一种含二苯甲酮基团硅烷的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机硅新材料领域，尤其涉及一种有紫外线吸收功能的含二苯甲酮基 团硅烷的制备方法。
【背景技术】
[0002] 过量的紫外线照射可以引起人体眼睛损伤、皮肤晒黑、灼伤，甚至导致皮肤癌的产 生，或是引起免疫系统失调。除对人体产生伤害外，紫外线亦是光老化的主要原因。长期的 太阳光照射也加速了古建筑、石刻、木雕、字画等文物与历史古迹的老化。为了降低紫外线 的伤害，现有通用做法是对衣物进行抗紫外线整理，或是在古建筑等文物表面涂刷一层具 有紫外线吸收功能的材料，可有效减轻紫外线对人体的伤害，抑制古建筑等文物的光老化， 延长历史古迹的存在时间。
[0003] 二苯甲酮及其衍生物是目前工业领域应用最广泛的紫外吸收剂之一，可用于纤维 素、聚酯、聚酰胺、聚丙烯纤维及其塑料加工等过程和化妆品、防晒剂等配方中，其有效吸收 波长范围为280~400nm。现有常用的二苯酮类紫外线吸收剂，其相对分子质量都较小，存 在与高分子材料相容性不好或在高分子材料加工过程中易挥发，在制品中有迀移、喷霜、结 晶等缺点，二苯甲酮基团在高分子化合物中的含量有限，紫外线吸收效率较低，从而使材料 性能达不到预期效果。因此一般不能通过涂刷、浸泡等方式在纤维、建筑物、石材等表面直 接成膜，起到抗紫外线的作用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种能够将二苯甲酮基团引入高分子化合物中，产物可直接 作用于基材，形成一层具有高密度二苯甲酮基团的硅氧烷薄膜的含二苯甲酮基团硅烷的制 备方法。
[0005] 本发明提供一种含二苯甲酮基团硅烷的制备方法，以含α -烯烃的二苯甲酮类化 合物和烷氧基硅烷按摩尔比1:1~1:2,在催化剂氯铂酸和溶剂的条件下，在40~130°C下反 应0. 5~5h，减压蒸馏后，得到含二苯甲酮基团硅烷。
[0006] 本发明中限定的摩尔比使得烷氧基硅烷过量，能够使得价格较高的α -烯烃的二 苯甲酮类化合物尽可能完全反应，同时烷氧基硅烷沸点较低，能与溶剂一起蒸馏出来，保证 了最终产品的纯度较高。
[0007] 所述含α-烯烃的二苯甲酮类化合物优选为2-羟基-4-(甲基丙烯酰氧 基）_二苯甲酮(结构式：
2-羟基-4-丙烯氧基二苯甲 酮(结构式：
或2-羟基-4-丙烯酰氧基二苯甲酮(结构式：
中任意一种。
[0008] 所述烷氧基氢硅烷的化学式为
其中R1、R2、私可分别为-OCH 3、-OCH2CH3 或-CH3中一种，但不能同时为-CH 3,例如R1、R2、R3可以同时为-OCH 3或者-OCH2CH3,但当 R1、R2、R3中有一个为-CH 3时，剩余两个基团中之多只含有一个-CH 3。
[0009] 上述溶剂本领域普通技术人员常用的有机醇溶剂，所述溶剂为苯、甲苯、邻二甲 苯、对二甲苯、间二甲苯、混苯、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇、乙醇、丁酮、四氢呋喃、己烷、环己 烷、乙二醇二甲醚中的任一种或几种的混合物。
[0010] 所述溶剂的量为含α-烯烃的二苯甲酮类化合物和烷氧基氢硅烷质量之和的 10wt%~300wt%〇
[0011] 本发明中硅氢加成反应为强放热反应，溶剂的加入是为了反应更加平稳进行，因 此在实际操作中，只要加入的溶剂量能够保证反应过程的正常回流一通过回流带走反应产 生的热量，不使反应体系发生热危害即可，因此，其在限定的范围内最少量时就能起到该作 用，进一步增加溶剂量，可以使得反应热使体系的升温较少，有利于反应的平稳进行，而对 反应中催化剂的效能几乎没有影响，而溶剂加入越多，放热所产生的温度变化越小，越有利 于研究反应的机理，所以设定上限了相应的范围上限值。
[0012] 所述催化剂为氯铂酸(六氯合铂氢酸)，优选为含氯铂酸(六氯合铂氢酸）的有机醇 溶液，浓度为〇. 3 wt%~5. Owt%。
[0013] 所述催化剂的质量为含α -烯烃的二苯甲酮类化合物和烷氧基氢硅烷质量之和 的0.0 OOlwt%~0.0 lwt%，所述催化剂加入时反应体系的温度为40°C~100°C。
[0014] 催化剂用量与反应物中的杂质，主要是C=C双键化合物长期存放或受热产生的过 氧化物的浓度有关，新鲜的C=C双键化合物只需1~2ppm的催化剂量就能引发反应，而长 时间放置的的C=C双键化合物即使加入很大剂量的催化剂也不发生或很难发生反应，因 此，本申请按照Ippm的浓度设定催化剂使用量下限，而在正常情况下，催化剂加入量增大， 反应诱导期缩短，反应时间缩短，产物颜色加深，但催化效能不发生变化，鉴于Pt催化剂价 格昂贵，本申请考虑成本因素，将催化剂加入量上限设置为lOOppm。
[0015] 本申请限定催化剂最低加入温度，是为了在尽可能低的温度下经过诱导期，进行 反应，这样可以降低反应放热达到的最高温度，有利于反应的安全进行，而在溶剂使用量大 的情况下，在反应可以达到的极高点温度加入催化剂也是安全的。
[0016] 所述减压蒸馏时的真空度为0. 001~0.1 MPa，温度为50°C ~100°C。
[0017] 本发明具有如下有益效果： 该方法将二苯甲酮基团引入硅烷化合物中，制备得到的含二苯甲酮基团的硅氧烷可直 接作用于基材表面，形成一层具有高密度二苯甲酮基团的硅氧烷薄膜，对280nm~400nm的 紫外线具有良好的吸收作用，耐久性好。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过给出的具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。
[0019] 本发明制备得到的含二苯甲酮基团硅烷中Si-O-C结构中的Si-O键可以在水中或 吸收空气中水分的情况下水解成Si-ΟΗ，该基团具有强烈的自缩合，或/和基材表面-OH脱 水反应的能力，因此能在材料表面形成一层致密的有机硅薄膜。
[0020] 目前木材、字画等的纤维素结构中即含有大量羟基，因此可以与紫外吸收基硅烷 反应，在其表面形成一层保护膜，石材、建筑砖瓦、泥沙、水泥等等含大量硅酸盐组分，均可 与有机硅烷反应，金属材料铁、铝、钛等经化学处理后其表面也含有大量羟基，也均能与硅 烷进行反应，因此，本发明制备得到的产物通过硅烷结构与基材表面结合，同时硅烷上含二 苯甲酮基团。
[0021] 实施例1 : 在安装有冷凝回流装置的反应釜中依次加入甲苯50Kg、2-羟基-4-(甲基丙烯酰氧 基）-二苯甲酮28. 2Kg