[发明专利]一种含氯甲基聚硅氧烷及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氯甲基聚硅氧烷及其合成方法，属于有机硅产品的制备工艺技术领域。

背景技术

聚有机硅氧烷（聚硅氧烷）是一种以Si-O-Si为主链，硅原子上连接有有机基团的聚合物。有机基团如甲基、苯基、乙基、乙烯基等。目前已被广泛使用的硅油、硅橡胶、硅树脂等有机硅产品，都是以聚硅氧烷为基础物。由于Si-O-Si的柔性链结构赋予了有机硅产品许多独特的性能和用途，如硅油可用作/于脱模剂、消泡剂、织物整理剂、润滑剂、密封材料、硅橡胶加工助剂、化妆品等；硅橡胶广泛应用于航空航天、电子电气、轻工、机械、化工、医学、日用品等领域；硅树脂则可作为电绝缘漆和涂料使用。

聚硅氧烷近年来取得了十分迅速的发展，一系列具有特殊结构的官能性聚硅氧烷在实验室研究和工业生产中都取得了重大成功。官能聚硅氧烷不仅保留了聚有机硅氧烷原有的优异性能，同时又赋予了其其他的特殊性质，例如，官能团可与其他化合物反应；或可通过新的交联固化体系进行固化；有的具有生物活性等。

目前官能性聚硅氧烷主要用于聚硅氧烷液晶、织物整理剂、分子识别与抗紫外材料制备等领域。常见的功能性聚硅氧烷有氨基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、环氧基聚硅氧烷、聚醚基聚硅氧烷、羧基聚硅氧烷以及包括上述两种官能基的双官能团聚硅氧烷等。此外也有特殊结构或官能基的聚硅氧烷，例如嵌段聚硅氧烷和二苯甲酮紫外吸收基聚硅氧烷等。

近年来，对官能性聚硅氧烷的研究主要是从分子合成设计出发，采用缩合聚合或开环聚合法，利用具有官能性基团或特殊结构的有机硅单体合成具有特殊官能的聚硅氧烷。

目前实际投入应用的官能性聚硅氧烷的种类并不多，且生产过程中存在着合成工艺条件不易控制、产品产率不高的问题。合成新的、分子量可控、合成方法简单、高产率的官能性聚硅氧烷不仅有很好的研究意义，也具有很好的实际应用价值。

发明内容

本发明提供一种合成时间短、分子量可控、产率高的含氯甲基聚硅氧烷及其合成方法，该含氯甲基聚硅氧烷可满足实验室研究、工业生产和应用等诸多方面的需要。

本发明技术方案如下：

一种含氯甲基聚硅氧烷，结构式如下：

其中m=50～7000，n=1～400，R为甲基、乙烯基、羟基、氯甲基。

上述含氯甲基聚硅氧烷的制备方法，步骤如下：

（1）以重量份计，取八甲基环四硅氧烷（D₄）1～100份，氯甲基环体（D_n^CH₂^Cl）0.009～30份，封端剂0～20份，催化剂0.0001～1.5份；

所述的催化剂选自三氟甲基磺酸、酸性白土、阳离子交换树脂、浓硫酸、固体超强酸TiO₂/SO₄^2-、磷腈化合物、硫酸铝、盐酸、硝酸、焦磷酸、硼酸、烷基磺酸、芳基磺酸、氟烃基磺酸、氯硅烷或路易斯酸之一；

所述封端剂选自六甲基二硅氧烷、1,3-二氯甲基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷或1,1,3,3-四甲基二硅氧烷之一；

所述氯甲基环体选自氯甲基五甲基环三硅氧烷、2,4,6-三氯甲基-2,4,6-三甲基环三硅氧烷、氯甲基七甲基环四硅氧烷或2,4,6,8-四氯甲基-2,4,6,8-四甲基环四硅氧烷之一；

（2）将八甲基环四硅氧烷、氯甲基环体在20～90℃，1～100kPa条件下脱水0.5～3h，维持温度15～100℃，加入封端剂、催化剂，聚合反应1～10h；

（3）聚合反应结束后升温至140～200℃，在真空状态下脱除物料中的小分子低沸物，时间为1～3h，冷却至室温，制得含氯甲基聚硅氧烷。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中，八甲基环四硅氧烷为75～100份，氯甲基环体为0.5～1.5份，封端剂为0.0255～0.625份，所述催化剂为0.059～0.1份。

根据本发明优选的，所述催化剂选自三氟甲基磺酸、固体超强酸TiO₂/SO₄^2-或阳离子交换树脂之一。

根据本发明优选的，所述步骤（2）中，八甲基环四硅氧烷、氯甲基环体在30～70℃，10～20kPa减压条件下脱水1～2h，并维持温度在20～90℃，加入封端剂、催化剂，聚合反应4～10h。

根据本发明优选的，所述步骤（3）中，聚合反应结束后除去催化剂，升温至150～200℃。