[发明专利]一种制备侧链改性聚硅氧烷的方法

说明书

本发明涉及一种制备侧链改性聚硅氧烷的方法，包括步骤如下：(1)将二氯氢硅烷与有机溶剂混合均匀后，在冰浴下，将丙烯酸或丙烯醇或烯丙胺滴加到该混合溶液中，搅拌反应，反应完成后，减压蒸馏除去有机溶剂，得氯硅烷取代产物；(2)将氯硅烷取代产物和催化剂加入到溶剂中，在30～90℃下反应4～20小时，减压蒸馏脱除有机溶剂，得硅氢加成产物；(3)将硅氢加成产物与双官能度的烷氧基硅烷或氯硅烷共水解，加入适量的封端剂，催化平衡反应制得侧链改性聚硅氧烷。本发明提供的方法，原料便宜易得，产品收率高，操作步骤简便，无需保护及脱保护等繁琐步骤，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种制备功能性聚硅氧烷的方法，尤其涉及一种制备侧链改性聚硅氧烷的方法，属于有机硅聚合物的合成技术领域。

背景技术

聚硅氧烷具有许多独特的性能，已在国民经济许多工业部门中得到了广泛的应用。但对于特殊的使用目的，又存在着不足之处。为了改进聚硅氧烷的某些性能和用途，便研究开发了功能性聚硅氧烷。不同的改性基能够赋予聚硅氧烷不同的功能，进而拓宽了其应用领域。

改性聚硅氧烷一般由含氢聚硅氧烷与不饱和烃衍生物通过硅氢加成反应制备得到。常见的改性基团包括羟丙基、氨丙基、羧基等，但是在硅氢加成过程中，Si-H键易于这些活泼氢的单元发生脱氢缩合反应。因此，在硅氢加成前，需对改性基进行保护。常用的保护剂包括乙酸酐(J.Am.Chem.Soc，1957，79(4)，974-979)、三甲基氯硅烷(J.Organomet.Chem，1987，332，63-68)、硅氮烷[US5395955A1]等。然而，这些方法需要先合成含氢聚硅氧烷，对活泼氢单元保护，反应后还需要脱保护，过程复杂，生产周期长，操作困难，生产成本提高。还可通过官能转化法。例如，以含卤烃基或酰氧基烃基的官能性硅油为原料，经过官能基的醇解和水解可制得羟烃基聚硅氧烷(有机硅高分子及其应用，2004，第四章，50-51)。但是此方法原料难得，成本高，难于实现工业化。此外，还可通过格氏试剂或碱金属钠来制备产物即有机金属合成法。1996年方少明用二乙氧基二甲基硅烷代替二甲基二氯硅烷，用格氏反应制备了1,3-二(3-羟丙基)四甲基二硅氧烷，总产率为42.0％(参见：方少明，侯守军，程海军.合成1,3-二(3-羟丙基)四甲基二硅氧烷的新方法[J].合成化学，1996，4(3)，265-266)。但是，该方法对操作要求高，产生的副反应较多，不适合工业生产。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有技术中改性聚硅氧烷合成过程需要改性剂保护，导致制备过程复杂、周期长、操作困难等缺陷，本发明提供一种制备侧链改性聚硅氧烷的方法。该方法调整了反应路线，达到防止Si-H键和活泼氢发生脱氢缩合反应的目的，无需去保护和脱保护的反应步骤，大大降低生产成本；生产工艺流程短，操作步骤简单，生产效率高，安全经济，易于实现工业化生产。

本发明的技术方案如下：

一种制备侧链改性聚硅氧烷的方法，所述侧链改性聚硅氧烷的结构式如下：

其中，R₁选自羟丙基、氨丙基或羧丙基；R²、R³、R⁴选自氢、1～18个碳原子的直链烷基、支链烷基或环状烷烃，R²、R³、R⁴相同或不同；R⁵选自1～18个碳原子的直链烷基、支链烷基或环状烷烃；

包括步骤如下：

(1)将二氯氢硅烷与有机溶剂混合均匀后，在冰浴下，将丙烯酸或丙烯醇或烯丙胺滴加到该混合溶液中，于0～40℃下搅拌反应2～5h，反应完成后，减压蒸馏除去有机溶剂，得氯硅烷取代产物；

(2)将硅氢加成催化剂和氯硅烷取代产物加入到有机溶剂中，于30～90℃下反应4～20h，减压蒸馏脱除有机溶剂，得硅氢加成产物；