一种碱法合成聚硅氧烷中和剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种聚硅氧烷中和剂的制备方法，尤其涉及一种碱法合成聚硅氧烷中和剂的制备方法，该中和剂可用于中和不同粘度二甲基硅氧烷。具体步骤为：将磷酸和具有二甲基硅氧链节的羟基封端硅氧烷添加到反应容器中，开启搅拌升温，控制温度脱水至透明，通过调节脱水时间制得粘度不同的硅基磷酸酯。采用硅基磷酸酯作为碱法聚合的中和剂，比传统的中和时间缩短了65-95％，并且制备过程简单，操作便捷，易于推广产业化，该方法还具有优良的中和效果，显著改善了聚硅氧烷的热稳定性。
【专利说明】一种碱法合成聚硅氧烷中和剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机硅领域，具体涉及一种聚硅氧烷中和剂的制备方法，尤其涉及一 种碱法合成聚硅氧烷中和剂的制备方法，该中和剂可用于中和不同粘度甲基硅氧烷。
【背景技术】
[0002] 1949年由美国康宁玻璃公司发明了环状或短链线性聚硅氧烷在碱性催化剂催化 下聚合成高分子聚硅氧烷的方法，这方法广泛应用于合成各类聚硅氧烷。常用的碱性催化 剂包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯和氢氧化锂，以及暂时性催化剂四甲基氢氧化铵、四 正丁基氢氧化磷及其硅醇盐。暂时性催化剂可在聚合完成后通过加热分解的方法失活，而 碱金属催化剂失活的方法一般用酸中和。盐酸或硫酸等强酸作为中和剂时，加入量必须准 确，因为残留的微量酸或碱都会引起降解反应，破坏聚硅氧烷分子的稳定性。采用乙酸、丙 酸或C0 2等弱酸作中和剂时，可稍过量，不会引起降解反应，但由于这些弱酸难溶于聚硅氧 烷，导致中和反应时间过长，需要1到数小时。采用C0 2中和时，由于生成的碳酸氢盐会在 高温下分解形成碱性碳酸盐，因此中和后必须过滤除掉。
[0003] 由于上述这些强酸和弱酸存在这些问题，研究者发现一种更好的中和剂：磷酸。磷 酸可与碱性金属催化剂中和形成缓冲体系，即使稍稍过量也不会明显影响聚硅氧烷的稳定 性，但磷酸作为中和剂还是存在于聚硅氧烷相容性差的问题，同样导致中和时间过长；另一 方面，磷酸所含的水也会不同程度地参与聚硅氧烷的封端反应，导致无法得到预期的封端 产物；除此之外，通用电气公司将十甲基四硅氧烷与磷酸在170-180°C下反应，不断脱除生 成的水分，可获得硅基磷酸酯混合物，但低摩尔质量聚硅氧烷（或环硅氧烷）与磷酸反应 时，在高温下很难引发、引发后又很难控制。
[0004] 所以寻找一种能使碱性金属失活，能够实现易于制备、易于溶解、快速中和且中和 后产物稳定性高的物质就显得尤为重要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种碱法合成聚硅氧烷中和剂的制备方法，能够使碱金属 催化剂失活，又不影响聚硅氧烷的分子稳定性。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一方面，本发明提供一种碱法合成聚硅氧烷中和剂的方法，所述方法包括以下具 体步骤：
[0008] 将磷酸和羟基封端硅氧烷添加到反应容器中，开启搅拌升温，控制温度脱水至透 明，得到聚硅氧烷中和剂硅基磷酸酯，通过调节脱水时间制得粘度不同的硅基磷酸酯。
[0009] 所述羟基封端硅氧烷具有15-20个二甲基硅氧链节。
[0010] 所述磷酸和羟基封端硅氧烷的重量比为1 :6_11，优选为1 :9,例如可以是1 :6、1 : 7、1 :8、1 :9、1 :10 或 1 :11。
[0011] 所述的控制温度为100_125°C，优选为110-120°C，进一步优选为110°C，例如可以 是1001：、1031：、1051：、1081：、1101：、1131：、1151：、1181：、1201：、1231：或1251：。
[0012] 所述的搅拌转速为 200-300rpm，例如可以是 200rpm、220rpm、240rpm、250rpm、 260rpm、280rpm 或 300rpm。
[0013] 所述的脱水时间为8-20分钟，例如可以是8分钟、10分钟、12分钟、15分钟、18分 钟、20分钟。
[0014] 所述的硅基磷酸酯的粘度为500-300000cs，例如可以是500cs、800cs、1000cs、 5000cs、8000cs、10000cs、20000cs、50000cs、80000cs、100000cs、200000cs 或 300000cs。
[0015] 所述的磷酸的质量浓度为85-99%，例如可以是85%、88%、90%、92%、95%、 97%或 99%。
[0016] 另一方面，本发明还提供一种碱法合成聚硅氧烷中和剂及其用途，所述中和剂用 于不同粘度二甲基硅氧烷的中和。
[0017] 采用硅基磷酸酯作为碱法聚合的中和剂，中和时间可以降到5-10分钟。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0019] (1)米用娃基磷酸酯作为碱法聚合的中和剂，比传统的中和时间缩短了 65-95% ;
[0020] (2)制备过程简单，操作便捷，易于推广产业化；
[0021] (3)具有优良的中和效果，显著改善了聚硅氧烷的热稳定性。
【具体实施方式】
[0022] 为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的具体实施 方式来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
[0023] 以下实施例都采取如下检测方式：
[0024] (1)粘度测试：布氏粘度计。
[0025] (2)热损失测试：Q50热重分析仪（Thermo Gravimetric Analyzer)，称取样品 l〇mg，设置升温程序从30°C到800°C，每分钟温度上升10°C。
[0026] 实施例1
[0027] 在烧瓶中添加100份质量分数88%的磷酸和900份羟基封端线性物，开启搅拌升 温，搅拌速度为220rpm，控制温度在110°C脱水至透明，脱水时间12分钟，可制得硅基磷酸 酯，用布氏粘度计测量硅基磷酸酯的粘度。
[0028] 将制得的硅基磷酸酯与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取 10mg二甲基硅氧烷进行热重测试。
[0029] 实施例2
[0030] 在烧瓶中添加10份质量分数85%的磷酸和110份羟基封端线性物，开启搅拌升 温，搅拌速度为200rpm，控制温度在100°C脱水至透明，脱水时间20分钟，可制得硅基磷酸 酯，用布氏粘度计测量硅基磷酸酯的粘度。
[0031] 将制得的硅基磷酸酯与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取 10mg二甲基硅氧烷进行热重测试。
[0032] 实施例3
[0033] 在烧瓶中添加100份质量分数98%的磷酸和600份羟基封端线性物，开启搅拌升 温，搅拌速度为250rpm，控制温度在120°C脱水至透明，脱水时间8分钟，可制得硅基磷酸 酯，用布氏粘度计测量硅基磷酸酯的粘度。
[0034] 将制得的硅基磷酸酯与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取 10mg二甲基硅氧烷进行热重测试。
[0035] 实施例4
[0036] 在烧瓶中添加100份质量分数90%的磷酸和900份羟基封端线性物，开启搅拌升 温，搅拌速度为260rpm，控制温度在110°C脱水至透明，脱水时间15分钟，可制得硅基磷酸 酯，用布氏粘度计测量硅基磷酸酯的粘度。
[0037] 将制得的硅基磷酸酯与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取 10mg二甲基硅氧烷进行热重测试。
[0038] 实施例5
[0039] 在烧瓶中添加100份质量分数92%的磷酸和1000份羟基封端线性物，开启搅拌升 温，搅拌速度为280rpm，控制温度在115°C脱水至透明，脱水时间14分钟，可制得硅基磷酸 酯，用布氏粘度计测量硅基磷酸酯的粘度。
[0040] 将制得的硅基磷酸酯与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取 10mg二甲基硅氧烷进行热重测试。
[0041] 实施例6
[0042] 在烧瓶中添加100份质量分数92%的磷酸和800份羟基封端线性物，开启搅拌升 温，搅拌速度为240rpm，控制温度在113°C脱水至透明，脱水时间16分钟，可制得硅基磷酸 酯，用布氏粘度计测量硅基磷酸酯的粘度。
[0043] 将制得的硅基磷酸酯与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取 10mg二甲基硅氧烷进行热重测试。
[0044] 对比例
[0045] 将C02与二甲基硅氧烷进行中和反应，记录中和完所需时间，称取10mg二甲基硅 氧烷进行热重测试。
[0046] 表 1
[0047]
【权利要求】
1. 一种碱法合成聚硅氧烷中和剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 将磷酸和羟基封端硅氧烷添加到反应容器中，开启搅拌升温，控制温度脱水至透明，得 到聚硅氧烷中和剂硅基磷酸酯。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述羟基封端硅氧烷具有15-20个二甲基 硅氧链节。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磷酸和羟基封端硅氧烷的重量比 为1 :6-11，优选为1 :9。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述的控制温度为 100-125°C，优选为 110_120°C，进一步优选 110°C。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述的搅拌转速为 200-300rpm〇
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述的脱水时间为8-20分钟。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述的硅基磷酸酯的粘度为 500-300000cs〇
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述的磷酸的质量浓度为 85-99%
9. 一种由如权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的聚硅氧烷中和剂。
10. -种如权利要求9所述中和剂的用途，其特征在于，所述中和剂用于不同粘度二甲 基娃氧焼的中和。
【文档编号】C08G77/30GK104387588SQ201410649958
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】黄永军, 刘金明, 尹邦志, 黄献文 申请人:东莞兆舜有机硅新材料科技有限公司