一种液态硅烷偶联剂及其制备方法和应用

摘要

一种液态硅烷偶联剂，其结构为1‑三甲氧基硅丙基,3‑三乙氧基硅丙基，5‑三丙氧基硅丙基聚异氰酸酯，制备时，先将10～30份三甲氧基氢硅烷、10～30份三乙氧基氢硅烷、10～30份三丙氧基氢硅烷混合，再加入1～2份催化剂和20～40份三烯丙基异氰脲酸酯进行反应，反应结束后脱除低沸点物料即可，该偶联剂在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶的过程中作为助剂添加使用。该产品不仅粘结性和热稳定性强，而且能够与绝大部分热熔胶树脂兼容。

权利要求

1.一种液态硅烷偶联剂，其特征在于：所述偶联剂为1-三甲氧基硅丙基,3-三乙氧基硅丙基，5-三丙氧基硅丙基聚异氰酸酯，其原料组成及其重量份比为：三甲氧基氢硅烷10～

30、三乙氧基氢硅烷10～30、三丙氧基氢硅烷10～30、三烯丙基异氰脲酸酯20～40。

2.根据权利要求1所述的一种液态硅烷偶联剂，其特征在于：所述偶联剂中，甲氧基、乙氧基、丙氧基的含量均大于等于3%。

3.一种权利要求1所述的液态硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：

所述制备方法为：先将10～30份三甲氧基氢硅烷、10～30份三乙氧基氢硅烷、10～30份三丙氧基氢硅烷混合搅拌并在80～120℃下维持2～3h，再加入1～2份催化剂和20～40份三烯丙基异氰脲酸酯，然后于100～130℃下反应3～4h，反应结束后于80～100℃、真空度-

0.098～-0.01的条件下脱除低沸点物料，剩余物料即为所述液态硅烷偶联剂。

4.根据权利要求3所述的一种液态硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂的主活性成份为铁、钴、镍、钯、铜、锌或汞的氯化物。

5.一种权利要求1所述的液态硅烷偶联剂在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶中的应用，其特征在于：所述液态硅烷偶联剂在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶的过程中作为助剂添加，其添加量大于等于室温硫化硅橡胶或热熔胶总重量的3%。

说明书

一种液态硅烷偶联剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于硅烷偶联剂生产技术领域，具体涉及一种粘结性强的液态硅烷偶联剂及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 硅烷偶联剂因硅的储量大，耐高、低温等特性广泛应用于国防、民用工业及农业生产，素有工业味精之称，因此成为研发及生产单位研究的重要课题，且随着国家经济实力的发展越来越重要。由于硅烷偶联剂基本呈液态，闪点低，易燃易爆，在生产、运输中的公共安全和环境保护就显得尤为重要，如何制造一种生产和运输安全、对环境无影响的液态环保型硅烷就是研发和生产单位的一项任务。

[0003] 我国硅酮胶、烯烃类树脂橡胶的研发应用起步较晚，发展较快，生产技术相对落后，加之新材料的不断发展，如何提高新材料之间的密封粘结性和新材料粘结力成为新的研发方向。目前，国内的大型胶厂主要还是依赖国外进口助剂解决新材料的密封粘接性等问题，其成本很高。而随着人民的生活水平提高，对硅酮胶及其它橡胶的品质要求也越来越高，如何发展环保型硅烷来解决材料之间相容性和粘结力的问题亟待解决。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术存在的相容性和粘结力的问题，提供一种与绝大部分热熔胶树脂兼容、粘结性强的液态硅烷偶联剂及其制备方法和应用。

[0005] 为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

[0006] 一种液态硅烷偶联剂，其结构为1-三甲氧基硅丙基,3-三乙氧基硅丙基，5-三丙氧基硅丙基聚异氰酸酯。

[0007] 所述偶联剂中，甲氧基、乙氧基、丙氧基的含量均大于等于3％。

[0008] 所述偶联剂的原料组成及其重量份比为：三甲氧基氢硅烷10～30、三乙氧基氢硅烷10～30、三丙氧基氢硅烷10～30、三烯丙基异氰脲酸酯20～40。

[0009] 一种液态硅烷偶联剂的制备方法，具体为：先将10～30份三甲氧基氢硅烷、10～30份三乙氧基氢硅烷、10～30份三丙氧基氢硅烷混合搅拌并在80～120℃下维持2～3h，再加入1～2份催化剂和20～40份三烯丙基异氰脲酸酯，然后于100～130℃下反应3～4h，反应结束后于80～100℃、真空度-0.098～-0.01的条件下脱除低沸点物料，剩余物料即为所述液态硅烷偶联剂。

[0010] 所述催化剂的主活性成份为铁、钴、镍、钯、铜、锌或汞的氯化物。

[0011] 一种液态硅烷偶联剂在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶中的应用，其在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶的过程中作为助剂添加，其添加量大于等于室温硫化硅橡胶或热熔胶总重量的3％。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0013] 1、本发明一种液态硅烷偶联剂为1-三甲氧基硅丙基,3-三乙氧基硅丙基，5-三丙氧基硅丙基聚异氰酸酯，该物质的沸点为3mmHg下144℃、760mmHg下297℃，闪点为355℃，粘度为80～86厘泊(30℃)，其不仅能有效提高在难粘基材表面的附着力，而且其具有高沸点低挥发特性，在高达200℃的条件下也能保持良好的热稳定性，应用于热熔胶中具有更好的硅烷保留，同时，其还可与绝大部分热熔胶树脂兼容。因此，本发明不仅具有优良的粘结性、热稳定性和阻燃性能，而且能够与绝大部分热熔胶树脂兼容。

[0014] 2、本发明一种液态硅烷偶联剂的制备方法不仅操作简便，而且制备得到的产品纯度达98％～99％，收率为80％～85％，成本较低。因此，本发明生产成本低。

具体实施方式

[0015] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0016] 一种液态硅烷偶联剂，其结构为1-三甲氧基硅丙基,3-三乙氧基硅丙基，5-三丙氧基硅丙基聚异氰酸酯。

[0017] 所述偶联剂中，甲氧基、乙氧基、丙氧基的含量均大于等于3％。

[0018] 所述偶联剂的原料组成及其重量份比为：三甲氧基氢硅烷10～30、三乙氧基氢硅烷10～30、三丙氧基氢硅烷10～30、三烯丙基异氰脲酸酯20～40。

[0019] 一种液态硅烷偶联剂的制备方法，具体为：先将10～30份三甲氧基氢硅烷、10～30份三乙氧基氢硅烷、10～30份三丙氧基氢硅烷混合搅拌并在80～120℃下维持2～3h，再加入1～2份催化剂和20～40份三烯丙基异氰脲酸酯，然后于100～130℃下反应3～4h，反应结束后于80～100℃、真空度-0.098～-0.01的条件下脱除低沸点物料，剩余物料即为所述液态硅烷偶联剂。

[0020] 所述催化剂的主活性成份为铁、钴、镍、钯、铜、锌或汞的氯化物。

[0021] 一种液态硅烷偶联剂在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶中的应用，其在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶的过程中作为助剂添加，其添加量大于等于室温硫化硅橡胶或热熔胶总重量的3％。

[0022] 本发明的原理说明如下：

[0023] 为满足市场需求，改善国内室温硫化硅橡胶和热熔胶高能耗、高成本，高污染的使用面貌，本发明提供了一种绿色环保的液态硅烷偶联剂，其在室温(25℃)下为无色液体或六方片状结晶体，应用于室温硫化硅橡胶和热熔胶中作为附着力促进剂使用，可提高在多种底材表面的附着力，尤其在热熔胶以及长时间处于高温环境的应用中有非常好的表现，在处理无机填料中应用能明显提高填料的阻燃性能，同时，添加至热熔胶中可明显改善其耐低温、耐渗油性能。该液态硅烷偶联剂的具体理化性质如下：

[0024] 比重：1.105(30℃)；

[0025] 熔点：24～28℃；

[0026] 沸点：144℃(3mmHg)，297℃(760mmHg)；

[0027] 闪点：355℃；

[0028] 粘度：83±3厘泊(30℃)；

[0029] 溶解性：不溶于水，微溶于烷烃，全溶于芳烃，乙醇、丙酮、卤化烃和环戌烯烃等；

[0030] 酸值(mgKOH/g)≤0.5。

[0031] 本发明所述制备方法中，将原料在80～120℃下维持2～3h可达到有效去除原料中的低沸点杂质的目的。

[0032] 实施例1：

[0033] 一种液态硅烷偶联剂，其结构为1-三甲氧基硅丙基,3-三乙氧基硅丙基，5-三丙氧基硅丙基聚异氰酸酯，该偶联剂的原料组成及其重量份比为：三甲氧基氢硅烷10、三乙氧基氢硅烷10、三丙氧基氢硅烷10、三烯丙基异氰脲酸酯20。

[0034] 上述液态硅烷偶联剂的制备方法具体为：先将三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、三丙氧基氢硅烷按比例混合搅拌并在120℃下维持2h，再加入1份催化剂和20份三烯丙基异氰脲酸酯，然后于130℃下反应4h，反应结束后于100℃、真空度-0.098的条件下脱除低沸点物料，剩余物料即为所述液态硅烷偶联剂，其中，所述催化剂的主活性成份为铁、钴、镍、钯、铜、锌或汞的氯化物。

[0035] 上述液态硅烷偶联剂在制备室温硫化硅橡胶和热熔胶中的应用，其在制备室温硫化硅橡胶的过程中作为助剂添加，其添加量为室温硫化硅橡胶总重量的3％。

[0036] 实施例2：

[0037] 步骤同实施例1，不同之处在于：

[0038] 所述偶联剂的原料组成及其重量份数为：三甲氧基氢硅烷20、三乙氧基氢硅烷20、三丙氧基氢硅烷20、三烯丙基异氰脲酸酯30。

[0039] 所述制备方法中，三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、三丙氧基氢硅烷混合搅拌在100℃下维持3h，催化剂的加入量为1.5份，反应温度为80℃，反应时间为3.5h，脱除低沸点物料的温度为80℃，真空度为-0.01。

[0040] 实施例3：

[0041] 步骤同实施例1，不同之处在于：

[0042] 所述偶联剂的原料组成及其重量份数为：三甲氧基氢硅烷30、三乙氧基氢硅烷30、三丙氧基氢硅烷30、三烯丙基异氰脲酸酯40。

[0043] 所述制备方法中，三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、三丙氧基氢硅烷混合搅拌在110℃下维持2h，催化剂的加入量为2份，反应温度为110℃，反应时间为3h，脱除低沸点物料的温度为85℃，真空度为-0.01。

[0044] 上述液态硅烷偶联剂在制备热熔胶的过程中作为助剂添加，其添加量为热熔胶总重量的5％。

[0045] 为考察本发明产品的性能，现进行如下实验：

[0046] 1、粘接性能测试

[0047] 在制备35％107胶含量的室温硫化硅橡胶的过程中，以目前市场上常用的硅烷偶联剂KH550为对比组，以上述实施例制备得到的液态硅烷偶联剂为检测组，对其进行粘接性能测试，结果如下：

[0048]检测项目 检测组 对比组
拉伸粘结强度(MPa) 0.78 1.0～1.1
粘结破坏面积(％) 3 0
最大拉伸强度时伸长率(％) 270 350～380
180℃剥离强度(N/inch) 25 28

[0049] 注：JC/T1022-2007中180°剥离强度要求是≥20N/inch。

[0050] 2、阻燃性能测试

[0051] 在制备35％107胶含量的室温硫化硅橡胶的过程中，添加填料采用实施例2制备得到的液态硅烷偶联剂处理，测定其阻燃性能，结果如下：

[0052]

[0053] 3、耐低温性能测试

[0054] 以上述实施例制备得到的液态硅烷偶联剂用于制备热熔胶后在-180℃下进行抗冲击试验，没有出现裂口和断裂，表现出了良好的耐低温性能。