本发明涉及一种多羟基松香改性有机硅烷偶联剂、其制备方法及其应用,属于硅烷偶联剂技术领域。
硅橡胶是一种新型的有机硅弹性材料,因其固有的耐候、耐热、绝缘等性能,大范围的应用于建筑、电子、医疗等行业。但硅橡胶作为封装、填充材料,存在与基材粘接性能较差的缺陷,严重限制其应用前景。
为了解决现存技术中硅橡胶粘接性能差的缺陷,本发明提供一种多羟基松香改性有机硅烷偶联剂、其制备方法及其应用,本发明以天然资源松香为原料,不仅拓展了天然产物的应用领域和应用场景范围,而且提高了硅橡胶行业的粘接性能,符合可持续发展要求;合成方法符合绿色反应、反应条件温和。
申请人经研究之后发现,由于硅橡胶主链外侧主要是非极性的有机基团,活性和表面能低,导致硅橡胶的粘接性能差,通过向硅橡胶中添加本申请多羟基松香改性有机硅烷偶联剂,多羟基松香改性有机硅烷偶联剂迁移到基材表面与基材润湿,多羟基与基材的极性基团形成氢键作用力,且会促进与基材的活性基团发生缩合反应,产生化学键链接,起到偶联作用;松香的氢化菲环能提升硅橡胶的刚性和机械力学性能。
1)松香与缩水甘油在催化剂条件下于70-120℃反应0.5-5h,得到产物1,其中,松香与缩水甘油的摩尔比比为(1:4)-(1:15);
2)将所得产物1与有机硅烷在65-90℃反应3-8h,即得松香改性有机硅烷偶联剂,其中,松香与有机硅烷的摩尔比为(1:1)-(1:3)。
为了进一步提升催化效率,步骤1)中,催化剂为:三乙胺、苯胺或苄基三乙氧基氯化铵。
为了更好地确保硅橡胶的粘接性能,步骤2)中,有机硅烷为:3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷或3-异氰酸丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
为了进一步促进对硅橡胶粘结性能的提高,上述多羟基松香改性有机硅烷偶联剂与甲基三乙氧基硅烷复配使用。
优选,多羟基松香改性有机硅烷偶联剂与甲基三乙氧基硅烷的复配比例为1:(3~7)。前述比例为质量比例。
本发明多羟基松香改性有机硅烷偶联剂,以松香为原料,是生物基的绿色产品,符合可持续发展的理念;多羟基松香改性有机硅烷偶联剂的制备方法,反应工艺简单,合成条件温和,易实现工业化生产;通过向硅橡胶添加本发明的硅烷偶联剂,基材显示出优异的粘接性能。
图1是本发明的i)氢化松香、ii)多羟基氢化松香、iii)多羟基氢化松香改性3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的红外光谱图;
图4是本发明的多羟基松香改性有机硅烷偶联剂作用于硅橡胶对pnna塑料的粘接性能图(a为粘接前的pnna塑料,b为粘接后的pnna塑料);
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
称量10.0g氢化松香、20.6g缩水甘油和0.08g催化剂苄基三乙基氯化铵加入到装有冷凝装置、温度计和氮气保护的三口烧瓶中,电热恒温磁力搅拌油浴锅于117℃下反应2h,得到产物1:多羟基氢化松香。
于产物1:多羟基氢化松香中加入9.1g3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷,于70℃下反应5h,即得多羟基氢化松香改性3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷。
图1为i)氢化松香、ii)多羟基氢化松香、iii)多羟基氢化松香改性3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的红外图谱,从图中能够准确的看出i曲线处为氢化松香的羧基特征峰;观察ii曲线处为氢化松香的酯基特征峰,3432cm-1处为羟基特征峰。观察曲线处为羟基特征峰变窄了,于955cm-1处为硅乙氧基特征峰,说明成功合成多羟基氢化松香改性3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷。如图2所示,将制得的多羟基氢化松香改性3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷进行cnmr谱图鉴定:在123和148ppm范围内属于松香结构中菲环结构内的ch=c特征化学位移峰,178ppm属于c=o特征化学位移峰,58和18ppm属于si-o-c-c特征化学位移峰。通过cnmr谱图分析,根据结果得出成功多羟基氢化松香改性3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷。
注:“—”表示将硅橡胶从基材上剥离后,基材上无残胶;“△”表示将硅橡胶从基材上剥离后,基材上保留残胶,残胶面积超50%以上。
由上表可知:多羟基松香改性有机硅烷偶联剂以硅烷偶联剂的方式引入到室温硫化硅橡胶中对pnna塑料基材的粘接性能有显著提升;研究之后发现,多羟基与pnna基材形成氢键作用力,进一步与pnna基材表面的活性基团发生反应形成化学键,从而对基材的粘接性能明显地增加,同时松香对硅橡胶的机械力学性能和耐热性等性能明显地增加效果。
技术研发人员:李侨光;谢甜甜;刘鹤;罗斌;陈循军;梁祥军;徐智敏;贾普友
如您需求助技术专家,请点此查看客服电线.CRISPR-Cas系统 2.基因编辑 3.基因修复 4.天然产物合成 5.单分子技术开发与应用
1.探索新型氧化还原酶结构-功能关系,电催化反应机制 2.酶电催化导向的酶分子改造 3.纳米材料、生物功能多肽对酶-电极体系的影响4. 生物电化学传感和生物电合成体系的设计与应用。
1.环境纳米材料及挥发性有机物(VOCs)染物的催化氧化 3.低温等离子体 4.吸脱附等控制技术
1.高分子材料改性及加工技术 2.微孔及过滤材料 3.环境友好高分子材料
1.高分子材料的共混与复合 2.涉及材料功能化及结构与性能的研究; 高分子热稳定剂的研发