CN101775141B - 蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其技术要点是：先通过蓖麻油与五甲基二硅氧烷的硅氢化反应形成蓖麻油硅氢化产物，再和环状硅氧烷进行酸催化开环反应，制备出蓖麻油基聚硅氧烷多元醇。其合成过程简单，成本较低，具有很高的实用价值；同时，硅氧烷链位于蓖麻油侧链，当接入聚氨酯、聚酯等材料中时，硅氧烷非常容易向表面迁移，使材料具有较好的表面性能；蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的硅氧烷链位于分子侧链，可以改善聚硅氧烷机械性能，在不降低材料机械性能的前提下大幅降低材料表面能，提高材料耐水性，尤其适宜于合成水性聚氨酯材料。

Description

蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料中间体聚硅氧烷多元醇的制备方法技术领域，特别涉及蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法。
背景技术
由于聚硅氧烷多元醇存在端羟基，因此常被作为中间体制备聚氨酯、聚酯等多种材料。以硅氧烷二元醇作为中间体制备的材料具有优良的耐水性、抗老化性和表面性能以及较好的生物相容性等，因而在许多领域得到广泛应用。
中国专利CN90105777.0提供了一种制取低分子量α，ω硅氧烷二醇的方法，在酸性催化剂作用下二次水解烷氧基硅烷，从而使硅氧烷两端带有羟基官能团。由于与硅氧烷直接相连的羟基稳定性差，不太适宜作制备聚氨酯、聚酯等材料的中间体。
中国专利CN101381462A介绍了一种制备聚醚嵌段聚硅氧烷二元醇的方法，先合成双氢封端得据硅氧烷，然后利用硅氢化反应在硅氧烷两端接入聚醚链，所得硅氧烷二醇反应活性高、稳定性好。但是，当聚醚嵌段聚硅氧烷二元醇被接入聚氨酯中时，由于硅氧烷链位于主链上，不利于硅氧烷的表面富集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，以克服现有聚硅氧烷二元醇反应活性低、耐水解差、成本高等问题，同时改善硅氧烷改性共聚物时的机械性能。
其技术方案是：一种蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其特征在于：先将五甲基二硅氧烷与蓖麻油加入反应器中，两者的摩尔比为3∶1至3.2∶1之间，在70～80℃时加入铂金属催化剂，催化剂用量按每克反应物加10～35μg，并在80～120℃条件下反应4～8h；减压蒸馏除去未参加反应的五甲基二硅氧烷，即得蓖麻油的硅氢加成产物；将硅氢加成产物和环状硅氧烷按摩尔比20～2∶1与总反应物质量0.5～1％的酸催化剂在40～60℃反应48～72h；反应后的混合物经去离子水洗脱催化剂、蒸馏出未反应完全的环状硅氧烷后，即得到蓖麻油基聚硅氧烷多元醇。
所述环状硅氧烷的结构式为：
Figure GSB00000699792200021
式中R1与R2为CH3、CH2CH3或CH2CH2CH3；m＝3～6；
所述酸催化剂为硫酸或三氟乙酸；
所述铂金属催化剂为氯铂酸的异丙醇醇溶液或硅烯络合铂催化剂。
采用本发明方法制备的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇，其分子式结构如下：
Figure GSB00000699792200022
R的结构式为
Figure GSB00000699792200023
式中R1和R2分别为CH3、CH2CH3和/或CH2CH2CH3；n为1～1000的整数。
与现有聚硅氧烷多元醇相比较，由于本发明的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇由于原料易得，合成过程简单，所以成本较低，具有很高的实用价值；同时，硅氧烷链位于蓖麻油侧链，当接入聚氨酯、聚酯等材料中时，硅氧烷非常容易向表面迁移，使材料具有较好的表面性能；硅氧烷链柔顺性好，但是同时存在机械强度不够的缺点，而蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的硅氧烷链位于分子侧链，可以改善聚硅氧烷机械性能，在不降低材料机械性能的前提下大幅降低材料表面能，提高材料耐水性，尤其适宜于合成水性聚氨酯材料。
实施例1
在500mL三口瓶中加入上述198g蓖麻油，再加入87.8g五甲基二硅氧烷，升温至80℃时加入氯铂酸溶液0.8mL，继续升温到100℃并在100℃反应5h。经减压蒸馏除去未参加反应的五甲基二硅氧烷，得到蓖麻油硅氢化产物272.3g。
将272.3g蓖麻油硅氢化产物和467g八甲基环四硅氧烷(D4)加入一个干燥的配有温度计、冷凝管和搅拌的1000mL三口烧瓶中，再加入3.62g浓硫酸，在45℃反应48h；用去离子水对产物进行洗涤，减压蒸馏得到598g蓖麻油基聚硅氧烷多元醇。
实施例2
在500mL三口瓶中加入上述198g蓖麻油，再加入87.8g五甲基二硅氧烷，升温至80℃时加入氯铂酸溶液0.8mL，继续升温到100℃并在100℃反应5h，经减压蒸馏除去未参加反应的五甲基二硅氧烷，得到蓖麻油硅氢化产物272.3g。
将272.3g蓖麻油硅氢化产物和700g八甲基环四硅氧烷(D4)加入一个干燥的配有温度计、冷凝管和搅拌的1000mL三口烧瓶中，再加入4.8g浓硫酸，在45℃反应60h；用去离子水对产物进行洗涤，减压蒸馏得到885g蓖麻油基聚硅氧烷多元醇。
实施例3
在500mL三口瓶中加入上述198g蓖麻油，再加入87.8g五甲基二硅氧烷，升温至80℃时加入硅烯络合铂催化剂0.8mL，继续升温到100℃并在100℃反应5h。，经减压蒸馏除去未参加反应的五甲基二硅氧烷，得到蓖麻油硅氢化产物272.3g。
将272.3g蓖麻油硅氢化产物和1300g八甲基环四硅氧烷(D4)加入一个干燥的配有温度计、冷凝管和搅拌的2000mL三口烧瓶中，再加入7.7g浓硫酸，在45℃反应72h；用去离子水对产物进行洗涤，减压蒸馏得到1380g蓖麻油基聚硅氧烷多元醇。

Claims (5)

1.一种蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其特征在于：先将五甲基二硅氧烷与蓖麻油加入反应器中，两者的摩尔比为3∶1至3.2∶1之间，在70～80℃时加入铂金属催化剂，催化剂用量按每克反应物加10～35μg，并在80～120℃条件下反应4～8h；减压蒸馏除去未参加反应的五甲基二硅氧烷，即得蓖麻油硅氢加成产物；将硅氢加成产物和环状硅氧烷按摩尔比20～2∶1与总反应物质量0.5～1％的酸催化剂在40～60℃反应48～72h；反应后的混合物经去离子水洗脱催化剂、蒸馏出未反应完全的环状硅氧烷后，即得到蓖麻油基聚硅氧烷多元醇。
2.根据权利要求1所述的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其特征在于：所述环状硅氧烷的结构式为：
Figure FSB00000699792100011
式中R1与R2为CH3、CH2CH3或CH2CH2CH3；m＝3～6。
3.根据权利要求1所述的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其特征在于：所述酸催化剂为硫酸或三氟乙酸。
4.根据权利要求1所述的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其特征在于：所述铂金属催化剂为氯铂酸的异丙醇醇溶液或硅烯络合铂催化剂。
5.根据权利要求1所述的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的制备方法，其特征在于：所述的蓖麻油基聚硅氧烷多元醇结构式为：
Figure FSB00000699792100012
R的结构式为
Figure FSB00000699792100013
式中R1和R2分别为CH3、CH2CH3和/或CH2CH2CH3；n为1～1000的整数。
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Pledgor: Hefei Scisky Technology Co., Ltd.|Lanzhou Ke Tian environmental protection and energy saving Science and Technology Ltd.|LNZHOU KETIAN AQUEOUS POLYMER MATERIAL CO., LTD.|LANZHOU KETIAN NEW MATERIAL CO., LTD.|Hefei Scisky Technology Co., Ltd.

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