一种用负载型铂催化剂制备全氟烷基乙基硅烷的方法及制备该负载型铂催化剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用负载型铂催化剂制备全氟烷基乙基硅烷的方法及制备该负载 型铂催化剂的方法。
【背景技术】
[0002] 全氟烷基氟硅烷具有良好的防水防油防污性能，广泛应用于玻璃行业、汽车行业、 电子、特种表面涂层处理领域，具有良好的抗指纹、抗污、抗雾性能。目前常用的防水剂主要 是水性结晶型渗透防水剂和有机硅防水剂等，水性结晶型防水剂价格昂贵，而有机硅防水 剂，其渗透性及堵塞较大毛细孔的能力难以满足工程的需要。全氟烷基氟硅烷中既含氟又 含娃，结合了有机氟和有机硅的性能，具有低表面张力、耐溶剂和耐化学性能等特点，比普 通的防水剂具有更好的憎水、憎油性能。
[0003] 专利CN101701023A公开了一种氟硅烷的合成方法，该方法采用全氟烷基碘和带 乙烯基硅氧烷先进行双键上的加成，然后用还原剂进行还原脱碘。该方法虽然操作简单，但 是在还原步骤需要用到有机锡催化剂，有机锡毒性大，对环境危害严重。
[0004] 专利CN102070662A也公开了一种氟硅烷的合成方法，采用全氟烷基乙烯和全氟 烷基乙基碘为原料，与含氢硅烷进行硅氢加成，以氯铂酸和氯化钯为催化剂。该方法合成简 单，收率高，但是使用的贵金属铂和钯催化剂不可以回收重复利用，废料不好处理，流失到 环境中，对环境产生严重污染。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足之处，提供了一种具有良好的防水、防油、防污性能的 全氟烷基乙基硅烷的制备方法及制备该负载型铂催化剂的方法。该制备方法具有如下优 点：（1)克服了以往硅氢加成需要高温高压苛刻条件的缺陷，反应可以在较温和的条件下 进行，操作安全；（2)反应收率高；(3)还克服了以往催化剂无法重复利用的缺陷，负载型铂 催化剂可以重复利用五次以上，且收率没有明显降低；(4)催化剂的重复利用，大幅度降低 了成本，同时减少环境的污染。
[0006] 为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
[0007] -种用负载型铂催化剂制备全氟烷基乙基硅烷的方法，包括以下制备过程：
[0008] (1)先在反应瓶中加入全氟烷基乙烯，再加入催化剂进行催化反应，最后将它们搅 拌均匀，催化剂为负载型铂催化剂，负载型铂催化剂包括硅胶负载铂、三氧化铝负载铂及活 性炭负载铂，催化反应所需的催化剂为硅胶负载铂、三氧化铝负载铂及活性炭负载铂的一 种；
[0009] (2)在反应瓶中连续滴加氢硅烷，与此同时对反应液进行搅拌处理，并控制滴加的 时间为〇. 5~Ih ;
[0010] (3)在加料结束后，使全氟烷基乙烯和氢硅烷在催化剂的作用下进行反应，控制反 应温度为10~180°C，反应时间为1~8h ;
[0011] (4)在反应结束后，降温至室温，通过过滤处理得到滤渣和滤液，滤渣为负载型铂 催化剂，滤液为反应粗产物；
[0012] (5)将反应粗产物滤液进行精馏处理，最后得到产物全氟烷基乙基硅烷。
[0013] 优选后，硅胶负载铂中铂的负载量为0. 5~1. 5%，三氧化铝负载铂中铂的负载量 为0.5~1.5%，活性炭负载铂中铂的负载量为0.5~1.5%。
[0014] 优选后，全氟烷基乙烯和氢硅烷的加料摩尔比为I : (1~4)。
[0015] 优选后，负载型铂催化剂以质量计铂的用量，负载型铂催化剂为总反应物的质量 的 10 ~50ppm。
[0016] 优选后，负载型铂催化剂滤渣经过烘干处理，重新得到负载型铂催化剂，使负载型 铂催化剂可以进行重复利用，负载型铂催化剂重复利用的次数为5次。
[0017] 优选后，反应温度为40~120 °C。
[0018] 优选后，连续滴加氢硅烷的时间控制为lh。
[0019] 一种制备该负载型铂催化剂的方法，包括以下步骤：
[0020] (1)先在反应瓶中投入有机溶剂，有机溶剂为异丙醇或者四氢呋喃；
[0021] (2)然后在有机溶剂中加入氯铂酸，将它们搅拌均匀；
[0022] (3)接着加入负载型载体，将其与上述有机溶剂和氯铂酸搅拌均匀，得到悬浊液， 并将悬浊液静置24h ;
[0023] (4)待静置24h后，在120°C下烘干，最后得到负载型铂催化剂。
[0024] 优选后，溶剂为异丙醇或者四氢呋喃，氯铂酸与溶剂的质量比为1 : 5。
[0025] 优选后，负载型载体为载体硅胶、三氧化铝或活性炭
[0026] 由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
[0027] 本发明为一种用负载型铂催化剂制备全氟烷基乙基硅烷的方法及制备该负载型 铂催化剂的方法，由于采用了负载型铂催化剂，反应条件温和，收率高，且催化剂可以重复 利用，进而降低了生产成本，防止了环境污染。负载型铂催化剂为硅胶负载铂、三氧化铝负 载铂或活性炭负载铂的一种，其它载体难以达到本发明的效果。其中铂的负载量为〇. 5~ 1. 5 %，负载量过低，影响催化效果；负载量过高，影响铂在载体上的分散性，进而对催化性 能产生不良的影响。全氟烷基乙烯与氢硅烷的加料摩尔比优选为I : (1~4)，过低或过高 都影响最终的转化率。负载型铂催化剂以质量计铂的用量，负载型铂催化剂为总反应物的 质量的10~50ppm。用量过少会导致催化效率下降，用量过多催化效率也不会进一步提高 催化效率，但却增加了铂用量，不仅提高了成本，造成了资源浪费，而且还容易污染环境。总 结得出，与现有技术相比，该制备方法具有如下优点：
[0028] (1)克服了以往硅氢加成需要高温高压苛刻条件的缺陷，反应可以在较温和的条 件下进行，操作安全；
[0029] (2)反应收率高；
[0030] (3)克服了以往催化剂无法重复利用的缺陷，负载型铂催化剂可以重复利用五次， 且收率没有明显降低；
[0031] (4)催化剂的重复利用，大幅度降低了成本，同时减少环境的污染。
【具体实施方式】
[0032] 一种用负载型铂催化剂制备全氟烷基乙基硅烷的方法，选用全氟烷基乙烯和氢硅 烷为主要原料，负载型铂为催化剂，通过在反应瓶中反应得到全氟烷基乙基硅烷，其主要反 应路线如下：
[0034] 式中Rf为全氟烷基，RU R2、R3可以相同或不同，分别表示烷基、羟基、可水解基团 或卤素等，其中至少含有一个羟基或可水解基团。
[0035] 具体包括以下制备过程：
[0036] (1)先在反应瓶中加入全氟烷基乙烯，再加入催化剂进行催化反应，最后将它们混 合搅拌均匀；
[0037] (2)在反应瓶中连续滴加氢硅烷，与此同时对反应液进行搅拌处理，并控制滴加的 时间为0. 5~lh，连续滴加氢硅烷的时间优选控制为lh，其中控制全氟烷基乙烯和氢硅烷 的加料摩尔比为I : (1~4);
[0038] (3)在加料结束后，使全氟烷基乙烯和氢硅烷在催化剂的作用下进行反应，控制反 应温度为10~180°c，反应温度优选为40~120°C，反应时间为1~8h ;
[0039] (4)在反应结束后，降温至室温，通过过滤处理得到滤渣和滤液，滤渣为负载型铂 催化剂，滤液为反应粗产物；
[0040] (5)先将负载型铂催化剂滤渣经过烘干处理，重新得到负载型铂催化剂，使负载型 铂催化剂可以进行重复利用，负载型铂催化剂重复利用的次数为5次；再将反应粗产物滤 液进行精馏处理，最后得到产物全氟烷基乙基硅烷。
[0041] 催化剂为负