CN104479133A - 一种长链烷基改性硅油的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，它的制备方法步骤为；首先合成低含氢硅油，使用阳离子树脂为催化剂，以八甲基环四硅氧烷、高含氢硅油202和六甲基二硅氧烷为基本原料；其次，制备催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)；最后，长链烷基硅油的合成；合成的低含氢硅油：1-α-烯烃＝1:1.1，使用20ppm催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，110±10℃左右反应。本发明制备方法比较简单，生产过程中环保无污染，得到的长链烷基改性硅油透明，近乎无色，能够满足没有颜色的需求。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，更具体地说是涉及一种长链烷基改性硅油的制备方法。
背景技术
有机硅分子与α-烯烃进行硅氢加成反应是引入长链烷基的有效手段。通过硅氢加成反应可以制得许多用其他方法难以得到的碳官能有机硅单体或聚合物，而且反应条件较温和，产率高，实用面广，在有机硅化学领域占有重要地位，自1948年发现了该反应以来，对反应机理，催化剂以及应用方面的研究得到了长足的发展。长链烷基硅烷偶联剂及长链烷基硅油在国外应用广泛，品种繁多，且仍在不断开发新产品；国内也有生产，但规模小且品种单一，普遍存在技术落后、产率低、成本高、产品质量不过关等问题，难以满足需求；此类产品主要依赖进口，价格昂贵。
目前国内的长链烷基硅油产品的产量较小，主要是因为加成产率不高，产物颜色较深(淡黄色或棕色)，黏度范围较窄，难以满足较苛刻条件的要求，比如化妆品用长链烷基硅油要求必须为无色。
由于长链烯烃纯度不高、技术缺乏等因素，目前国内在长链烷基方面的产品及技术仍属空缺，所以必须不断开发出自己的新产品、新技术和新工艺，以满足国内市场的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足，而提供的一种长链烷基改性硅油的制备方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：
一种长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，方法步骤一：合成低含氢硅油；甲基含氢硅油又称甲基氢聚硅氧烷，它的分子式为Me3SiO(MeHSiO)m(Me2SiO)nSiMe3，使用八甲基环四硅氧烷、高含氢硅油202、六甲基二硅氧烷和阳离子树脂作为基本原料，通过不同比例的调配，采用室温搅拌3h，60℃反应12h以上的工艺，合成了不同链节比和不同聚合度的低含氢硅油；减压除去未反应的低沸，得到预期的产物低含氢硅油，呈现无色无味状态；
步骤二：制备催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)；反应器中加入氯铂酸和乙醇，搅拌溶解后加入碳酸氢钠和乙烯基双封头，搅拌下加热，在65～75℃反应；过滤掉固形物，将溶剂蒸去，得到催化剂Cat-HLSI；其中的铂被认为是零价，为桥键和乙烯基配体组成的Pt(0)络合物；
步骤三：长链烷基硅油的合成；合成的低含氢硅油：α-烯烃＝1:1.1，使用20ppm催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，110±20℃左右反应；减压除去未反应的烯烃，减压除低沸的温度应该低于145℃。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
一、本项目采用的是阳离子树脂作为催化剂，无溶剂条件下合成含氢硅油，催化剂既可以在反应结束后很轻松除去，也可以反复使用。催化剂的变更，不但避免了硫酸酯的生成，提高了含氢硅油的品质，还简化了生产工艺提高生产效率，降低了废水的排放，达到了节能和环保的双重目的。
二、本项目采取的是由含氢硅油直接与1-烯烃进行无溶剂的硅氢加成反应而得。相较于其他两种方法而言，本方法避免使用了氯硅烷，去掉了传统工艺的苯系溶剂，不仅环保，而且降低铂催化剂的用量，降低反应温度，得到色泽更淡的产品，提高了改性硅油的质量。
具体实施方式
实施例1
本发明长链烷基改性硅油的制备方法，步骤一：在装有回流冷凝管、机械搅拌器及温度计的三口烧瓶中，加入533g的八甲基环四硅氧烷、144g的高含氢硅油202、22.9g的六甲基二硅氧烷和70g的阳离子树脂，室温搅拌3h；升温至60℃，在此温度下反应12h以上。停止搅拌，将阳离子树脂过滤除去，减压除去未反应的低沸，得到预期的产物，呈现无色无味状态。
步骤二：在装有回流冷凝管、机械搅拌器及温度计的三口烧瓶中，加入90g的氯铂酸和500ml的乙醇，搅拌溶解后加入180g的碳酸氢钠和170g的乙烯基双封头，搅拌下加热，在65～75℃反应3h。反应结束后，过滤掉固形物，将溶剂蒸去，得到铂-乙烯基硅氧烷络合物，催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)。
步骤三：在装有回流冷凝管、机械搅拌器、氮气保护及温度计的四口烧瓶中，加入300g的步骤一合成的低含氢硅油和0.012g的催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，在氮气的保护下搅拌。升温至80℃，将311g的1-十二烯烃在3h通过恒压滴液漏斗滴加，控制温度不超过130℃。滴加完毕继续反应3h。反应完毕，减压除去未反应的烯烃，得到目标产物，即长链烷基改性硅油。
实施例2
制备方法步骤一：在装有回流冷凝管、机械搅拌器及温度计的三口烧瓶中，加入646.7g的八甲基环四硅氧烷、41.9g的高含氢硅油202、11.3g的六甲基二硅氧烷和70g的阳离子树脂，室温搅拌3h；升温至60℃，在此温度下反应12h以上。停止搅拌，将阳离子树脂过滤除去，减压除去未反应的低沸，得到预期的产物，呈现无色无味状态。
步骤二：与实施例1中步骤二完全相同。
步骤三：在装有回流冷凝管、机械搅拌器、氮气保护及温度计的四口烧瓶中，加入400g的步骤一合成的低含氢硅油和0.01g的催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，在氮气的保护下搅拌。升温至80℃，将94g的1-十四烯烃在2h通过恒压滴液漏斗滴加，控制温度不超过130℃。滴加完毕继续反应3h。反应完毕，减压除去未反应的烯烃，得到目标产物，即长链烷基改性硅油。
实施例3
步骤一：在装有回流冷凝管、机械搅拌器及温度计的三口烧瓶中，加入677g的八甲基环四硅氧烷、13.7g的高含氢硅油202、9.3g的六甲基二硅氧烷和70g的阳离子树脂，室温搅拌3h；升温至60℃，在此温度下反应12h以上。停止搅拌，将阳离子树脂过滤除去，减压除去未反应的低沸，得到预期的产物，呈现无色无味状态。
步骤二：与实施例1中步骤二完全相同。
步骤三：在装有回流冷凝管、机械搅拌器、氮气保护及温度计的四口烧瓶中，加入500g的步骤一合成的低含氢硅油和0.011g的催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，在氮气的保护下搅拌。升温至80℃，将44g的1-十六烯烃在2h通过恒压滴液漏斗滴加，控制温度不超过130℃。滴加完毕继续反应3h。反应完毕，减压除去未反应的烯烃，得到目标产物，即长链烷基改性硅油。
实施例4
步骤一：在装有回流冷凝管、机械搅拌器及温度计的三口烧瓶中，加入685.9g的八甲基环四硅氧烷、8.4g的高含氢硅油202、5.7g的六甲基二硅氧烷和70g的阳离子树脂，室温搅拌3h；升温至60℃，在此温度下反应12h以上。停止搅拌，将阳离子树脂过滤除去，减压除去未反应的低沸，得到预期的产物，呈现无色无味状态；
步骤二：与实施例1中步骤二完全相同；
步骤三：在装有回流冷凝管、机械搅拌器、氮气保护及温度计的四口烧瓶中，加入600g的步骤一合成的低含氢硅油和0.012g的催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，在氮气的保护下搅拌，升温至80℃，将32.3g的1-十六烯烃在1h通过恒压滴液漏斗滴加，控制温度不超过130℃，滴加完毕继续反应3h。反应完毕，减压除去未反应的烯烃，得到目标产物，即长链烷基改性硅油。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，比如在反应条件等等，都落在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，其制备方法步骤为：首先合成它的低含氢硅油；使用阳离子树脂为催化剂，以八甲基环四硅氧烷、高含氢硅油202和六甲基二硅氧烷为基本原料；然后通过不同比例的调配，向配有机械搅拌器，回流冷凝管和温度计的三口瓶中，采用室温搅拌3h，60℃反应12h以上的工艺，合成了不同链节比和不同聚合度的低含氢硅油；减压除去未反应的低沸，得到预期的产物低含氢硅油；
其次，制备催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)；反应器中加入氯铂酸和乙醇，搅拌溶解后加入碳酸氢钠和乙烯基双封头，搅拌下加热，在65～75℃反应3h；过滤掉固形物，将溶剂蒸去，得到催化剂Cat-HLSI；
最后，长链烷基硅油的合成；合成的低含氢硅油：α-烯烃＝1:1.1，使用20ppm催化剂Cat-HLSI(Pt含量24％)，110±20℃左右反应；减压除去未反应的烯烃；减压除低沸的温度应该低于145℃。
2.根据权利要求1所述本长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，所述合成低含氢硅油所用的催化剂是阳离子树脂，最优化的反应温度和时间为60℃、反应12h以上。
3.根据权利要求1所述本长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，所述合成催化剂Cat-HLSI的最优反应条件为在65～75℃，反应3h。
4.根据权利要求1所述本长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，所述合成长链烷基改性硅油所用的α-烯烃是1-十二烯烃、1-十四烯烃和1-十六烯烃。
5.根据权利要求1所述本长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，所述合成长链烷基改性硅油时，低含氢硅油与α-烯烃的最优反应配比为1:1.1；且所用催化剂Cat-HLSI的最优使用量为20ppm。
6.根据权利要求1所述本长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，所述合成长链烷基改性硅油时，α-烯烃的滴加温度为80℃，滴加时间根据α-烯烃量的多少，控制为1～3h。
7.根据权利要求1所述本长链烷基改性硅油的制备方法，其特征在于，所述合成长链烷基改性硅油时，根据不同含氢量的硅油，它的反应温度的范围是110±20℃，不超过145℃，反应时间为3h。
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