[发明专利]一种硅烷偶联剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硅烷偶联剂及其制备方法和应用，该硅烷偶联剂化学名称为乙烯基乙氧基二乳酸乙酯基硅烷，其制备方法为：使摩尔比为1:1.1‑1.2的乙烯基三氯硅烷与乙醇在100℃～110℃搅拌反应时间2‑3小时，得到中间体；使中间体与乳酸乙酯在150℃‑160℃反应4‑6小时，得到粗品，其中，乙烯基三氯硅烷与乳酸乙酯的摩尔比为1：2‑4；将粗品加热至90‑110℃并抽真空度至‑0.09MPa～‑0.095MPa恒温恒压2‑3小时，减压后加入镁粉将粗品中和至中性，精馏，得到乙烯基乙氧基二乳酸乙酯基硅烷，本发明反应过程中产生的盐酸用浓度为10wt％的氨水吸附，防止污染环境；将该硅烷偶联剂加入丙烯酸乳液中不但能提高漆膜性能，还可以提高乳液的存储稳定性，分解后无污染。

技术领域

本发明涉及有机化学领域，具体涉及一种硅烷偶联剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人民生活水平的提高，对健康重视程度的加强，环保材料的需求日益增大，传统的油性涂料不仅气味大，污染环境，且使用后会产生VOC对人的健康不利，尤其是醚类、醛类物质会对人体健康造成极大伤害。现阶段传统的油性涂料满足不了目前的需求，水性涂料因其环保健康，发展趋势迅速。目前应用最广泛、需求不断上涨的水性涂料为丙烯酸乳液，其高光性和环保性相比油性涂料有着不可替代的优势，广泛应用于汽车、机械、造纸、建筑等领域。

目前，丙烯酸乳液的漆膜在附着力、耐紫外线、耐水性、耐溶剂性等方面比传统油性涂料要差，为改善丙烯酸乳液漆膜性能，使其达到各领域的应用要求，目前主要手段就是在其中加入硅烷偶联剂对其进行改性，以提高漆膜的附着力、耐紫外线、耐水性、耐溶剂等性能。在丙烯酸乳液中常用的硅烷偶联剂有乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷等。但是，乳液在硅烷偶联剂加入后不稳定，第一方面表现在硅烷偶联剂烷氧基端为活性较高的可水解基团，其水解太快后会迅速缩合成网状结构，会导致乳液合成过程出渣率高甚至破乳；第二方面表现在乳液的储存稳定性差，因硅烷烷氧基团水解快，导致乳液必须现配现用，否则超过24h即失活，对施工不方便且存在原料浪费的问题。

发明内容

针对现有技术中硅烷偶联剂的加入导致丙烯酸乳液不稳定的问题，本发明提供一种硅烷偶联剂，以解决丙烯酸乳液不稳定的问题。

本发明提供的技术方案具体如下：

本发明提供的硅烷偶联剂，其化学名称为乙烯基乙氧基二乳酸乙酯基硅烷，结构式为：

本发明提供的乙烯基乙氧基二乳酸乙酯基硅烷的制备方法，包括如下步骤：

(1)将摩尔比为1:1.1-1.2的乙烯基三氯硅烷和乙醇在100℃～110℃搅拌反应时间2-3小时，得到中间体C₂H₃Si(OC₂H₅)Cl₂；

(2)将中间体C₂H₃Si(OC₂H₅)Cl₂与乳酸乙酯在150℃-160℃搅拌反应4-6小时，得到粗品；其中，乙烯基三氯硅烷与乳酸乙酯的摩尔比为1：2-4；

(3)将粗品加热至90-120℃并抽真空度至-0.09MPa～-0.095MPa，维持恒温恒压2-3小时，减压后加入镁粉将粗品中和至中性，精馏，得到乙烯基乙氧基二乳酸乙酯基硅烷。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，先将乙醇加热至微沸，再向乙醇中滴加乙烯基三氯硅烷。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，反应温度为100℃，反应时间为2小时。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，乙烯基三氯硅烷的滴加速度为3.8g/min－5.8g/min。