乙烯基三异丙氧基硅烷的合成研究

黄亮兵，郑云峰，周贵平，周 伟，张 镇

(浙江开化合成材料有限公司，浙江 衢州 324300)

硅烷偶联剂是一类性能优异的新型合成材料，广泛应用于航空航天、电子 电气、纺织、轻工、建筑、医疗、食品等领域[]。乙烯基三异丙氧基硅烷是用于交联乙烯基、丙烯酸胶乳、建筑涂料及医药中间体的乙烯基硅烷。该硅烷很容易共聚入乙烯基和丙烯酸胶乳的主链。使用含有推荐催化剂的配方，在固化后可获得坚硬和高度交联的涂层。该硅烷的独特结构使它在水基体系具有非常好的稳定性，在涂料凝聚前不会反应或交联。本文以乙烯基三甲氧基硅烷和异丙醇为原料，使用单因素的方法考察了催化剂种类、催化剂用量、反应温度和反应时间等工艺条件对酯交换法制备乙烯基三异丙氧基硅烷的影响，并对主副产物进行了表征。

1 实验部分

1.1 主要原料

乙烯基三甲氧基硅烷，纯度99%以上，浙江开化合成材料有限公司；异丙醇，分析纯；氢氧化钾，分析纯；二丁基氧化锡，分析纯；氢氧化锂，分析纯；氢氧化钠，分析纯。

1.2 乙烯基三异丙氧基硅烷的制备

乙烯基三甲氧基硅烷与异丙醇发生酯交换反应制备乙烯基三异丙氧基硅烷，其反应方程式如下：

ViSi(OMe3)3+3Me2CHOH→ViSi(OCHMe2)3+3MeOH

将乙烯基三甲氧基硅烷、异丙醇和催化剂加入三口烧瓶，开启搅拌，升温到设置温度。反应一定时间后，对反应液做GC分析。对反应液精馏，收集180℃馏分，再对收集到的馏分做GC-MS分析。

1.3 GC分析

反应液用Agilent6820气相色谱仪做GC分析，收集到的馏分用HP-6890GC/5973MS气-质联用仪做GC-MS分析。

2 结果与讨论

2.1 产物的组成

根据物质的标样保留时间可以判定，图1中峰2.527 '、10.928 '分别为异丙醇、目标产物乙烯基三异丙氧基硅烷。图2是乙烯基三异丙氧基硅烷的气质联用谱图对应的离子碎片。

图1 馏分气相色谱图

图2 乙烯基三异丙氧基硅烷质谱图

2.2 催化剂种类对目标产物收率的影响

在其他条件相同的情况下，考察了催化剂种类对目标产物收率的影响，结果如表1。

表1 催化剂种类对目标产物收率的影响

由表1可见，采用二丁基氧化锡作催化剂时乙烯基三异丙氧基硅烷的收率最高，所以选择二丁基氧化锡作催化剂。

2.3 二丁基氧化锡用量对目标产物收率的影响

在其他条件相同的情况下，考察了二丁基氧化锡用量对目标产物收率的影响，结果如表2所示。

表2 二丁基氧化锡用量对目标产物收率的影响

由表 2可见，二丁基氧化锡用量为1%时乙烯基三异丙氧基硅烷的收率最高，所以选择二丁基氧化锡的用量为1%。

2.4 反应温度对目标产物收率的影响

表3为其他条件相同的情况下，反应温度对目标产物收率的影响。

表3 反应温度对目标产物收率的影响

由表 3可见，反应温度为60℃时乙烯基三异丙氧基硅烷的收率最高，所以选择反应温度为60℃。

2.5 反应时间对目标产物收率的影响

在其他条件相同的情况下，考察了反应时间对目标产物收率的影响，结果见表4。

表4 反应时间对目标产物收率的影响

由表4可见，随着反应时间增加，产物收率呈先上升后下降趋势，在反应时间为7h时收率最高。

3 结论

乙烯基三甲氧基硅烷与异丙醇通过酯交换法制备乙烯基三异丙氧基硅烷的方法是可行的，较佳的反应条件为：以二丁基氧化锡为催化剂，用量为1%，反应温度为60℃，反应时间为7h，乙烯基三异丙氧基硅烷的收率可以达到91.82%。经过精馏后，乙烯基三异丙氧基硅烷的纯度可以达到99%以上。