[发明专利]一类含胍基结构的硅烷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机硅烷技术领域，尤其涉及一类含胍基结构的硅烷及其制备方法。

背景技术

由于有机硅烷的独特结构，可与多种无机和有机材料发生反应，在日益增长的各领域中被公认为可用作偶联剂、交联剂、表面与界面改性处理剂等。在粘合剂、涂料、交联聚烯烃、玻璃纤维增强复合材料、白炭黑增强轮胎等领域，都离不开硅烷类化合物的应用。

具有不同官能基的硅烷在很多材料及其加工制品中的应用，可以提高诸如：机械强度、电气绝缘性、抗湿耐候性、耐高低温性能等多种性能。自20世纪90年代以来，随着各种官能基硅烷以及硅烷偶联剂的持续开发，到目前为止已经商品化的硅烷和硅烷偶联剂不下40种，主要用途包括：作为粘合剂中的界面增粘，以提高粘结强度；用于增强纤维界面处理，从而提高材料界面的粘结强度；在橡胶基复合材中作为界面处理剂，显著提高材料的剥离强度；用于无机材料的表面处理，可显著提高其与有机聚合物的相容性等。因此，该类产品在精细化工、建筑材料、电子材料、橡胶塑料等行业有着广泛的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一类含胍基结构的硅烷，胍的母体上含有较多的取代烃基和硅烷氧基结构，在进行白炭黑、硅酸盐、碳酸盐等填料的表面处理时具有更高的效率，还可提高其与聚合物相的相容性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一类含胍基结构的硅烷，其结构通式如下：

其中，R₁、R₂各自独立地为C₁-C₇的烃基或取代芳烃基；

R₃为甲基或乙基；

R₄为C₁-C₆的烃基或芳基；

Y为C₁-C₉的烃基或取代烃基。

优选地，R₁、R₂各自独立地为甲基、苯基、苯甲基或苄氧基羰基

R₄为甲基或苯基；

Y为亚甲基、亚乙基、亚丙基、羟基取代的丙氧基丙基-CH2-CH(OH)-CH2-0-(CH2)3-、羟基取代的环己烷基-乙基或羟基取代的环己烷基-丙基

本发明的第二个目的在于提供上述含胍基结构的硅烷制备方法，其特征在于，将胍类单体与氯代烃基硅烷进行脱除氯化氢反应，或将胍类单体与环氧烃基硅烷进行环氧开环反应制得。

进一步，胍类单体与氯代烃基硅烷反应的制备，，步骤如下：

(1)将氯代烃基硅烷和其体积1-2倍的有机溶剂投入到干燥的反应器中，再加入氯代烃基硅烷重量1-5％的碱性物质，氮气保护下，在50-65℃条件下搅拌10-30min；

(2)按照胍类单体中活泼氢与氯代烃基硅烷的摩尔比为1∶(1-1.5)，取胍类单体溶于其体积1-2倍的有机溶剂中，将溶于有机溶剂的胍类单体溶液滴加到步骤(1)的氯代烃基硅烷溶液中，控制反应温度在65-120℃反应3-5h；

(3)将步骤(2)的反应液经负压过滤，用有机溶剂洗涤滤饼，所得滤液减压蒸除有机溶剂以及未反应单体后，即得到目标产物。

进一步，胍类单体与环氧烃基硅烷反应的制备，，步骤如下：

(1)按照胍类单体中活泼氢与环氧烃基硅烷的摩尔比为1∶(1-1.5)，氮气保护下充分搅拌混合均匀后，加热到80-120℃反应2-5h；

(2)反应液经蒸馏分离，得到目标产物。

其中，所述的胍类单体中活泼氢为＝NH。

所述的有机溶剂为氯仿、乙醇、四氢呋喃、苯、甲苯、正己烷、环己烷或石油醚；所述的碱性物质为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氢化钠或乙醇钠中的一种或两种以上混合。

所述的胍类单体为1,1-二甲基胍、二苯胍、二邻甲苯胍、N,N-双(苄氧基羰基)胍或三苯基胍。

所述的氯代烃基硅烷为氯甲基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、β-氯乙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷或γ-氯丙基三乙氧基硅烷。

所述的环氧烃基硅烷为β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的含胍基结构的硅烷提供了更多的反应性硅烷氧基，对于材料的界面处理更加高效；