CN113583037B - 一种绿色环保型硅烷偶联剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种绿色环保型硅烷偶联剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：在反应瓶内投入乳酸酯、溶剂，先将反应液加热到80‑105℃回流，过程中不断分出水层；常压蒸馏回收溶剂后，再往反应液中加入催化剂，控制温度在40‑80℃下，将环氧硅烷缓慢滴加到反应液中，反应完毕，常压蒸馏回收低沸点醇后，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂。将可降解基团复合到传统硅烷偶联剂上面。本发明硅烷偶联剂中的可水解活性基团水解以后形成硅羟基，能跟多种基材表面发生化学反应实现缩合粘接，提高与基材的粘接性能；同时释放出乳酸酯小分子，该小分子环境友好。

Description

一种绿色环保型硅烷偶联剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅烷偶联剂技术领域，具体涉及一种绿色环保型硅烷偶联剂及其制备方法。
背景技术
室温固化硅橡胶材料，也被称为“RTV”硅橡胶材料。它们通常用作玻璃、陶瓷、陶瓷、石材、塑料、金属、木材等的密封剂或粘合剂，在建筑和卫生设施中用作填缝料和密封剂，或在电子工业中用作涂层剂。
目前，有机硅密封胶主要有脱酸型，脱醇型和脱酮肟型，在硫化时分别放出乙酸，甲醇/乙醇，和丁酮肟/丙酮肟等，其中，乙酸具有强烈的刺激性气味，对铁铝等基材有腐蚀性，甲醇属于有毒化合物，酮肟属于潜在的化学致癌物质，已在很多场合被欧盟禁止使用，在美国专利里面提到丁酮肟对水体也有潜在危害。
使用健康环保的化学材料是未来的发展导向。乳酸乙酯本身具有果香气，溶解性好，无毒，不易挥发，可自然降解等优势，在不改变传统RTV硅橡胶的综合性能的情况下，引入乳酸乙酯作为环境友好的小分子，是极具开发价值和应用前景的。
中蓝晨光化工研究设计院有限公司的毛云忠等人在《有机硅材料》2017年，31期(增刊)：55-58页发表的《卫生级脱乳酸乙酯型有机硅胶粘剂的研制》，该论文中提到以α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基料，气相法白炭黑为补强填料，乙烯基三(乳酸乙酯2一氧基)硅烷为交联剂，制得卫生级脱乳酸乙酯型单组分室温硫化有机硅胶粘剂。研究了以白炭黑为补强填料、不同催化剂作用下，脱乳酸乙酯的单组分室温硫化有机硅胶粘剂的贮存稳定性及力学性能。结果表明，以α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基胶，气相法白炭黑为补强填料，甲基三乙酰氧基硅烷与乙烯基三(乳酸乙酯2-氧基)硅烷复配交联剂，低毒的二甲基二新葵酸锡为催化剂，可制得卫生级脱乳酸乙酯型有机硅胶粘剂。该胶粘剂可改善施工条件，对环境友好，且对基材具有较好的粘接性能，能减缓胶粘剂对金属的腐蚀，适用于食品、人体接触等要求较严的场合。该文献中提到可以将脱乳酸酯应用于单组份室温硫化硅橡胶硬化剂中，四年来，该方案并没有因为其使用优势而规模化生产，主要受限于乳酸乙酯比其他原材料的成本相对较高，产品结构单一无法满足市场多元化的需求，收率低导致经济效益动力不足，所以目前国内外对该类型的偶联剂的研发，生产投入都很小，造成乳酸乙酯型硅烷偶联剂的生产成本高，影响了乳酸乙酯型硅烷偶联剂的工业化生产。该文献所提到的固化剂由氯硅烷与乳酸乙酯脱氯化氢制得，该方法局限性很强，不能利用到含有环氧基团的化合物中，因为氯化氢能与环氧基团快速反应实现开环，导致不能得到该类市场需求量很大的目标产物。
3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷等环氧硅烷在玻纤行业，涂料行业，改性树脂行业以及粘胶行业都得到了广泛的应用，基本上可以解决绝大部分的粘接问题，使用的过程中会释放出甲醇、乙醇等小分子，甲醇有毒，大量使用以后甲醇和乙醇都会造成巨大的环境污染。
因此，寻找一种制备绿色、环保、通用的硅烷偶联剂刻不容缓。
发明内容
为了克服现有技术不足，本发明的目的是提供一种使用过程中释放出的乳酸酯小分子无刺激性气味，无毒无害，能生物自降解的一种绿色环保型硅烷偶联剂及其制备方法。
本发明提供一种绿色环保型硅烷偶联剂，其结构如式I所示：
所述式I中，R4为乙基、丙基或丁基；n为1～3的整数，所述a、b、c分别为0或1，且a+b+c≥1；
当n＝3时，a＝1，b＝0，c＝0，R1为3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基中的一种；
当n＝2时，a＝1，b＝1，c＝0，R1为3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基中的一种；R2为甲基、碳链数为C1～C4的烷氧基或苯基中的一种(；
当n＝1时，a＝1，b＝1，c＝1，R1为3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基中的一种；R2为甲基、碳链数为C1～C4的烷氧基或苯基中的一种，R3为甲基、碳链数为C1～C4的烷氧基或苯基中的一种。
本发明上述结构的绿色环保型硅烷偶联剂，由于含有可水解活性基团(硅氧烷)，水解以后形成硅羟基，能跟多种基材表面发生化学反应实现缩合粘接，且硅羟基还可以自缩合成硅氧硅键的网状结构，交联密度显著增加，附着力明显提高；同时释放出乳酸酯小分子，该小分子环境友好，能自动降解，气味清香怡人。
本发明的硅烷偶联剂在涂料、油墨中表现出优异的偶联性能，附着力增加，稳定性良好，涂覆以后挥发的小分子气味清香，无毒无害。
本发明还提供一种绿色环保型硅烷偶联剂的制备方法，其包括以下步骤：
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸酯、溶剂，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收溶剂；
所述溶剂回收完毕，再往反应液中加入催化剂，控制温度在40-80℃下，将环氧硅烷缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应4-7小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂；
所述环氧硅烷中的环氧基团为下列中的一种：3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基。
进一步，所述乳酸酯为乳酸丙酯、乳酸丁酯或乳酸乙酯中的一种。
本发明采用上述制备方法，乳酸酯反应前先进行除水操作，除水完全以后再将溶剂先蒸除，这样反应结束后就无需进行溶剂和释放的醇的分离操作，大大简化后处理工艺。
所述除水操作中，所述的反应设备上带分子筛塔节，用以除去反应过程中乳酸酯及***倒吸的水分。分子筛除水剂可以是4A分子筛，3A分子筛，另外，还可以无水氯化钙等除水剂。
进一步，所述环氧硅烷为下列中的一种：3-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基苯基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基苯基乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基苯基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基甲基苯基乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基苯基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基甲基苯基二乙氧基硅烷。
进一步，所述溶剂为正己烷或环己烷。
进一步，所述催化剂包括下列中的一种：无水三氯化铁、无水三氯化铝、氧化硼、n，n-二甲基甲酰胺、或苯胺；所述加入的催化剂与乳酸酯的质量比为0.01-0.05∶1。
优选的，所述催化剂为n，n-二甲基甲酰胺。
本发明的有益效果为：
1、由于乳酸乙酯含有大量的氢键，常规方法很难将水分除尽，本发明采用先共沸除水，然后再分子筛填料塔除水，尽可能彻底除掉原料水分的同时避免***外部空气中的水分进入再生。
2、本发明打破传统，将可降解基团复合到传统硅烷偶联剂上面。硅烷偶联剂中的可水解活性基团(硅氧烷)水解以后形成硅羟基，能跟多种基材表面发生化学反应实现缩合粘接，提高与基材的粘接性能；同时释放出乳酸酯小分子，该小分子环境友好，能自动降解，气味清香怡人，为偶联剂绿色发展提供新思路。
3、本发明制备的偶联剂可避免使用过程产生甲醇，乙醇，乙酸，丁酮肟等有毒、有害、有污染的小分子；且本发明制备的偶联剂品质稳定、无色透明、工业化生产简单易行，无三废产生，属于绿色环保工艺及极具发展潜力的产品。
4、本发明的硅烷偶联剂制备过程工艺简单，产品收率高，在一定程度上降低了采用乳酸酯为原料的整体成本，可实现工业化生产。
具体实施方式
实施例1
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸丙酯132.2g(1moL)、溶剂环己烷39.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺1.32g；控制温度在40～45℃，将55.7g(0.2moL)3-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应7小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后搭好减压蒸馏装置后，缓慢升温进行减压蒸馏，控制温度在90℃下减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂101.1g，收率为93.78％，产品纯度96.2％。
实施例2
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸丁酯146g(1moL)、溶剂环己烷43.8g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺1.46g；控制温度在40～45℃，将3-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷47.6g(0.2moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应7小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后搭好减压蒸馏装置后，缓慢升温进行减压蒸馏，控制温度在90℃下减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂79.35g，收率为90.58％，产品纯度97.1％。
实施例3
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118.13g(1moL)、溶剂环己烷35.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂苯胺5.6g；控制温度在45～50℃，将3-(2，3-环氧丙氧)丙基苯基二乙氧基硅烷62.2g(0.2moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应6小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，得到绿色环保型硅烷偶联剂粗品84.55g，收率为92.4％；由于采用的苯胺催化剂使得产品具有颜色，对粗品进一步加热精馏，采集精馏液体得到所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂74.12g，收率为81.5％，产品纯度97.9％。
实施例4
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118.13g(1moL)、溶剂环己烷35.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺5.6g；控制温度在50～55℃下，将3-(2，3-环巯丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷52.8g(0.2moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应5小时：反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后搭好减压蒸馏装置后，缓慢升温进行减压蒸馏，控制温度在90℃下减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂77.9g，收率为95％，产品纯度97.3％。
实施例5
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸丙酯132g(1moL)、溶剂环己烷39.6g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂无水三氯化铁6.5g；控制温度在50～55℃下，将3-(2，3-环巯丙氧)丙基苯基二乙氧基硅烷65.4g(0.2moL)慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应5小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，得到绿色环保型硅烷偶联剂粗品74.55g，收率为90.2％；由于采用的无水三氯化铁催化剂使得产品具有颜色，对粗品进一步加热精馏，采集精馏液体得到所述绿色环保型硅烷偶联剂；得到绿色环保型硅烷偶联剂67.77g，收率为82.2％，产品纯度97.6％。
实施例6
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118g(1moL)、溶剂环己烷35.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂无水三氯化铝2.36g；控制温度在55～60℃下，将3-(2，3-环巯丙氧)丙基二甲基乙氧基硅烷46g(0.2moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应5小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，得到绿色环保型硅烷偶联剂粗品54.5g，收率为89.05％；由于采用的无水三氯化铝催化剂使得产品具有颜色，对粗品进一步加热精馏，采集精馏液体得到所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂50.1g，收率为82.2％。产品纯度95.2％
实施例7
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118g(1moL)、溶剂正己烷35.6g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收正己烷；
所述正己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺5.9g；控制温度在60～65℃下，将、2-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷57.6g(0.2moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应5小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂90.2g，收率为88.9％，产品纯度94.9％。
实施例8
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118g(1moL)、溶剂环己烷35.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺5.9g；控制温度在65～70℃下，将2-(3，4-环氧环己基)乙基二甲基乙氧基硅烷45.6g(0.2moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应5小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂54.4g，收率为90.7％，产品纯度96.3％。
实施例9
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118g(1moL)、溶剂正己烷35.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收正己烷；
所述正己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺5.9g；控制温度在70～75℃下，将2-(3，4-环氧环己基)乙基甲基苯基二乙氧基硅烷29.1g(0.1moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应4-7小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂32g，收率为88％，产品纯度95.2％。
实施例10
在带油浴，温度计，搅拌和滴液漏斗的反应瓶内投入乳酸乙酯118g(1moL)、溶剂环己烷35.4g，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收环己烷；
所述环己烷回收完毕，再往反应液中加入催化剂n，n-二甲基甲酰胺5.9g；控制温度在75～80℃下，将3-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷83.4g(0.3moL)缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应4小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂，得到绿色环保型硅烷偶联剂135.1g，收率为91.2％，产品纯度94.6％。
实施例11
用实施例1中绿色硅烷偶联剂按如下制备方法对夯土墙保护性能测试。
具体步骤如下：
步骤1制备试验土块：制取长10cm，宽3cm，高3cm的试验土块，土质有足够强度，可经受人手指的压、刮破坏。
步骤2用实施例1中的绿色硅烷偶联剂处理：将10克绿色硅烷偶联剂和20克乙醇的混合液体摇匀以后，涂刷在试验块的六个表面。
步骤3：自然晾干3个月，得到硅烷偶联剂处理的试验块。
实施例12～20
采用实施例11的方法，将实施例2～10中合成的绿色硅烷偶联剂分别涂抹于试验块的六个表面，分别得到实施例12-20的硅烷偶联剂处理的试验块。利用实施例2的绿色硅烷偶联剂对应制备得到实施例12的试验块，依次类推。
对照实验
步骤1制备试验块：制取长10cm，宽3cm，高3cm的实验块，土质有足够强度，可经受人手指的压、刮破坏。
步骤2：自然晾干3个月，得到对照试验块。
对实施例11-20及对照实施例制备的试验块进行抗压强度、渗透深度、自洁性、疏水性等方面测试。其中，抗压强度采用GB50107《混凝土强度检验评定标准》的检测方法进行测试，渗透深度采用直尺测量，自洁性采用目测法测试，疏水性采用将试验块段截面浸泡水中24小时候，进行称重，对比浸泡前后的重量差。具体检测数据见表1。
表1实施例12-20及对照实施例得到的试验块的测试结果
根据表1检测数据可知，涂抹了本发明绿色硅烷偶联剂的试验块具有0.60MPA左右的抗压强度，证明本发明制备的硅烷偶联剂使得试验块粘接性增加；同时，根据表1还可知道，本发明的硅烷偶联剂有明显的“自洁”功能，使试验块表面干净；而且基本上都能渗透整个试验块，试验块断截面做疏水性测试(试验块先进行称重，然后放入水中浸泡24小时，擦干表面的水珠，再次称重，质量无明显增加)，证明其具有内在憎水性。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绿色环保型硅烷偶联剂，其特征在于，其结构如式I所示:
所述式I中，R4为乙基、丙基或丁基；n为1～3的整数，所述a、b、c分别为0或1，且a+b+c≥1；
当n＝3时，a＝1，b＝0，c＝0，R1为3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基中的一种；
当n＝2时，a＝1，b＝1，c＝0，R1为3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基中的一种；R2为甲基或苯基中的一种；
当n＝1时，a＝1，b＝1，c＝1，R1为3-(2，3-环氧丙氧)丙基、3-(2，3-环巯丙氧)丙基、2-(3，4-环氧环己基)乙基中的一种；R2为甲基或苯基中的一种，R3为甲基或苯基中的一种。
2.根据权利要求1所述的绿色环保型硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
在反应瓶内投入乳酸酯、溶剂，反应瓶上装分子筛玻璃塔节，塔节上面装球形冷凝管，冷凝管夹套接冷冻盐水；先将反应液加热到80-105℃回流，利用分水器除水1小时，过程中不断分出水层；然后常压蒸馏回收溶剂；
所述溶剂回收完毕，再往反应液中加入催化剂，控制温度在40-80℃下，将环氧硅烷缓慢滴加到反应液中，滴完以后保温反应4-7小时；反应完毕，在80-90℃下常压蒸馏回收低沸点醇；所述投入的乳酸酯与环氧硅烷的摩尔比为1：0.1-0.3；
低沸点醇蒸馏完毕，先降温至50℃以下，然后减压蒸馏回收乳酸酯，乳酸酯回收完毕，反应瓶中的反应液即为所述绿色环保型硅烷偶联剂；
所述环氧硅烷为下列中的一种：3-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基苯基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基苯基乙氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基苯基二乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基甲基苯基乙氧基硅烷、3-(2，3-环巯丙氧)丙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基苯基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基甲基苯基二乙氧基硅烷。
3.根据权利要求2所述的绿色环保型硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述乳酸酯为乳酸丙酯、乳酸丁酯或乳酸乙酯中的一种。
4.根据权利要求2所述的绿色环保型硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：所述溶剂为正己烷或环己烷。
5.根据权利要求2所述的绿色环保型硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括下列中的一种：无水三氯化铁、无水三氯化铝、氧化硼、n,n-二甲基甲酰胺、或苯胺；所述加入的催化剂与乳酸酯的质量比为0.01-0.05：1。
6.根据权利要求5所述的绿色环保型硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂为n,n-二甲基甲酰胺。
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