[发明专利]一种由SiO2

说明书

本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种由SiO₂直接制备四配位和五配位硅氧烷的合成方法。将二氧化硅置于乙二醇中，在有机碱的催化下反应一定时间，随后减压蒸馏除去过量的乙二醇得到白色固体，用甲醇溶解后过滤除去未反应完全的二氧化硅后，向滤液中加入乙腈，过滤得到白色沉淀，将沉淀干燥后得到最终的四配位和五配位硅氧烷产品。本发明解决了现有技术中四配位和五配位硅氧烷合成方法过程中存在的高能耗的问题，使用有机碱甲醇钠、乙醇钠或叔丁醇钾代替无机碱，具有大大降低了反应温度，缩短了反应时间，便于工业化生成的优点。

技术领域

本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种由SiO₂直接制备四配位和五配位硅氧烷的合成方法。

背景技术

四配位和五配位硅氧烷广泛应用于高分子材料领域，以四配位和五配位硅氧烷为原料可进一步合成导电材料和高性能陶瓷等含硅聚合物。因含有键能较高的硅氧键，故该材料能耐高低温性、耐候性和耐污性能优良的特性，同时还具有表面能低，疏水性好的优点。目前广泛应用于树脂改性，乳液改性等。比如树脂改性：利用四配位和五配位硅氧烷单体改性不饱和聚酯树脂，由于硅的引入，使得树脂的耐水性、耐有机溶剂性、硬度、热稳定性都得以提高；乳液改性：四配位和五配位硅氧烷参与丙烯酸酯单体的聚合，所得改性乳液的耐热性和柔韧性都较好，吸水率降低。

四配位硅氧烷的制备主要是在有机碱三乙基四胺(TETA)与无机碱(KOH)作用下，利用二氧化硅与乙二醇在高达200℃下反应来合成四配位硅氧烷(Tetrahedron,2001,57,3997-4003)；五配位硅氧烷的制备主要是在第一主族金属氢氧化物(如KOH，NaOH等)等强碱条件下，二氧化硅与乙二醇在高温下反应来合成五配位硅氧烷(Nature,1991,353, 642-644)。但是，这两种合成路线都需要在过量的无机碱，反应温度高达200℃，反应时间长，整个过程高耗能且步骤复杂，不适合规模化生产。

发明内容

本发明是为解决四配位和五配位硅氧烷合成方法过程中存在的高能耗的问题，提供了一种新的四配位和五配位硅氧烷的合成方法，本方法对现有的合成方法进行了改进优化，具有反应条件温和、反应时间短等低能耗的优点，而且工艺简单。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种由SiO₂直接制备四配位和五配位硅氧烷的合成方法，所述的合成方法为：将二氧化硅置于乙二醇中，在有机碱的催化下，75～95℃下反应一定时间，随后减压蒸馏除去过量的乙二醇并得到白色固体，用甲醇溶解后过滤除去未反应完全的二氧化硅，向滤液中加入乙腈，过滤得到白色沉淀，将沉淀干燥后得到最终的四配位和五配位硅氧烷产品。

本反应通式如下：

现有技术中的四配位和五配位硅氧烷通常需要在有机碱三乙基四胺(TETA)与无机碱 (KOH)的催化下在，利用二氧化硅与乙二醇在高达200℃的温度条件下才能发生反应，因而存在反应条件苛刻且能耗较高的缺陷。

而本发明中通过调整有机碱催化剂的种类，能够大幅降低反应温度，将原本需要在 200℃才能发生的反应降低到75～95℃，使得反应难度大大降低，从而有效解决了反应能耗高的缺陷。

作为优选，所述的四配位(I)和五配位硅氧烷(Ⅱ)具有如下所述的结构式：

式中，M选自Na、K中一种。

作为优选，所述的二氧化硅为气相白炭黑、沉淀白炭黑或者天然石英粉中的一种或多种混合物。

作为优选，所述的二氧化硅的目数为200～3000目。

二氧化硅颗粒的粗细影响反应的时间与效率，当颗粒太粗时其与乙二醇的反应速率较慢，容易导致二氧化硅反应不完全，因此二氧化硅颗粒越细其反应速度越快，反应效率也相应越高。