[发明专利]一种三端环氧改性硅油合成方法

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，特别涉及一种改性硅油合成方法。

背景技术

近年来，改性硅油由于其优异的物理化学性能，受到了广泛的关注与研究。环氧改性硅油是众多改性硅油中主要的一种，由于其自身反应性及高吸附性等特点，已被广泛的使用。

环氧改性硅油，即通过环氧基团改性后的硅油。环氧改性硅油同时兼具环氧基和聚二甲基硅氧烷的双重性质，不仅具有链段柔顺，耐热等特点，还可利用环氧基团的反应活性使聚二甲基硅氧烷与有机高分子键合达到预期目的。由于环氧硅油反应活性高，常被用作纤维织物整理剂，与纤维表面的羟基、氨基等基团反应，赋予纤维织物柔软效果。

硅系油剂是PAN基碳纤维用用油剂的首选，但目前我国在硅系油剂方面发展水平落后，导致碳纤维耐高温性能欠缺。而在硅系油剂中，环氧改性硅油能提高其耐高温性能，环氧基团起到了决定性作用。目前合成出的环氧改性硅油，按环氧基在聚二甲基硅氧烷主链上的位置可分为3类：单端环氧改性硅油，双端环氧改性硅油及侧链环氧改性硅油。而三端同时含有环氧基团的改性硅油仍未出现，但其可能在反应活性及耐高温等性能方面有优异效果。

所以，本领域亟需一种新的技术来改变这样的现状。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种三端环氧改性硅油合成方法，首次合成带有三个环氧基团的改性硅油，增加其反应活性，提高其耐高温性能。

本发明是这样设计的：一种三端环氧改性硅油合成方法，其特征在于：包括下述步骤，

步骤一、催化剂制备，将异丙醇用无水硫酸钠脱水24h，抽滤后备用；将0.25g氯铂酸溶于25ml异丙醇中，至于45℃～50℃的N₂环境下搅拌1h～2h，制成氯铂酸-异丙醇催化剂，将氯铂酸-异丙醇催化剂放置4℃冰箱内一周后备用；

步骤二、封端剂制备，将步骤一中制备的氯铂酸-异丙醇催化剂与烯丙基缩水甘油醚(AGE)加入至三口烧瓶中，至于50℃～55℃的N₂环境下活化1h～2h；使用恒压滴液漏斗向三口烧瓶内滴加四甲基二硅氧烷(HMM)，至于55℃～60℃的温度环境下反应4h；真空旋蒸除去未反应单体，收集淡黄色的封端剂备用；

其中，AGE与HMM用量的摩尔比为(2.5～3):1，氯铂酸-异丙醇催化剂用量为反应单体总量的10ppm～15ppm；

步骤三、三端环氧改性硅油的制备，将步骤二中制备的封端剂与八甲基环四硅氧烷(D4),3-缩水甘油丙基(二甲氧基)甲基硅烷加入至三口烧瓶中，并加入0.05％～0.1％的四甲基氢氧化铵作为催化剂，至于70℃～75℃的温度环境下反应4h；向三口烧瓶中加入冰乙酸调节产物pH至6.8～7.2，真空旋蒸除去低沸物，收集三端环氧改性硅油产品。

所述的步骤二与步骤三中使用的三口烧瓶安装有温度计、回流冷凝管及滴液漏斗。

所述的步骤三中使用的催化剂为四甲基氢氧化铵催化剂或氢氧化钾催化剂。

所述的步骤三中使用的催化剂为碱性催化剂。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

1、本发明一种三端环氧改性硅油合成方法合成的是三端具有环氧基团的硅油，不同于现在工艺的普通硅油。现有工艺的硅油制作的PAN基碳纤维原丝表面有很多凹槽，不光滑；在高温下形成很多块状物；表面会出现颗粒状物，具有诸多缺陷。但是，将本发明的三端环氧改性硅油制作成PAN基碳纤维原丝后，纤维表面没有凹槽，颗粒物体或者缺陷，优于现有技术。

2、本发明一种三端环氧改性硅油合成方法合成的三端环氧改性硅油具有三端环氧基团结构。这种结构使得此种硅油制作的产品更加耐高温。使用范围更加广，耐逆境程度更加高。而且，环氧基团越多，反应面积越大，反应活性越高。

3、本发明一种三端环氧改性硅油合成方法采用全新的工艺，开创了一种新产品三端环氧改性硅油的合成方法。此种硅油，耐高温性能高，反应活性大。并且三端环氧改性硅油具有广阔的应用前景，适合大规模生产。

附图说明

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种三端环氧改性硅油合成方法的AGE和封端剂红外谱图。

图2为本发明一种三端环氧改性硅油合成方法的HMM的¹H NMR图谱。

图3为本发明一种三端环氧改性硅油合成方法的AGE的¹H NMR图谱。