有机烷氧基硅烷水解缩合反应动力学研究进展

烷氧基硅烷的水解缩合反应是制备含Si—0—Si功能化有机-无机杂化材料的重要基本反应之一,在有机硅工业应用中占据重要地位。深入了解烷氧基硅烷的水解缩合反应机理及反应动力学,对新型硅基材料的设计、合成及性能调控,以及工业生产过程和产品质量控制均具有重要意义。从实验研究和理论研究两个角度出发,对烷氧基硅烷水解缩合反应机理及反应动力学的研究进展进行了综述。其中,实验研究手段包括核磁共振波谱法、傅里叶变换红外光谱法、拉曼光谱法、气相色谱法、气相色谱质谱联用法,理论研究主要采用量子化学理论计算法。

有机硅环氧漆膜γ射线辐照结构分析

对自制的耐辐射环氧(EP)涂料漆膜和有机硅环氧(SiEP)涂料漆膜样品同时开展了11 Gy/s、总辐照剂量5×10~7 Gy的大剂量γ射线辐照工作。测试了EP和SiEP样品辐照前后的机械性能和附着力;通过红外光谱对比分析了EP和SiEP样品在该辐照条件下漆膜表层和次表层的结构变化。结果表明,辐照后EP样品的柔韧、冲击、硬度、耐磨及附着力性能指标退化严重,而SiEP的相关性能则基本保持不变;EP和SiEP漆膜辐照后均出现了黄变现象,这与漆面氧化有关。通过对比辐照前后SiEP漆膜样品的红外光谱发现,稳定的Si—O结构可能是SiEP漆膜机械性能和附着力辐照后未发生显著变化的主要原因。

偶联剂对地聚合物涂层性能的影响

为解决地聚合物涂层与材料附着力差、防水膜开裂等问题,本文探讨了硅烷偶联剂的用量对地聚合物涂层性能的影响规律。研究结果表明,偶联剂可以改善地聚合物的吸水率、涂层附着力、硬度,当其用量为3%时,地聚合物涂层性能最佳。

巯甲基三乙氧基硅烷的合成

以α-氯甲基三乙氧基硅烷为原料,碘化钾为催化剂,与硫脲反应生成脒基盐酸盐,采用二乙胺中和后制得α-巯甲基三乙氧基硅烷。采用红外光谱和核磁共振波谱表征了产物结构,探讨了反应温度和中和剂滴加速率对产物收率的影响,并通过正交试验法对反应时间、催化剂用量、中和时间进行了优化。结果表明,较佳合成工艺为反应温度105℃、反应时间16 h、催化剂用量1.50%、中和剂滴加速率1.8 mL/min、中和时间3.0 h,此时α-巯甲基三乙氧基硅烷的收率为80.3%。

用于纳米材料功能化改性的新型硅烷偶联剂制备分析

随着纳米科技的发展,纳米材料由于其独特的小尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性成为材料领域无可替代的新星。对纳米材料的功能化改性是提升材料物化性能的重要手段。在此,对用于纳米材料功能化改性的新型硅烷偶联剂的研究进展进行总结,并提出了一种可用于聚合物基体改性以提高纳米复合材料热稳定性的新型硅烷偶联剂制备方法。

有机硅改性水性UV磺酸盐型聚氨酯乳液的研制

以3种不同羟值的聚酯磺酸型二元醇(BY-3303、BY-3305及BY-3306)为磺酸盐软段,羟基硅油PMX0156为有机硅软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,制得系列有机硅改性水性磺酸盐型聚氨酯丙烯酸酯乳液(SWPUA)。系统研究了异氰酸酯与羟基的物质的量比(R值)、磺酸盐基含量及有机硅含量对SWPUA乳液外观、粒径、储存稳定性、热储稳定性以及固化后漆膜的硬度、附着力、吸水率、水接触角与力学性能的影响。结果表明,通过红外及核磁验证了胺酯化反应成功合成了SWPUA;当磺酸盐聚酯二元醇选用BY-3303且BY-3303、PMX0156与BDO物质的量比为1.5∶0.3∶1.0、R值为1.3时,制得的SWPUA外观为乳白泛蓝乳液,固含量约为40%,具有较低黏度和粒径,黏度(涂4#杯)为96 s,粒径为312 nm且储存稳定性与热储稳定性较佳;该条件下,SWPUA漆膜的综合性能较佳,铅笔硬度为1H、附着力达4B级、水接触角为93.2°、吸水率为2.43%、拉伸强度为8.14 MPa、断裂伸长率为327.47%。SWPUA还可在30 s内快速交联成型,引入有机硅链段一定程度上克服了氧阻聚,提高了双键转化率,转化率可达93%。

γ-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲硅氧基)硅烷的制备

以 γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和三甲基氯硅烷为原料制备了 γ-甲基丙烯酰氧丙基三 (三甲硅氧基 )硅烷 ,研究反应温度、加料方法、原料配比等条件对产率的影响 ,用红外光谱。

γ-叔丁基过氧丙基三甲氧基硅烷的制备及表征

以过氧化氢叔丁醇和3-氯丙基三甲氧基硅烷为原料,以三氯化铁为催化剂在甲苯溶剂中首次了合成γ-叔丁基过氧丙基三甲氧基硅烷。利用红外吸收光谱、1H核磁共振谱以及质谱对产物表征,确定其结构。通过研究催化剂种类、反应物配比、反应时间以及反应温度等因素对合成反应的影响,探讨出实验最佳方案为:反应时间8h,反应温度40℃,n(过氧化氢叔丁醇)∶n(3-氯丙基三甲氧基硅烷)=1.2∶1,催化剂用量为3-氯丙基三甲氧基硅烷质量的1.5%。在此条件下,产物产率最高为42%。

甲基苯基二乙氧基硅烷的合成工艺及优化

以镁、甲基三乙氧基硅烷和氯苯为原料,在碘引发下,采用格利雅法一步合成了甲基苯基二乙氧基硅烷。通过单因素实验方法获得最优工艺条件为:n(镁):n(甲基三氯苯乙氧基硅):n(氯苯)=1:1.5:1.25,反应时间2.5 h和反应温度155℃。在此最优条件下,甲基苯基二乙氧基硅烷的产率为60.1%,与文献报道的比较,具有产率高、工艺简单和节约能耗等优点。

高浓度含硫废盐水处理工艺的研究

采用酸置换方法对含硫硅烷偶联剂生产中产生的含硫废盐水进行脱硫处理,研究了体系pH值、反应温度、空气流量对除硫效果的影响。较佳的工艺条件为:向200 mL含硫废盐水(硫含量25.843 g/L)中加入22 mL浓盐酸调节体系pH值小于1.4,空气流量为1 000 mL/min,20℃反应3 h,并采用500 mL浓度为1.5 mol/L的NaOH水溶液进行吸收,除硫后体系硫含量低于1 mg/L,硫含量降幅达99.9%。脱硫后的废盐水经蒸发结晶、过滤得到的NaCl达到国家工业盐二级标准。

如何受益硅烷偶联剂的奇妙功效

介绍了硅烷偶联剂的常规品种和新型产品;简述了硅烷偶联剂的作用机理和性能改进;总结了硅烷偶联剂的使用方法和注意要点;提出了只有正确使用才能奇效凸显,获益匪浅。

新型硅烷偶联剂对溶聚丁苯橡胶力学性能的影响

采用自制的5种新型硅烷偶联剂作为白炭黑表面处理剂,对溶聚丁苯橡胶(SSBR)进行补强研究。考察了硅烷偶联剂用量、热混炼时间以及热混炼温度对SSBR硫化胶力学性能的影响,并与Si69、Si75处理后的白炭黑补强SSBR的力学性能进行了对比。结果表明,采用自制的5种新型硅烷偶联剂为白炭黑处理剂制备的补强SSBR硫化胶的拉断伸长率优于用Si69、Si75制备的SSBR硫化胶;采用Si1502为白炭黑处理剂制备的SSBR硫化胶的撕裂强度高于采用Si69、Si75为白炭黑处理剂的;采用Si1503和Si1504为白炭黑处理剂的补强硫化胶的撕裂性能与采用Si69、Si75为白炭黑处理剂的相当。采用Si69和Si75为白炭黑处理剂制备的硫化胶的适宜混炼温度在130~140℃,采用自制5种新型硅烷偶联剂为白炭黑处理剂制备的SSBR硫化胶的最适混炼温度均在120℃左右,大幅降低了胶料的混炼温度;采用Si69、Si75、Si1501、Si1502为白炭黑处理剂的补强SSBR胶料的最佳混炼时间为8 min,而采用Si1503、Si1504、Si1605为白炭黑处理剂的补强SSBR胶料的混炼时间则为10 min。

硅烷偶联剂Si-69的工艺优化

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷和四硫化二钠为原料,采用程控升温的方法合成了双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(Si-69)。得出了合成Si-69的最佳工艺条件:Na2S4、γ-氯丙基三乙氧基硅烷和溶剂无水乙醇的质量比为1∶2∶2,反应温度为80℃,反应时间为3h,在此工艺条件下合成Si—69的产率为95·5%,硫的质量分数为22·7%。

氨烷基硅烷偶联剂的合成

以甲基二氯硅烷、烯丙基氯和乙二胺为原料，经过硅氢加成反应、醇解反应和胺化反应，合成了四种Ｎ－β－氨乙基－γ－氨丙基烷氧基硅烷，并用元素分析和ＩＲ进行了表征。

六甲基二硅亚胺合成工艺改进

本工艺改了进以六甲基二硅亚胺为溶剂代替惰性溶剂进行反应，省略了分馏操作，以特殊条件水洗除去氯化铵，减少了产物损失，收率提高到90％以上，质量符合工业标准。

硅胶粉末孔分布测定

本文报导用三元氮吸附装置测量的四种硅胶粉末的氮吸附等温线,通过吸附等温线数据计算其BET比表面积和孔分布,定量地描述了多孔固体粉末的形态,对多孔固体粉末制备和应用研究有现实意义。

乙烯基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸酯杂化材料的性能

以无定型二氧化硅为起始原料,与乙二醇、氢氧化钾反应,生成高反应活性的五配位硅钾化合物;并与3-氯丙烯反应,制备出相应的含双键的四配位硅;然后在四甲基氢氧化铵催化下与正硅酸乙酯反应,制得笼状乙烯基倍半硅氧烷;再与甲基丙烯酸甲酯聚合,得到倍半硅氧烷纳米杂化材料。用现代分析测试手段对新型倍半硅氧烷纳米杂化材料进行表征。结果表明,正硅酸乙酯、乙烯基四配位硅、四甲基氢氧化铵固体量之比为0.6∶0.4∶1,乙烯基倍半硅氧烷产率最高;甲基丙烯酸酯过量可得性能良好的乙烯基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸酯杂化材料。

甲基三甲氧基硅烷合成工艺研究

本文对合成甲基三甲氧基硅烷的各种工艺路线进行了试验比较，选择了合适的工艺路线；在此基础上进行条件工艺试验，得出了较佳工艺条件。

硅粉对直接合成三乙氧基硅烷的影响研究

研究了直接法合成三乙氧基硅烷所用硅粉对合成的影响,结果表明,处理后的硅粉与处理前相比,比表面积增加了181%,对反应有不良影响的元素铁和铅均大幅下降,铁元素减少94.42%;铅元素含量减少93.05%;温度为210℃,其他条件下相同时,处理后的硅粉比处理前反应选择性提高75%。

γ─氯丙基三氯硅烷合成方法的改进

利用改进了的铂催化剂（活性铂催化剂）的硅氢化反应，制备了所需要的反马氏规则加成的产物－γ－氯丙基三氯硅烷，产率８５％，反应时间缩短１５小时。