胶的结构控制剂等。

目前羟基聚硅氧烷的报道较多，如乳液聚合法制羟基硅乳，所用的原料为D4(八甲基环四硅氧烷)、乳化剂和催化剂，制备时先将乳化剂溶于水中，再滴加入D4分散，然后用酸或碱引发聚合。反应温度70～90 ℃，反应时间8～10h，反应完成后中和以使酸、碱催化剂失去作用。其中，以D4作原料、十二烷基苯磺酸作催化剂、阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠作乳化剂、水为分散介质，80～90 ℃反应8 h制得的硅乳，即阴离子羟基硅乳；以D4作原料，阳离子表面活性剂如十二烷基二甲基苄基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵作乳化剂，碱金属氢氧化物如KOH、NaOH作催化剂，经乳液聚合制得的羟基硅乳，即阳离子羟基硅乳。阳离子羟基硅乳相对分子质量较小，稳定性较差，与阴离子树脂或助剂不能配伍使用，甚至工作浴液中少量的阴离子树脂也会导致它发生破乳漂油，所以应用上受到限制。目前工业上常用间歇二步法合成羟基聚硅氧烷，即以环硅氧烷为单体，强碱为催化剂，先聚合成高分子量的聚硅氧烷，再进一步水解得到羟基聚硅氧烷。或者以乙酸酐与环硅氧烷单体反应，将其乙酰化，然后以酸水解得到羟基聚硅氧烷。这些方法反应过程不易控制，产品质量不稳定，同时能耗大。另外，目前大规模合成多种类的官能化端基聚硅氧烷还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种官能化端基聚硅氧烷的其制备方法。

本发明提供了一种端羟基聚硅氧烷的制备方法，还提供了一种非端羟基的官能化端基聚硅氧烷的制备方法。

本发明所采取的技术方案为：

一种官能化端基聚硅氧烷的制备方法，包括端羟基聚硅氧烷的制备方法，步骤如下：

1)   向反应器中加入甲基环硅氧烷、碱，混合均匀；

2)   再向反应器中加入水和胺，40～80℃保温搅拌反应；

3)   步骤2）得到的产物经酸中和、过滤或经水洗至中性，抽真空，得端羟基聚硅氧烷。

一种官能化端基聚硅氧烷的制备方法，包括官能化端基非羟基的官能化端基聚硅氧烷的制备方法，步骤如下：

1)   向反应器中加入甲基环硅氧烷、碱，混合均匀；

2)   再向反应器中加入水和胺，40～80℃保温搅拌反应；

3)   再向反应器中加入硅烷偶联剂，40～80℃保温搅拌反应；

4)   步骤3）得到的产物经酸中和、过滤、抽真空，得官能化端基聚硅氧烷。

优选的，端羟基聚硅氧烷的反应体系中，原料甲基环硅氧烷、碱、水、胺的摩尔比为3：0.003～0.3：0.006～1：0.006～0.6。

优选的，端羟基聚硅氧烷的反应体系中，原料甲基环硅氧烷、碱、水、胺的摩尔比为3：0.1～0.3：0.012～0.3：0.12～0.6。

优选的，官能化端基非羟基的官能化端基聚硅氧烷的反应体系中，原料甲基环硅氧烷、碱、水、胺、硅烷偶联剂的摩尔比为3：0.003～0.3：0.006～1：0.006～0.6：0.012～3。

优选的，官能化端基非羟基的官能化端基聚硅氧烷的反应体系中，原料甲基环硅氧烷、碱、水、胺、硅烷偶联剂的摩尔比为3：0.1～0.3：0.012～0.3：0.12～0.6：0.2～2。

优选的，上述两种制备方法中，甲基环硅氧烷为六甲基环三硅氧烷（D3）、八甲基环四硅氧烷（D4）或二甲基硅氧烷混合环体（DMC）。

优选的，上述两种制备方法中，碱为无机强碱盐。

优选的，上述两种制备方法中，碱为氢氧化钠或氢氧化钾。