乙烯基三異丙氧基硅烷的合成研究

黃亮兵，鄭云峰，周貴平，周 偉，張 鎮(zhèn)

(浙江開化合成材料有限公司，浙江 衢州 324300)

硅烷偶聯(lián)劑是一類性能優(yōu)異的新型合成材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子 電氣、紡織、輕工、建筑、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域[]。乙烯基三異丙氧基硅烷是用于交聯(lián)乙烯基、丙烯酸膠乳、建筑涂料及醫(yī)藥中間體的乙烯基硅烷。該硅烷很容易共聚入乙烯基和丙烯酸膠乳的主鏈。使用含有推薦催化劑的配方，在固化后可獲得堅(jiān)硬和高度交聯(lián)的涂層。該硅烷的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使它在水基體系具有非常好的穩(wěn)定性，在涂料凝聚前不會(huì)反應(yīng)或交聯(lián)。本文以乙烯基三甲氧基硅烷和異丙醇為原料，使用單因素的方法考察了催化劑種類、催化劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等工藝條件對(duì)酯交換法制備乙烯基三異丙氧基硅烷的影響，并對(duì)主副產(chǎn)物進(jìn)行了表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

乙烯基三甲氧基硅烷，純度99%以上，浙江開化合成材料有限公司；異丙醇，分析純；氫氧化鉀，分析純；二丁基氧化錫，分析純；氫氧化鋰，分析純；氫氧化鈉，分析純。

1.2 乙烯基三異丙氧基硅烷的制備

乙烯基三甲氧基硅烷與異丙醇發(fā)生酯交換反應(yīng)制備乙烯基三異丙氧基硅烷，其反應(yīng)方程式如下：

ViSi(OMe3)3+3Me2CHOH→ViSi(OCHMe2)3+3MeOH

將乙烯基三甲氧基硅烷、異丙醇和催化劑加入三口燒瓶，開啟攪拌，升溫到設(shè)置溫度。反應(yīng)一定時(shí)間后，對(duì)反應(yīng)液做GC分析。對(duì)反應(yīng)液精餾，收集180℃餾分，再對(duì)收集到的餾分做GC-MS分析。

1.3 GC分析

反應(yīng)液用Agilent6820氣相色譜儀做GC分析，收集到的餾分用HP-6890GC/5973MS氣-質(zhì)聯(lián)用儀做GC-MS分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)物的組成

根據(jù)物質(zhì)的標(biāo)樣保留時(shí)間可以判定，圖1中峰2.527 '、10.928 '分別為異丙醇、目標(biāo)產(chǎn)物乙烯基三異丙氧基硅烷。圖2是乙烯基三異丙氧基硅烷的氣質(zhì)聯(lián)用譜圖對(duì)應(yīng)的離子碎片。

圖1 餾分氣相色譜圖

圖2 乙烯基三異丙氧基硅烷質(zhì)譜圖

2.2 催化劑種類對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

在其他條件相同的情況下，考察了催化劑種類對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果如表1。

表1 催化劑種類對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

由表1可見，采用二丁基氧化錫作催化劑時(shí)乙烯基三異丙氧基硅烷的收率最高，所以選擇二丁基氧化錫作催化劑。

2.3 二丁基氧化錫用量對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

在其他條件相同的情況下，考察了二丁基氧化錫用量對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 二丁基氧化錫用量對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

由表 2可見，二丁基氧化錫用量為1%時(shí)乙烯基三異丙氧基硅烷的收率最高，所以選擇二丁基氧化錫的用量為1%。

2.4 反應(yīng)溫度對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

表3為其他條件相同的情況下，反應(yīng)溫度對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

由表 3可見，反應(yīng)溫度為60℃時(shí)乙烯基三異丙氧基硅烷的收率最高，所以選擇反應(yīng)溫度為60℃。

2.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

在其他條件相同的情況下，考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果見表4。

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響

由表4可見，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，產(chǎn)物收率呈先上升后下降趨勢(shì)，在反應(yīng)時(shí)間為7h時(shí)收率最高。

3 結(jié)論

乙烯基三甲氧基硅烷與異丙醇通過酯交換法制備乙烯基三異丙氧基硅烷的方法是可行的，較佳的反應(yīng)條件為：以二丁基氧化錫為催化劑，用量為1%，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為7h，乙烯基三異丙氧基硅烷的收率可以達(dá)到91.82%。經(jīng)過精餾后，乙烯基三異丙氧基硅烷的純度可以達(dá)到99%以上。