[发明专利]一种过氧硅烷偶联剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅烷偶联剂及其制备方法。

背景技术

偶联剂作为改善无机材料和有机材料界面的“桥梁”，其应用范围越来越广泛。其中硅烷偶联剂是目前用量最大、品种最多的一种。硅烷偶联剂是在分子中具有两种以上不同反应基的有机硅单体，它可以和有机与无机材料发生化学键合，增加两种材料的粘接性。硅烷偶联剂的结构通式为RSiX₃，式中X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等；R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等。

近年来，随着复合材料的发展，特别是无机-有机复合材料的迅猛发展，对偶联剂的品种的需求越来越多。另外，随着社会发展对材料要求的提高，只是通过偶联剂对无机材料进行改性已无法满足人们对材料性能的要求。现在人们往往通过偶联剂对无机材料进行表面处理，引入特征基团(例如：乙烯基、环氧基、酰胺基等)，借此进行接枝聚合，在无机粒子表面引入有机高分子，进一步增加无机材料与有机高分子材料的界面结合，从而得到性能更加优越的复合材料。目前，为了在无机材料表面接枝高聚物，通常是先用含有乙烯基和环氧基的偶联剂对无机材料进行表面处理，引入不饱和碳碳双键或者环氧基团，然后在此基础上再加入引发剂和单体，进而引发聚合，在无机材料表面接枝聚合物，很好的解决了无机材料与有机材料相容性差的问题，大大提高了复合材料的综合性能。但是，该过程需另加入引发剂，较为繁琐，在一定程度上增加了其生产成本。

发明内容

本发明是要解决现有的无机材料表面接枝高聚物的过程繁琐，成本高的技术问题，而提供一种过氧硅烷偶联剂及其制备方法。

本发明的一种过氧硅烷偶联剂为1,1-二过氧化叔丁基,4-氧基环己基三甲氧基硅烷(PTMOSi-1)，其结构式为：

上述的过氧硅烷偶联剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按过氧化氢叔丁醇与4-羟基环己酮的摩尔比为1：(0.1～10.0)，将过氧化氢叔丁醇与4-羟基环己酮放入反应搅拌釜中，温度控制在-10℃～20℃，然后再加入催化剂浓硫酸，搅拌反应4～50h，得到的产物经水洗后，过滤出来，再低温干燥，得到1,1-二过氧化叔丁基,4-羟基环己烷；

二、按1,1-二过氧化叔丁基,4-羟基环己烷和四甲氧基硅烷的摩尔比为1：(0.2～5.0)，将步骤一得到的1,1-二过氧化叔丁基,4-羟基环己烷和四甲氧基硅烷加入反应釜中，同时加入甲苯做溶剂，在温度为-10℃～50℃的条件下搅拌反应3～48h，产物经过分离提纯后，得到过氧硅烷偶联剂1,1-二过氧化叔丁基,4-氧基环己基三甲氧基硅烷。

本发明的过氧硅烷偶联剂1,1-二过氧化叔丁基,4-氧基环己基三甲氧基硅烷，一端含有硅氧键，另一端含有过氧键特征基团，这种偶联剂既可以起到引发剂又可起到偶联剂的作用，有效减少对无机材料表面有机化处理的步骤，提高生产效率，降低生产成本。以本发明的过氧硅烷偶联剂处理纳米TiO₂后，获得的有机改性纳米TiO₂可以直接加入丙烯腈、丙烯酸酯等单体直接进行接枝聚合反应。高聚物改性纳米TiO₂工艺过程比较简单，省去了另加入引发剂的麻烦，减少接枝产物中的杂质，接枝效率可以达到21％。

附图说明

图1是试验1步骤一得到的1,1-二过氧化叔丁基,4-羟基环己烷的核磁¹H谱图。

图2是试验1步骤二得到的1,1-二过氧化叔丁基,4-氧基环己基三甲氧基硅烷(PTMOSi-1)的核磁¹H谱图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种过氧硅烷偶联剂为1,1-二过氧化叔丁基,4-氧基环己基三甲氧基硅烷(PTMOSi-1)，其结构式为：

具体实施方式二：具体实施方式一所述的过氧硅烷偶联剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按过氧化氢叔丁醇与4-羟基环己酮的摩尔比为1：(0.1～10.0)，将过氧化氢叔丁醇与4-羟基环己酮放入反应釜中搅拌，温度控制在-10℃～20℃，然后再加入浓硫酸，搅拌反应4～50h，得到的产物经水洗后，过滤出来，再低温干燥，得到1,1-二过氧化叔丁基,4-羟基环己烷；