合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法与流程

本发明涉及有机化学合成技术，具体的，是一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法。

背景技术：

1、硅烷偶联剂含有化学性质不同的两种基团，一类是亲油基团能够与有机物发生反应，一类是亲水基团容易与无机物结合。因此硅烷偶联剂能够将有机物和无机物交联起来，在有机物与无机物之间的界面上架起了“分子桥”。

2、现在运用最多的偶联剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂具有交联性能好、性质稳定等特点广泛运用于无机物表面改性、橡胶、涂料、树脂复合材料改性中。硅烷偶联剂是一类有机聚合物复合材料，具有增强、增稠、改善材料性能等作用，也是一类有机硅聚合物接支、扩链材料。硅烷偶联剂的通式为r4r3-r-sir5r6r7,其中r4r3为容易与有机物发生反应的基团，如烯丙基、环氧基、氨基、乙基等；r为烃基；r5r6r7为能够水解的官能团，如甲氧基、乙氧基等。

3、硅烷偶联剂的合成主要是通过硅氢加成反应实现的，温度和反应时间都会影响硅烷偶联剂的品质。硅氢加成的催化剂主要是过渡金属催化剂，使用最多的是铂催化剂。氯铂酸h2ptcl6·6h2o是一种常用于硅氢加成的催化剂，最常见的氯铂酸h2ptcl6·6h2o催化剂是氯铂酸h2ptcl6·6h2o异丙醇溶液。氯铂酸异丙醇溶液是一种均相催化剂，能够与底物很好的混合具有活性高的特点，同时氯铂酸异丙醇溶液在反应过程中会产生胶体铂残留在反应体系中，导致生成大量的副产物给产品的分离提纯带来很大的困难。氯铂酸异丙醇溶液催化硅氢加成反应最大的缺点在于反应需要的温度高、反应时间长，这就导致反应底物的自聚以及副产物的生成，这些缺点都限制着氯铂酸异丙醇溶液在硅氢加成反应中的运用。

4、为了解决硅烷偶联剂合成中遇到的困难，不同的专利希望通过改变催化剂配体加入催化剂促进剂等方法来解决这些问题。中国专利cn105964304 b使用侧链连有含氮杂环的双取代聚乙炔为载体与氯亚铂酸钾中的pt进行配位反应得到非均相催化剂进行硅氢加成反应，含氮杂环的双取代聚乙炔为载体与氯亚铂酸钾中的pt进行配位反应得到非均相催化剂在使用后能够从体系中分离，从而降低了硅烷偶联剂生产中分离提纯的难度，并且负载型催化剂能够重复利用降低生产成本。

5、但是含氮杂环的双取代聚乙炔为载体与氯亚铂酸钾中的pt进行配位反应得到的非均相催化剂需要特殊制备，催化剂本身价格贵这就限制了其在工业生产中的运用。

6、因此，有必要提供一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法。

2、技术方案如下：

3、一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4、a)取1-10g含氮苯基化合物，加入10-50ml交联剂，超声15-60min，-10℃-30℃下搅拌0.5-3小时后，加入0.5-20g路易斯酸，搅拌0.5-3小时得到含氮苯基化合物混合液；

5、b)与步骤a)得到的含氮苯基化合物混合液加入1-30ml交联剂，在30℃-120℃下反应12-48小时，后加入浓盐酸与去离子水混合液猝灭反应，加入乙醇与去离子水混合液洗涤、干燥、过滤碾磨得到含氮苯基高分子有机聚合物载体；

6、c)取步骤b)得到的含氮苯基高分子有机物载体0.5-5g，加入5-50ml低分子醇，搅拌分散，加入0.01-1g金属铂源，30℃-100℃反应6-24小时后，洗涤，过滤，干燥，得到含氮苯基高分子有机聚合物负载铂催化剂；

7、d)将10-200mg步骤c)得到的含氮苯基高分子有机聚合物负载铂催化剂，加入通式(ⅱ)化合物(ⅱ)，加入通式(ⅲ)化合物，在40-120℃下反应0.5-10h，得如通式(ⅳ)结构化合物。

8、进一步的，含氮苯基高分子有机聚合物结构为(i)：

9、

10、其中：a为o、s、p、n中的任意一种；

11、r1为甲基、乙基、氨基、苯基、磺酸基、巯基富电子基团；

12、r2为甲基、乙基、氨基、苯基、磺酸基、巯基富电子基团。

13、进一步的，于所用交联剂为二氯甲烷、二氯乙烷、二溴甲烷、二溴乙烷、二氯苯、二溴苯的一种或多种。

14、进一步的，所用路易斯酸为无水三氯化铝、无水三氯化铁、无水氧化铝的一种或多种。

15、进一步的，所用浓盐酸与去离子水体积比为1:1-3。

16、进一步的，所用乙醇与去离子水体积比为1:1-5。

17、进一步的，所用低分子醇为甲醇、乙醇、丙醇中的其中之一；所用金属铂源为硝酸铂、氯化铂、氯铂酸钾、醋酸铂、氯铂酸中的一种或多种。

18、进一步的，所用通式(ⅱ)结构化合物为：

19、

20、其中：

21、r为含有1-8个碳的烃基；

22、r3为容易与有机物发生反应的基团，如烯丙基、环氧基、氨基、乙基；

23、r4为容易与有机物发生反应的基团，如烯丙基、环氧基、氨基、乙基。

24、进一步的，所用通式(ⅲ)结构化合物为：

25、

26、其中，r5、r6、r7为能够水解的官能团，如甲氧基、乙氧基。

27、进一步的，所用通式(ⅵ)结构化合物为：

28、。

29、与现有技术相比，本发明简单、可控，可以快速的大批量合成硅氢加成催化剂；通过付克烷基化反应合成含氮苯基高分子聚合物，通过氮上的孤对电子与硝酸铂中的铂配位，提高了铂的稳定性和催化活性；能很好的催化合成硅烷偶联剂，在硅烷偶联的催化剂领域有良好的运用前景。

技术特征：

1.一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：含氮苯基高分子有机聚合物结构为(i)：

3.根据权利要求2所述一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：于所用交联剂为二氯甲烷、二氯乙烷、二溴甲烷、二溴乙烷、二氯苯、二溴苯的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用路易斯酸为无水三氯化铝、无水三氯化铁、无水氧化铝的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用浓盐酸与去离子水体积比为1:1-3。

6.根据权利要求5所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用乙醇与去离子水体积比为1:1-5。

7.根据权利要求6所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用低分子醇为甲醇、乙醇、丙醇中的其中之一；所用金属铂源为硝酸铂、氯化铂、氯铂酸钾、醋酸铂、氯铂酸中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用通式(ⅱ)结构化合物为：

9.根据权利要求8所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用通式(ⅲ)结构化合物为：

10.根据权利要求9所述的一种合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，其特征在于：所用通式(ⅵ)结构化合物为：

技术总结
本发明合成硅烷偶联剂催化剂的制备方法，步骤：取1‑10g含氮苯基化合物，加入10‑50mL交联剂，超声15‑60min，‑10℃‑30℃下搅拌0.5‑3小时后，加入0.5‑20g路易斯酸，搅拌0.5‑3小时得到含氮苯基化合物混合液；加入1‑30mL交联剂，在30℃‑120℃下反应12‑48小时，后加入浓盐酸与去离子水混合液猝灭反应，加入乙醇与去离子水混合液洗涤、干燥、过滤碾磨得到含氮苯基高分子有机聚合物载体；取0.5‑5g，加入5‑50mL低分子醇，搅拌分散，加入0.01‑1g金属铂源，30℃‑100℃反应6‑24小时后，洗涤，过滤，干燥，得到含氮苯基高分子有机聚合物负载铂催化剂；将10‑200mg含氮苯基高分子有机聚合物负载铂催化剂，加入通式(Ⅱ)化合物(Ⅱ)，加入通式(Ⅲ)化合物，在40‑120℃下反应0.5‑10h，得如通式(Ⅳ)结构化合物。

技术研发人员：丁顺民,王和荣,叶文波,赖文杰,曾蓉,王全
受保护的技术使用者：苏州市贝特利高分子材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16