本發明涉及有機硅化工領域,具體地說設計一種可用做表面活性劑和織物整理劑的烯丙基醚改性硅油的制備方法。
背景技術:
烯丙基醚改性硅油是由性能差別很大的有機醚鏈段與聚硅氧烷鏈段,通過化學鍵連接而成。親水性的有機醚段賦予其水溶性,疏液、疏水性的聚二甲基硅氧烷鏈段賦予其低表面張力,又由于其無色無異味、對人體無刺激、透氣性及化學穩定性好等優點,可以用做織物整理劑和表面活性劑等并得到了廣泛的研究和應用,也是改性硅油中產量最大的一個品種。烯丙基醚改性硅油的制備一般是低含氫硅油和烯丙基醚在Pt催化劑的作用下直接加成或者在溶劑的保護下進行加成反應制得,在反應過程中由于Si-H鍵除與不飽和碳碳雙鍵加成外,同時還可以自身發生脫氫交聯反應,即使加入穩定劑或者對原料嚴格控制也很難避免副反應的產生,這樣會導致反應復雜化、目的物收率降低、反應過程中易發生凝膠等不良后果,使得該反應難于控制。另外,烯丙基醚改性硅油的制備所使用的低含氫硅油,在堿性條件下不穩定,只能使用酸性催化劑在低溫下制備,存在催化劑活性低,反應周期較長,整體轉化率低等問題,不利于大規模的生產,因此其應用也受到了一定的限制。
技術實現要素:
為解決目前烯丙基醚改性硅油在生產過程中反應復雜、目的物收率降低、反應過程中易發生凝膠等問題,本發明提供了一種制備烯丙基醚改性硅油的新方法。
為了實現上述目的,本發明的一種制備烯丙基醚改性硅油的新方法是由以下技術方案實現的:
步驟1、在通氮氣的條件下,加Pt催化劑,烯丙基醚及溶劑于反應釜中;一定溫度下,緩慢滴加四甲基環四硅氧烷,滴加完后繼續攪拌加熱,從而加成后得到產物,然后脫除未反應的低沸物與溶劑,得到烯丙基醚修飾的硅氧烷;
步驟2、在催化劑和一定的反應溫度下,封端劑、八甲基環四硅氧烷、烯丙基醚修飾的硅氧烷在反應釜中進行開環聚合;然后脫低沸獲得無殘存Si-H的烯丙基醚醚改性硅油。
作為優選,反應容器為裝有攪拌器和溫度計探頭的反應釜。
作為優選,滴加四甲基環四硅氧烷時的溫度控制在90℃~130℃。
作為優選,烯丙基醚和四甲基環四硅氧烷的摩爾比比例為(1.05~1.3):1。所述的烯丙基醚進一步選用烯丙基縮水甘油醚、乙二醇單烯丙基醚等。
作為優選,步驟1中的溶劑為甲苯、二甲苯等,用量為烯丙基醚的10-65份。
作為優選,第二步所用的封頭劑為六甲基二硅氧烷,且封端劑六甲基二硅氧烷的用量和總量的質量比為1:17.5~175;該總量為封端劑六甲基二硅氧烷、八甲基環四硅氧烷和烯丙基醚修飾的硅氧烷的總和。
作為優選,所述的第一步催化劑的用量為Pt含量為5-50ppm的Pt催化劑,反應時間為2~4h,脫低沸的溫度為90~105度;真空度為-0.05~-0.095MPa。
作為優先,反應釜中進行的開環聚合的溫度為50~90度。作為優先,所述第二步催化劑為強酸性陽離子交換樹脂、濃硫酸等,且催化劑的用量為總質量的2%~5%,反應時間為6~10h,脫低沸的溫度為110~130度,真空度為-0.05~-0.095MPa。所述的總質量不包括催化劑的質量。
與現有技術相比,本發明的有益效果是:
本發明制得的烯丙基醚改性硅油透明性好、收率高、分子量分布均勻、粘度可控、重復性好、存放過程中不易發生凝膠等優點;且兼備耐高低溫性好,穩定性好,收率高、分子量分布均勻、粘度可控、重復性好等特點。
本發明通過調節封端劑六甲基二硅氧烷的用量從而得到粘度可控,分子量分布均勻,重復性好的烯丙基醚改性硅油。該發明改變了傳統的先合成含氫硅油,然后再發生加成反應的方法,本發明直接在氮氣保護和催化劑條件下:四甲基環四硅氧烷和烯丙基聚醚先進行加成反應得到烯丙基醚修飾的硅氧烷,由于烯丙基小分子醚,四甲基環四硅氧烷的沸點比較低,很容易脫出,能夠得到純度很高的烯丙基醚修飾的硅氧烷,從而提高了產物的收率、穩定性等。
本發明可以用做表面活性劑以及織物整理劑等。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明,但不限于此。實施例中所用原料均可市購。
實施例1:
本實施例的烯丙基醚改性硅油的制備方法,包括以下步驟:
(1)在500L的反應釜中加入200Kg烯丙基縮水甘油醚,含Pt量為15g鉑催化劑,20Kg甲苯的預混液,溫度控制在90℃,慢慢加入100Kg四甲基環四硅氧烷,加入過程約2-3小時,繼續攪拌反應2h,升溫至110℃,控制真空度-0.095MPa以上,脫除低分子物,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的硅氧烷。
(2)稱取上述產物烯丙基醚修飾的硅氧烷50Kg、八甲基環四硅氧烷256.08Kg、封端劑六甲基二硅氧烷16.11Kg、陽離子樹脂6.44Kg置于500L反應釜中,升溫至50度,開環聚合10小時,過濾除去催化劑,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上脫除低分子,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的聚硅氧烷,總轉化率為82.43%。
實施例2:
(1)在500L的反應釜中加入200Kg烯丙基縮水甘油醚,含Pt量為1.7g鉑催化劑,120Kg甲苯的預混液,溫度控制在105℃,慢慢加入81Kg四甲基環四硅氧烷,加入過程約2-3小時,繼續攪拌反應4h,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上,脫除低分子物,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的硅氧烷。
(2)稱取上述產物烯丙基醚修飾的硅氧烷50Kg、八甲基環四硅氧烷269.89Kg、封端劑六甲基二硅氧烷2.30Kg、陽離子樹脂16.1Kg置于500L反應釜中,升溫至90度,開環聚合6小時,過濾除去催化劑,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上脫除低分子,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的聚硅氧烷,總轉化率為87.85%。
實施例3:
(1)在500L的反應釜中加入200Kg烯丙基縮水甘油醚,含Pt量為3g鉑催化劑,100Kg甲苯的預混液,溫度控制在95℃,慢慢加入100Kg四甲基環四硅氧烷,加入過程約2-3小時,繼續攪拌反應3h,升溫至120℃,控制真空度-0.095MPa以上,脫除低分子物,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的硅氧烷。
(2)稱取上述產物烯丙基醚修飾的硅氧烷50Kg、八甲基環四硅氧烷263.44Kg、封端劑六甲基二硅氧烷8.75Kg、陽離子樹脂9.96Kg置于500L反應釜中,升溫至70度,開環聚合8小時,過濾除去催化劑,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上脫除低分子,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的聚硅氧烷,總轉化率為85.06%。
實施例4:
(1)在500L的反應釜中加入200Kg乙二醇單烯丙基醚,含Pt量為15.6g鉑催化劑,25Kg甲苯的預混液,溫度控制在90℃,慢慢加入112.14Kg四甲基環四硅氧烷,加入過程約2-3小時,繼續攪拌反應2h,升溫至110℃,控制真空度-0.095MPa以上,脫除低分子物,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的硅氧烷。
(2)稱取上述產物烯丙基醚修飾的硅氧烷50Kg、八甲基環四硅氧烷266.86Kg、封端劑16.68Kg、陽離子樹脂6.7Kg置于500L反應釜中,升溫至50度,開環聚合10小時,過濾除去催化劑,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上脫除低分子,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的聚硅氧烷,總轉化率為84.72%。
實施例5:
(1)在500L的反應釜中加入200Kg乙二醇單烯丙基醚,含Pt量為1.74g鉑催化劑,120Kg甲苯的預混液,溫度控制在105℃,慢慢加入90.57Kg四甲基環四硅氧烷,加入過程約2-3小時,繼續攪拌反應4h,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上,脫除低分子物,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的硅氧烷。
(2)稱取上述產物烯丙基醚修飾的硅氧烷50Kg、八甲基環四硅氧烷281.16Kg、封端劑2.38Kg、陽離子樹脂16.67Kg置于500L反應釜中,升溫至90度,開環聚合6小時,過濾除去催化劑,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上脫除低分子,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的聚硅氧烷,總轉化率為87.93%。
實施例6:
(1)在500L的反應釜中加入200Kg烯丙基縮水甘油醚,含Pt量為3.07g鉑催化劑,100Kg甲苯的預混液,溫度控制在95℃,慢慢加入107Kg四甲基環四硅氧烷,加入過程約2-3小時,繼續攪拌反應3h,升溫至120℃,控制真空度-0.095MPa以上,脫除低分子物,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的硅氧烷。
(2)稱取上述產物烯丙基醚修飾的硅氧烷50Kg、八甲基環四硅氧烷274.41Kg、封端劑六甲基二硅氧烷9.13Kg、陽離子樹脂10Kg置于500L反應釜中,升溫至70度,開環聚合8小時,過濾除去催化劑,升溫至130℃,控制真空度-0.095MPa以上脫除低分子,得到澄清透明的烯丙基醚修飾的聚硅氧烷,總轉化率為84.95%。