[发明专利]一种合成羟基聚硅氧烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚硅氧烷的合成，尤其涉及一种合成羟基聚硅氧烷的方法。

背景技术

聚有机硅氧烷分子具有下列特性：(1)良好的电绝缘性、阻燃性、耐候性；(2)理想的生理与化学惰性、无毒害、不污染生态环境；(3)玻璃化温度低、耐高、低温性能好、高温流变性小；(4)低表面张力引起的易铺展成膜性、消泡性、疏水性与润滑性。可以与其它高分子材料形成嵌段共聚物。特别是，聚有机硅氧烷乳液用于织物的浸轧整理，不仅能有效隔离纤维，避免纤维与纤维直接接触，而且能使纤维表面的摩擦系数降低，使纤维易于相对滑动表现出柔软性。聚有机硅氧烷乳液整理的织物具有如下优点：(1)舒适的手感，理想的柔、滑、弹、挺性能；优良的抗皱性、悬垂性；(2)一定的抗水性，良好的透气性；(3)织物的抗摩性、抗撕裂强度增加，可缝纫性增强；(4)混纺/化纤织物有仿棉、仿麻、仿毛或仿丝绸效应；(5)使棉、麻、毛、丝绸等织物的尺寸稳定，防缩性提高。因此，聚有机硅氧烷的合成在工业应用上具有重要意义。

1959年Dow Corning公司的Hyde等首次申请了乳液聚合法制羟基硅乳的专利。乳液聚合法制羟基硅乳，所用的原料为D4(八甲基环四硅氧烷)、乳化剂和催化剂。制备时先将乳化剂溶于水中，再滴加入D4分散，然后用酸或碱引发聚合。反应温度70°C~90°C，反应时间8~10h。反应完成后中和以使酸、碱催化剂失去作用。以D4作原料、十二烷基苯磺酸作催化剂、阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠作乳化剂、水为分散介质，80°C~90°C反应8h制得的硅乳，即阴离子羟基硅乳。以D4作原料，阳离子表面活性剂如十二烷基二甲基苄基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵作乳化剂，碱金属氢氧化物如KOH、NaOH作催化剂，经乳液聚合制得的羟基硅乳，即阳离子羟基硅乳。阳离子羟基硅乳相对分子质量较小，稳定性较差，与阴离子树脂或助剂不能配伍使用，甚至工作浴液中少量的阴离子树脂也会导致它发生破乳漂油，所以应用上受到限制。

目前工业上常用间歇二步法合成羟基聚硅氧烷，即以环硅氧烷为单体，强碱为催化剂，先聚合成高分子量的聚硅氧烷，再进一步水解得到羟基聚硅氧烷。该方法反应过程不易控制，产品质量不稳定，同时能耗大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种简单易行、成本低廉的羟基聚硅氧烷的合成方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种合成羟基聚硅氧烷的方法，包括以下步骤：

（1）称取反应单体和碱，加入到反应器中，在40~80℃下搅拌0.5~2小时；

（2）向反应器中加入去离子水和胺，40~80℃保温搅拌反应4~9小时；

（3）产物水洗至中性，再抽真空，即得到本发明产品。

其中，所述反应单体为六甲基环三硅氧烷（D3）、八甲基环四硅氧烷（D4）或二甲基硅氧烷混合环体（DMC）。

所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

所述胺为乙二胺或3,3'-二氨基二丙基胺。

所述去离子水与反应单体的摩尔比为1：10-250。

所述碱与反应单体的摩尔比为1：10~30。

所述胺与反应单体的摩尔比为1：3~25。

本发明的合成羟基聚硅氧烷的方法中，去离子水、碱和胺均为反应催化剂，在三者的共同催化作用下，反应单体发生本体聚合反应，生成羟基聚硅氧烷。同时，本发明研究中发现如果仅用水和碱与反应单体反应，在上述反应条件下，该反应不能进行，没有羟基聚硅氧烷生成；如果只用碱和胺与反应单体反应，反应也不能进行；如果只用水和胺，没有或只有极少量反应单体会发生聚合；只有三者并用，才能达到很好的催化效果，反应才能顺利进行。

另外，本发明的合成羟基聚硅氧烷的方法中使用的胺是碱性较强的胺，本发明中使用的是乙二胺或3,3'-二氨基二丙基胺，但并不局限于这两种，其它类似的也可以用在本发明中。同时，本发明中，胺和碱在反应中不是等摩尔配比，胺应过量加入。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明方法为一步合成法，在微量水、碱和胺的共同催化作用下，反应单体发生本体聚合，生成羟基聚硅氧烷，其反应装置简单、反应过程简单易行、便于实现，同时也更有效率。另外该过程中使用的原材料均为常规物质，反应条件温和，既不需要高温也不需要惰性气体保护，不仅反应安全性好，同时大大节约了成本。通过本发明方法合成的产品性能更稳定，生产更易可控制，更容易工业化，有良好的工业应用前景。

具体实施方式

为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1