CN102010438A - 一种含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法 - Google Patents

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王秀峰
王豪
王学智
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Shaanxi University of Science and Technology
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Abstract

本发明提供了一种含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法，其中，含氨基笼型倍半硅氧烷的结构式如下：
Figure 201010539696.7_AB_0
其中，基团R中有1～7个为苯基-C6H5，其余为-NH2(CH2)6NHCH2。制备时，首先将水和无水乙醇混合并搅拌均匀，制得溶剂；接着，向溶剂中加入碱性催化剂，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，接着在搅拌下于15～80℃保温4h～48h；最后经洗涤、烘干即可。本发明含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法简单，过程容易控制，且成本低廉、产率高。

Description

一种含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种倍半硅氧烷及其制备方法，特别是一种含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法。
背景技术
硅是地球上含量非常丰富的元素之一，其表层含硅23％。硅的无机化合物很早即被利用，做成陶瓷，玻璃等制品。硅的化合物是在近50年才被合成出来的，但是发展很快，现在已知其结构的在六、七万种以上。这是除了有机化合物(含C，H，O，N等)以外研究的最多的一类化合物。
聚硅氧烷是以硅氧键为骨架的各类聚合物，这是含硅化合物中为数最多，研究最多，应用最广的一类。已经形成了相当大规模的工业，各种产品数达千种，年产50多万吨，产值数10亿美元。
聚硅烷是不含氧的以Si-Si键为主链的化合物，近十年发展迅速，在电子，光学工业中有不少用途。倍半硅氧烷的特点和用途如下：1)耐热性好，弹性体使用温度可达350℃，树脂更高，可用于垫圈，电缆，涂料，薄膜等；(2)耐低温，可在零下60℃使用，用于寒冷地区及卫星上；(3)耐候性好，经得起风雨侵蚀，阳光曝晒，在户外可用10多年；(4)绝缘性好，可用于高速电机，电子器件；(5)疏水性好，可用于纺织物表面处理及建筑防水层；(6)透过性高，可做成气体和液体分离膜；(7)具有生理惰性，可作人体血管导管，药物填埋及矫形器件；(8)润滑性好，可用于纺织等轻型机械；(9)润肤护发，广泛应用于化妆品；(10)防粘，用于脱模，隔离层；(11)粘结，密封性能好，用于玻璃墙的粘结，电子器件的密封；(12)消泡，均泡性好，用于发酵罐的消泡，泡沫塑料发泡时空隙的控制；(13)透明性好，用作透明胶黏剂，接触镜片，太阳电池的防护等。
倍半硅氧烷的传统合成方法一般采用氯代硅烷的水解，然而，由该方法合成的倍半硅氧烷，其产率为7～29％，且合成时间为几天到几周，有的甚至长达1年。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法，制备方法简单，容易控制，且产率较高。
为实现上述目的，本发明提供了一种含氨基笼型倍半硅氧烷，其结构式为：
Figure BDA0000031782760000021
其中，基团R中有1～7个为苯基-C6H5，其余为-NH2(CH2)6NHCH2。
为实现上述目的，本发明提供了一种含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：(1)将水和乙醇按照质量比为1∶1～10的比例混合并搅拌均匀，制得溶剂；(2)向上述溶剂中加入碱性催化剂，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，并在1～30分钟内滴加完成，所述反应物与溶剂的质量比为5～75％，所述己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的摩尔比为(49～1)∶7；(3)接着，控制温度在15～80℃，在搅拌下保温4h～48h；(4)最后经有机溶剂洗涤、烘干即可。
作为本发明的优选实施例，所述催化剂选自四乙基氢氧化铵或四甲基氢氧化铵；
作为本发明的优选实施例，所述步骤(4)的烘干温度为20～100℃。
作为本发明的优选实施例，所述步骤(4)的烘干是在真空气氛或氮气气氛或氩气气氛中进行。
本发明含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法与现有技术相比，至少具有以下优点：(1)反应设备简单；(2)反应过程容易控制；(3)在反应过程中无污染物放出；(4)反应的产率可达80％以上；(5)产物含氨基有机倍半硅氧烷在570℃失重仅为15.12％，比较耐高温；(6)含氨基有机倍半硅氧烷分子上的氨基基团(NH2(CH2)6NHCH2)的个数可以通过己二胺基甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷的反应配比进行调节；(7)含氨基有机倍半硅氧烷作为一种高分子材料的添加剂，可以达到分子级的分散，可以有效地提高高分子材料的耐高温性能，力学强度等；(8)含氨基有机倍半硅氧烷可以作为一种反应物制通过化学反应方便的制的其他的有机倍半硅氧烷。
具体实施方式
下面对本发明含氨基笼型倍半硅氧烷及其制备方法做详细描述：
本发明含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法如下：
实施例1
(1)取水和乙醇，按照质量比为1∶1的比例混合，然后在磁力搅拌机上搅拌均匀，制得溶剂；
(2)向上述溶剂中加入催化剂四乙基氢氧化铵，所述催化剂的加入量占反应物质质量的0.5％，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，所述反应物与溶剂的质量比为5％，所述己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的摩尔比为49∶7，并在1～30分钟内滴加完成；
(3)接着，控制温度在15℃，在搅拌下保温48h；
(4)然后，向步骤(3)得到的物料中加入有机溶剂进行洗涤，最后，在烘箱内于100℃烘干即可，其中，烘箱内充有氩气保护气体。
实施例2
(1)取水和乙醇，按照质量比为1∶4的比例混合，然后在磁力搅拌机上搅拌均匀，制得溶剂；
(2)向上述溶剂中加入催化剂四甲基氢氧化铵，所述催化剂的加入量占反应物质质量的1％，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，所述反应物与溶剂的质量比为30％，所述己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的摩尔比为21∶7，并在1～30分钟内滴加完成；
(3)接着，控制温度在30℃，在搅拌下保温25h；
(4)然后，向步骤(3)得到的物料中加入有机溶剂进行洗涤，最后，在真空空气的烘箱内于70℃烘干即可。
实施例3
(1)取水和乙醇，按照质量比为1∶8的比例混合，然后在磁力搅拌机上搅拌均匀，制得溶剂；
(2)向上述溶剂中加入催化剂四乙基氢氧化铵，所述催化剂的加入量占反应物质质量的3％，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，所述反应物与溶剂的质量比为55％，所述己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的摩尔比为7∶7，并在1～30分钟内滴加完成；
(3)接着，控制温度在50℃，在搅拌下保温10h；
(4)然后，向步骤(3)得到的物料中加入有机溶剂进行洗涤，最后，在烘箱内于45℃烘干即可，其中，烘箱内充有氩气保护气体。
实施例4
(1)取水和乙醇，按照质量比为1∶10的比例混合，然后在磁力搅拌机上搅拌均匀，制得溶剂；
(2)向上述溶剂中加入催化剂四乙基氢氧化铵，所述催化剂的加入量占反应物质质量的5％，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，所述反应物与溶剂的质量比为75％，所述己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的摩尔比为1∶7，并在1～30分钟内滴加完成；
(3)接着，控制温度在80℃，在搅拌下保温4h；
(4)然后，向步骤(3)得到的物料中加入有机溶剂进行洗涤，最后，在烘箱内于20℃烘干即可，其中，烘箱内充有氮气保护气体。
本发明的化学反应如下：
第一步：
Figure BDA0000031782760000051
第二步：
Figure BDA0000031782760000061
其中，基团R中有1～7个为-C6H5，其余为-NH2(CH2)6NHCH2。
需要说明的是：本发明含氨基有机倍半硅氧烷分子上的氨基基团(-NH2(CH2)6NHCH2)的个数可以通过反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的反应配比进行调节。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种含氨基笼型倍半硅氧烷，其特征在于：结构式如下：
Figure FDA0000031782750000011
其中，基团R中有1～7个为-C6H5，其余为-NH2(CH2)6NHCH2。
2.如权利要求1所述的含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将水和无水乙醇按照质量比为1∶(1～10)的比例混合并搅拌均匀，制得溶剂；
(2)向上述溶剂中加入碱性催化剂，其中，碱性催化剂的加入量占反应物物质质量的0.5～5％，然后，在搅拌的情况下，滴加反应物己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，并在1～30分钟内滴加完成，所述反应物与溶剂的质量比为5～75％，所述己二胺基甲基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷的摩尔比为(49～1)∶7；
(3)接着，控制温度在15～80℃，在搅拌下保温4h～48h；
(4)最后经有机溶剂洗涤、烘干即可。
3.如权利要求1所述的含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂选自四乙基氢氧化铵或四甲基氢氧化铵。
4.如权利要求3所述的含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中烘干温度为20～100℃。
5.如权利要求1所述的含氨基笼型倍半硅氧烷的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中烘干是在真空气氛或氮气气氛或氩气气氛中进行。
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