一种生物基硅烷偶联剂及其制备方法与应用与流程

本公开涉及高分子材料，具体涉及一种生物基硅烷偶联剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、室温固化硅橡胶(rtv)具有优异的耐紫外光、耐气候老化性和耐高温高湿性能，与其他类型密封胶相比其在恶劣条件下的耐久性特别突出，尤其是单组分室温固化硅酮密封胶，由于其主要成分的硅氧键比较稳定，因此耐老化性能优异，被广泛应用于建筑、汽车、照明、电子电气等领域。聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)具有良好的耐热、耐湿、耐油、耐腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能而广泛应用于电子元器件的封装等领域。在一些涉及密封、结构粘结等方面，需要rtv来对pbt材料进行粘接。

2、通常，普通rtv硅橡胶采用常规硅烷偶联剂作为增粘剂，其对大部分基材有较好的粘接性，但对聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)材料，粘接效果并不理想，常温粘接性以及浸水粘接性较差。因此需要不断开发出特定的增粘剂，以提高rtv硅橡胶对pbt类材料的粘接性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物基硅烷偶联剂及其制备方法与应用。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种生物基硅烷偶联剂，所述生物基硅烷偶联剂包括式i所示结构的化合物中的至少一种；

3、

4、其中，r为c4-c20烷基、c3-c20环烷基，r1为丙基或乙基氨丙基，r2为氢或甲基，r3为甲基、乙基，a为0或1，n＝4-28的偶数。

5、在一个实施方式中，所述r为c4-c10烷基、c3-c6环烷基；和/或，所述n＝6-16的偶数。

6、在一个实施方式中，所述生物基硅烷偶联剂包括如下的化合物中的至少一种：

7、

8、另一方面，提供了一种所述的生物基硅烷偶联剂的制备方法，包括以下步骤：

9、将脂肪酸、氨基硅烷偶联剂、水杨醛和溶剂混合，在5-35℃的温度下搅拌10-90min后，加入c-异腈，在5-60℃的温度下反应0.5-4h，得到生物基硅烷偶联剂；

10、其中，脂肪酸、氨基硅烷偶联剂、水杨醛和c-异腈的摩尔比为1∶1-1.5∶1-1.5∶1。

11、在一个实施方式中，所述脂肪酸为正辛酸、正癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十烷酸、二十二烷酸中的一种。

12、在一个实施方式中，所述氨基硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种。

13、在一个实施方式中，以脂肪酸、氨基硅烷偶联剂和水杨醛的总质量为100％计，所述溶剂的质量为5-50％。

14、再一方面，提供了所述的生物基硅烷偶联剂在制备有机硅密封胶中的应用。

15、再一方面，提供了一种有机硅密封胶，包括以下重量份的组分：聚二甲基硅氧烷100份、交联剂1-10份、填料5-100份、增塑剂1-30份、催化剂0.01-5份、所述的生物基硅烷偶联剂0.1-5份。

16、在一个实施方式中，所述聚二甲基硅氧烷为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、甲基二甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种；

17、和/或，所述聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为1000～150000mpa·s；

18、和/或，所述交联剂为酮肟基硅烷、烷氧基硅烷中的至少一种；

19、和/或，所述填料为碳酸钙、硅藻土、石英砂、白炭黑中的至少一种；

20、和/或，所述增塑剂为矿物油、二甲基硅油中的至少一种；

21、和/或，所述催化剂为有机锡类催化剂、有机钛类催化剂中的至少一种。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本公开提供了一种生物基硅烷偶联剂，该生物基硅烷偶联剂具有长链烷基、羟苯基、酰胺基以及烷氧基硅基；分子结构中的多种基团具有以下作用：第一，极性的羟基、酰胺基可以与pbt材料中的端羧酸或羟基产生氢键作用，苯基与pbt中的苯基存在π-π作用，该两种作用力增强了硅烷偶联剂的长链烷基与pbt材料中的亚丁基缠绕作用，两者协同增强了硅烷偶联剂与pbt材料的粘接，强于单一的长链烷基缠绕或者氢键作用的复合；而烷氧基硅烷可以与室温硫化硅橡胶发生交联反应，从而增加了室温硫化硅橡胶与pbt的作用。第二，长链烷基和苯基基团的存在，有效改善了硅橡胶体系与pbt的相容性。第三，通过采用天然的长链脂肪酸和水杨醛使得产品具有一定的可再生性、可持续性以及环保性。

技术特征：

1.一种生物基硅烷偶联剂，其特征在于，所述生物基硅烷偶联剂包括式i所示结构的化合物中的至少一种；

2.如权利要求1所述的生物基硅烷偶联剂，其特征在于，所述r为c4-c10烷基、c3-c6环烷基；和/或，所述n＝6-16的偶数。

3.如权利要求1所述的生物基硅烷偶联剂，其特征在于，所述生物基硅烷偶联剂包括如下的化合物中的至少一种：

4.如权利要求1-3任一项所述的生物基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸为正辛酸、正癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十烷酸、二十二烷酸中的一种。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以脂肪酸、氨基硅烷偶联剂和水杨醛的总质量为100％计，所述溶剂的质量为5-50％。

8.如权利要求1-3任一项所述的生物基硅烷偶联剂在制备有机硅密封胶中的应用。

9.一种有机硅密封胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚二甲基硅氧烷100份、交联剂1-10份、填料5-100份、增塑剂1-30份、催化剂0.01-5份、如权利要求1-3任一项所述的生物基硅烷偶联剂0.1-5份。

10.如权利要求9所述的有机硅密封胶，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、甲基二甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种；

技术总结
本公开提供了一种生物基硅烷偶联剂，属于高分子材料技术领域。所述生物基硅烷偶联剂包括式I所示结构的化合物中的至少一种；其中，R为C4‑C20烷基、C3‑C20环烷基，R1为丙基或乙基氨丙基，R2为氢或甲基，R3为甲基、乙基，a为0或1，n＝4‑28的偶数。本公开的生物基硅烷偶联剂能够显著增加有机硅密封胶的常温粘接性、浸水粘接性。

技术研发人员：徐文远,刘堂应,徐弦,胡亚飞,安伯伦
受保护的技术使用者：广州集泰化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17