[发明专利]季铵盐季鏻化硅氧烷及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有能和无机材料(如：玻璃、水泥、金属)相结合的硅氧烷及其制备和应用，具体的说是一种具有季铵和季鏻基团的硅氧烷的制备和应用。 

背景技术

为了在链接无机分子和有机分子、在相互没有亲和力而难以相容的无机物与有机物界面上形成桥梁，硅烷偶联剂的开发和运用应运而生。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团。但是由于其特殊的链状结构Y-R-Si-X₃(R：烷基或芳香基；X：甲氧基或乙氧基等；Y：有机反应基，如乙烯基、环氧基、氨基、硫基等)，导致该类偶联剂结构不稳定、刚性低、强度小。因此，为了使硅烷偶联剂具有应力缓和性，在硅烷偶联剂的基础上已发展出新型的硅氧烷作为代替。 

本发明利用卤代烷烃与叔膦化合物进行反应合成带有卤代基反应活性中心的卤代烷基叔膦化合物，带有卤代基反应活性中心的叔膦化合物与胺烷基硅烷偶联剂进行季鏻化反应，从而实现以C-P键制得 氨基季鏻化硅烷。由于反应产物氨基季鏻化硅烷可与过量卤代烷基继续反应，生成副产物叔胺化季鏻盐、甚至季铵化季鏻盐，因此最终制得了既含有季铵基又含有季鏻基的硅氧烷。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种季铵盐季鏻化硅氧烷，其特征在于具有如下结构： 

或 

进一步，R₁为芳香类基团或C₁～C₈直链或支化的烷基，R₂为C₂～C₁₀直链或支化的烷基，R₃为甲基或甲氧基，R₄为甲基，n等于2～10，m等于2～3； 

进一步，R₁为芳香类基团或C₁～C₈直链或支化的烷基，R₂为C₂～C₆直链或支化的烷基，R₃为乙氧基，R₄为乙基，n等于2～10，m等于2～3。 

本发明的目的之二在于提供所述季铵盐季鏻化硅氧烷的制备方法，可以通过以下步骤达到： 

101：在氮气(N₂)作为保护气体，按重量份数将1.2份二甲苯作为溶剂，加入1.0份二卤代烷，在快速搅拌下滴加0.4～1.0份的叔 膦化合物，于2小时内滴完。 

102：将所述混合液在60～140℃下加热搅拌并反应8～17小时，得反应液；将所述反应液在室温下静止冷却后过滤得胶体，用无水乙醚反复冲洗胶体至反应物无残留；将所述胶体在50～90℃下真空干燥至恒重，得卤代烷基三烷基膦。 

103：按重量份数将5份所述卤代烷基三烷基膦溶于5份无水乙醇溶液中，得溶液； 

104：将1.0份胺烷基硅烷和0.3份碱、碱性盐或有机胺进行混合，得混合液；将0.5份所述溶液逐滴加入到所述混合液体中，在75～80℃反应6～8小时，得氨基季鏻化硅烷偶联剂； 

105：按摩尔比1∶1，将卤代烷逐滴加入到所述氨基季鏻化硅烷偶联剂中，在60～80℃反应2～3小时，得反应物； 

106：将所述反应物在60～90℃减压旋蒸至恒重得到油状物；用大量无水乙醚搅拌所述油状物至析出固体，按任意比例的二氯甲烷和无水乙醚洗涤上述固体，然后在70～80℃真空条件下干燥5～10小时后得到季铵盐季鏻化硅氧烷。 

进一步，在步骤101中二卤代烷为2～10个C的二卤代烷； 

进一步，在步骤101中叔膦化合物包括：三苯基磷、三丁基膦、三辛基膦或三己基膦； 

进一步，在步骤104中胺烷基硅烷包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷； 

进一步，在步骤104中碱为NH₃·H₂O；碱性盐包括CH₃CH₂ONa或碳酸钠；有机胺包括三乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三甲胺、甲胺或二甲胺。 

本发明所述季铵盐季鏻化硅氧烷能与无机材料(如玻璃、水泥、金属等)结合的反应性基团，在合成杀菌剂和相转移催化等方面可得到应用和发展。