乙烯基三異丙氧基硅烷的合成研究

黃亮兵，鄭云峰，周貴平，周 偉，張 鎮

(浙江開化合成材料有限公司，浙江 衢州 324300)

硅烷偶聯劑是一類性能優異的新型合成材料，廣泛應用于航空航天、電子 電氣、紡織、輕工、建筑、醫療、食品等領域[]。乙烯基三異丙氧基硅烷是用于交聯乙烯基、丙烯酸膠乳、建筑涂料及醫藥中間體的乙烯基硅烷。該硅烷很容易共聚入乙烯基和丙烯酸膠乳的主鏈。使用含有推薦催化劑的配方，在固化后可獲得堅硬和高度交聯的涂層。該硅烷的獨特結構使它在水基體系具有非常好的穩定性，在涂料凝聚前不會反應或交聯。本文以乙烯基三甲氧基硅烷和異丙醇為原料，使用單因素的方法考察了催化劑種類、催化劑用量、反應溫度和反應時間等工藝條件對酯交換法制備乙烯基三異丙氧基硅烷的影響，并對主副產物進行了表征。

1 實驗部分

1.1 主要原料

乙烯基三甲氧基硅烷，純度99%以上，浙江開化合成材料有限公司；異丙醇，分析純；氫氧化鉀，分析純；二丁基氧化錫，分析純；氫氧化鋰，分析純；氫氧化鈉，分析純。

1.2 乙烯基三異丙氧基硅烷的制備

乙烯基三甲氧基硅烷與異丙醇發生酯交換反應制備乙烯基三異丙氧基硅烷，其反應方程式如下：

ViSi(OMe3)3+3Me2CHOH→ViSi(OCHMe2)3+3MeOH

將乙烯基三甲氧基硅烷、異丙醇和催化劑加入三口燒瓶，開啟攪拌，升溫到設置溫度。反應一定時間后，對反應液做GC分析。對反應液精餾，收集180℃餾分，再對收集到的餾分做GC-MS分析。

1.3 GC分析

反應液用Agilent6820氣相色譜儀做GC分析，收集到的餾分用HP-6890GC/5973MS氣-質聯用儀做GC-MS分析。

2 結果與討論

2.1 產物的組成

根據物質的標樣保留時間可以判定，圖1中峰2.527 '、10.928 '分別為異丙醇、目標產物乙烯基三異丙氧基硅烷。圖2是乙烯基三異丙氧基硅烷的氣質聯用譜圖對應的離子碎片。

圖1 餾分氣相色譜圖

圖2 乙烯基三異丙氧基硅烷質譜圖

2.2 催化劑種類對目標產物收率的影響

在其他條件相同的情況下，考察了催化劑種類對目標產物收率的影響，結果如表1。

表1 催化劑種類對目標產物收率的影響

由表1可見，采用二丁基氧化錫作催化劑時乙烯基三異丙氧基硅烷的收率最高，所以選擇二丁基氧化錫作催化劑。

2.3 二丁基氧化錫用量對目標產物收率的影響

在其他條件相同的情況下，考察了二丁基氧化錫用量對目標產物收率的影響，結果如表2所示。

表2 二丁基氧化錫用量對目標產物收率的影響

由表 2可見，二丁基氧化錫用量為1%時乙烯基三異丙氧基硅烷的收率最高，所以選擇二丁基氧化錫的用量為1%。

2.4 反應溫度對目標產物收率的影響

表3為其他條件相同的情況下，反應溫度對目標產物收率的影響。

表3 反應溫度對目標產物收率的影響

由表 3可見，反應溫度為60℃時乙烯基三異丙氧基硅烷的收率最高，所以選擇反應溫度為60℃。

2.5 反應時間對目標產物收率的影響

在其他條件相同的情況下，考察了反應時間對目標產物收率的影響，結果見表4。

表4 反應時間對目標產物收率的影響

由表4可見，隨著反應時間增加，產物收率呈先上升后下降趨勢，在反應時間為7h時收率最高。

3 結論

乙烯基三甲氧基硅烷與異丙醇通過酯交換法制備乙烯基三異丙氧基硅烷的方法是可行的，較佳的反應條件為：以二丁基氧化錫為催化劑，用量為1%，反應溫度為60℃，反應時間為7h，乙烯基三異丙氧基硅烷的收率可以達到91.82%。經過精餾后，乙烯基三異丙氧基硅烷的純度可以達到99%以上。