[发明专利]一种无VOC排放的硅烷偶联剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无VOC排放的硅烷偶联剂及其合成方法,属精细化工技术领域。

背景技术

硅烷偶联剂广泛用于工业生产，如：涂料，橡胶，塑料，油漆，机械，电子等领域，有工业味精之称。硅烷偶联剂是分子中含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，通式一般可用YSiX₃表示，其中，Y为非水解活性基团，X为可水解基团，在使用过程中， X基团发生水解反应，生成Si-OH，同时生成低分子的HX挥发性物质，方程式为：

     YSiX₃    +  H₂O   ---   YSi(OH)₃  +  3HX

      其中YSi(OH)₃中Y基团和OH基团分别与不同基材连接达到偶联效果；而HX为副产物，一般为甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，乙酸等低沸点物质。这些在偶联剂使用之后产生了大量的低沸点物质，对环境产生了污染。随着人类对环境保护力度的加强，美国，欧盟和中国的国家组织和企业先后对挥发性物质（VOC）作出了定义和标准，如美国的ASTM d3960-98, 美国联邦环保署EPA, 世界卫生组织WHO, 中国国家标准GB/T 18883-2002和巴斯夫公司等。按此定义和分类，硅烷偶联剂使用产生的低沸点物质全部属于挥发性物质（VOC），都会对环境造成污染。近年来，随着人们生活水平的提高，对环境要求也越来越高，特别是与人们生活息息相关的工业品，如汽车，装修房子用的涂料和油漆，电子产品，衣服等都要求无气味无污染。美国和欧盟对某些工业品的VOC排放作出了规定和限制，这就要求作为工业味精的硅烷偶联剂低VOC排放或无VOC排放。

无VOC排放的硅烷偶联剂的合成方法，国内还没有相关的报道，国外相关的报道也很少。从分子结构上看，合成这种无VOC排放的偶联剂也可以用含活性基团的硅烷偶联剂和六甲基二硅氧烷催化制得，但该合成路径需要催化剂，且副反应多，原料成本高，工艺复杂，即不经济也不环保。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有产品含量高，能耗低，环境污染小，工艺设备简单等特点，适合工业化生产，应用前景十分广阔；且在使用过程中不需水解可直接交粘固化，不产生气泡和低沸点物质的无VOC排放的硅烷偶联剂及其合成方法。

      本发明的技术方案是：

一种无VOC排放的硅烷偶联剂，其特征在于：无VOC排放的硅

烷偶联剂的结构式为：

R¹（CH₂）_n R²_mSi(OSiR³₃)_3-m,

其中n为0~8;

m为0~2；

R¹为活性基团，如氨基、烷基氨基、脲基、氰基、

硫氰基、巯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、环氧烷氧基、乙酰氧基；

R²为C_nH_(2n+1)，其中n为0~8;

R³为CH₃或CH₂CH₃。

上述无VOC排放的硅烷偶联剂的化学反应方程式为：

R¹（CH₂）_n R²_mSiR_3-m  +   ClSiR₃³  + H₂O--

             R¹（CH₂）_n R²_mSi(OSiR³₃)_3-m   +  HCl

其中n为0^~8;

m为0^~2；

R¹为活性基团，如氨基、烷基氨基、脲基、氰基、

硫氰基、巯基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、环氧烷氧基、乙酰氧基；