[发明专利]利用有机硅烷水解聚合制备有机硅树脂涂料的方法

说明书

本发明公开了利用有机硅烷水解聚合制备有机硅树脂涂料的方法，在150‑200℃高温水热条件下，有机硅氧烷先水解生成硅醇，硅醇在高温高压下聚合得到聚硅氧烷。由于水解与聚合过程生成乙醇与水的混合溶剂，反应生成的聚硅氧烷可溶解于混合溶剂中得到有机硅树脂涂料。通过此高温高压水解聚合，避免通常加热回流条件下需加酸催化的水解过程，同时利用合成过程生成的乙醇与水，作为混合溶剂，得到有机硅树脂涂料。由此方法制备的有机硅树脂涂料由于没有残余的酸，在混合溶剂中具有较长的保质期。

技术领域

本发明涉及机硅树脂的合成技术领域，具体的为高温水热条件下制备有机硅树脂涂料的方法，通过高温高压条件下，有机硅氧烷直接水解聚合的方式直接制备出有机硅树脂涂料。

背景技术

有机硅树脂是一种高分子量、三维交联的高分子化合物，其基本结构是由硅原子和氧原子组成主链。有机硅树脂具有优良的耐候性、耐热性、防水性、化学性质稳定、电气绝缘性等。采用有机硅氧烷制备的有机硅树脂，具有高硬度、高透明性以及耐水性，被称为玻璃树脂，其中低[CH₃]/[Si]甲基硅树脂涂层硬度高、耐摩擦、是透明光学器件的优质耐磨保护涂料。

目前通过有机硅氧烷单体水解聚合制备有机硅树脂，主要是通过水解、缩合等反应实现。例如以一定比例的有机三乙氧基硅氧烷与盐酸溶液在一定温度下回流反应，此过程通过酸催化作用水解首先得到硅醇，同时释放副产物醇，反应到一定时间，需要加入碱如六甲基二硅氮烷中和盐酸，随后升温蒸出乙醇和水。随后硅醇的硅羟基之间进一步缩合脱水，或者硅醇硅羟基与反应原料硅氧烷的硅烷氧基之间进一步缩合脱醇，最终得到带有适量硅羟基的有机硅氧烷聚合物，此过程反应一定时间后，温度降到合适的值，再向反应体系乙醇，使所得的硅氧烷聚合物溶解，即得到有机硅树脂的乙醇溶液涂料。此方法需要采用酸做催化剂，不仅过程存在酸污染，而且在酸催化过程控制不当，极易导致硅醇在水解阶段聚合，从而产生凝胶而难以得到分散均匀的液相涂料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题而提出的利用有机硅烷水解聚合制备有机硅树脂涂料的方法，无需酸催化直接使有机硅氧烷水解，水解过程中产生的醇溶解硅氧烷聚合物得到分散均匀的液相涂料，不仅绿色环保，而且在混合溶剂中具有较长的保质期。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

利用有机硅烷水解聚合制备有机硅树脂涂料的方法，方法步骤如下：

S1、称取一定比例的有机硅氧烷和水；

S2、将硅氧烷与水加入水热高压釜中，液体体积为高压釜容积的70％，密封；

S3、将水热高压釜加热升温至150-200℃，高温使物料产生高压，通常在0.6-2.6MPa，在此高温高压条件下，进行硅氧烷的水解聚合反应，反应时间为1-3h，其中反应时间与温度是控制生成有机硅树脂分子量的大小的关键要素，有机硅树脂分子量太大，可能不溶于混合溶剂而成为凝胶析出，从而得不到涂料，因此本发明中严格控制水热高压釜的时间以及温度，在此条件下有机硅氧烷首先水解为硅醇，产生醇，所得的硅醇继续发生聚合生产聚硅氧烷，聚硅氧烷溶解于水解与聚合过程释放出来的乙醇与水混合溶剂中形成有机硅树脂涂料；

S4、反应结束后，待水热高压釜降温至室温，打开水热高压釜，倒出产品，即为有机硅树脂涂料。

优选的，所述的有机硅氧烷选用甲基三乙氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷。

优选的，步骤S1中有机硅氧烷和水的重量比例为(3-5)：1。

本发明的有益效果为：