阅读说明：本技术 一种丙基硅烷低聚物产品的制备方法 (Preparation method of propyl silane oligomer product ) 是由 刘明锋 阮少阳 吴兵兵 陈圣云 甘俊 甘书官 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种丙基硅烷低聚物产品的制备方法,属精细化工技术领域。本发明以丙基烷氧基硅烷粗品(pH=7)、自来水为原料,浓盐酸为催化剂,三聚硫氰酸三钠盐为金属捕捉剂,醇为溶剂,采用水解、缩合工艺合成的丙基硅烷低聚物产品,因使用了三聚硫氰酸三钠盐金属捕捉剂,可以很好的去除丙基三氯硅烷溶解其腐蚀储罐及输送管道的金属离子,与丙基烷氧基硅烷产品水解合成丙基硅烷低聚物产品的合成方法相比,丙基烷氧基硅烷不需要蒸馏工序,不副产丙基烷氧基硅烷重组分,因此,本专利的合成方法既经济又环保,另外,合成的丙基硅烷低聚物产品成本低、价格低,可以向建筑防水材料领域全面推广,解决了丙基烷氧基硅烷带来的库存与环保问题。(The invention relates to a preparation method of propyl silane oligomer products, belonging to the technical field of fine chemical engineering. The invention takes propyl alkoxy silane crude product (pH = 7) and tap water as raw materials, concentrated hydrochloric acid as catalyst, trisodium trithiocyanate as metal trapping agent, alcohol as solvent, and adopts hydrolysis and condensation process to synthesize propyl silane oligomer product, because of using the trisodium trithiocyanate metal trapping agent, can well remove metal ions which are dissolved by the propyl trichlorosilane and corrode a storage tank and a conveying pipeline, compared with the synthesis method for synthesizing the propyl silane oligomer product by hydrolyzing the propyl alkoxy silane product, the propyl alkoxy silane does not need a distillation process and does not produce a byproduct of propyl alkoxy silane heavy components, so the synthesis method of the patent is economic and environment-friendly, in addition, the synthesized propyl silane oligomer product has low cost and low price, can be comprehensively popularized to the field of building waterproof materials, and solves the problems of inventory and environmental protection brought by propyl alkoxy silane.)

一种丙基硅烷低聚物产品的制备方法

技术领域

本发明涉及一种丙基硅烷低聚物产品的制备方法，属精细化工技术领域。

背景技术

近年来，因硅烷单分子衍生低聚物具有低VOC、强粘接、高沸点、低挥发、高交联、用量少、抗黄变和较好耐水性等特点而广泛用于涂料、粘接剂、密封胶、塑料、 粉体、金属和防水等领域，因此，硅烷衍生物低聚技术的研究得到国内外的广泛关注，功能型硅氧烷低聚物（又称硅烷低聚物）是通过一种或两种以上硅烷偶联剂水解／缩合形成黏度低、链节数少、官能度高的功能有机硅聚合物，其改性有机聚合物具有优异的相容性、分子可控性，可显著提升聚合物材料的耐热、抗冲击、粘接、润滑、阻燃、抗污、耐磨、耐溶剂和透气等特性，如氨基烷基嵌段共聚型低聚硅氧烷不仅对物质界面表现出卓越的浸润性，而且可与难以粘接物质界面形成具有强耐候性和耐湿性的化学键，其中氨基提供与活性基体聚合物可反应的化学场，烷基赋予优异疏水性，因此其广泛用于涂料、粘接剂和密封胶等以提高其与无机表面、塑料表面的粘接性和浸润性。

目前，有机硅防水剂在建筑防水材料中得到了广泛的研究和应用，市面上广泛使用的甲基硅酸钠、乙基硅酸钠、苯基硅酸钠等烷基硅酸盐类有机硅防水剂，能够在水及CO2作用下缩合成防水薄膜， 防水膜包围在混凝土的微粒之间赋予基材憎水性的同时不阻碍水蒸气的自由出入，保证基材的透气性、 提高抗渗性和耐久性，但是基材的其他性能并不会得到改善，而且这类硅酸盐为低分子量的水溶性聚合物，会随着雨水的冲刷而流失，憎水性就会在几个月或在一二年内失效。在另一方面，机硅防水剂在工业生产中，常伴随有产品质量20%的副产物生成，随着其应用领域的扩大，需求量也正在迅速增长，从而导致副产物的大量出现，该副产物的主要成份为四烷氧基硅烷和丙基烷氧基硅烷，四烷氧基硅烷可以用于出售，而丙基烷氧基硅烷市场小，不能完全出售。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种经济、环保，合成的产品既能全面的向建筑防水材料领域推广又能实现工业化生产的丙基硅烷低聚物产品的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种丙基硅烷低聚物产品的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1）、在连有回流冷凝器（连接有降温循环水装置）、温度计的四口烧瓶中投丙基烷氧基硅烷粗品（pH=7）、三聚硫氰酸三钠盐、溶剂，在连接四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中投自来水、溶剂、盐酸催化剂，其中三聚硫氰酸三钠盐与丙基烷氧基硅烷粗品的质量比例为0.5~1%：1，自来水与丙基烷氧基硅烷粗品的摩尔比例为0.8：1，四口烧瓶中的丙基烷氧基硅烷粗品与溶剂的比例为3.0：1，恒压漏斗中自来水与溶剂的质量比例为1：1，盐酸催化剂是丙基烷氧基硅烷粗品0.05%~0.1%，

2）、备料完毕后，打开磁力搅拌器，开启恒温加热装置，待釜温达到60℃后，将恒压滴液漏斗中的混合物料缓慢的、均匀的滴入四口烧瓶内进行水解反应和羟基缩合反应，水解反应过程中控制釜温为60~70℃；

3）、混合物料滴加完毕后，控制釜温为60~70℃，进行老化反应2h，确保自来水反应完全；

4）、反应完毕后，对四口烧瓶进行逐步加热升温，将四口烧瓶中的溶剂蒸出，直至溶剂蒸馏完毕；

5）、溶剂蒸馏完毕后，将四口***釜温降至50~60℃，然后向是口烧瓶投适量的脱色剂进行脱色和吸附，再对四口烧瓶进行逐步加热升温进行脱色与吸附，脱色和吸附时间为5h，

6）、脱色、吸附工序完成后，将四口烧瓶内的釜温降至室温，再进行过滤得到无色透明的丙基硅烷低聚物产品。

本发明的反应方程式如下：

5C₃H₇Si(OR)₃ + 4H₂O → RO[C₃H₇Si(OR)O]₅R+ 8ROH

式中R为甲基、乙基、异丙基等烃基基团。

发明人为了验证催化剂和脱色和吸附全程釜温对产品质量的影响，进行了对比试验，其结果如下：

表1：催化剂投料比例对产品的影响：

表2：脱色和吸附全程釜温控制为110~120℃，脱色釜温对产品质量的影响:

本发明的效果为：

本发明以丙基烷氧基硅烷粗品（pH=7）、自来水为原料，浓盐酸为催化剂，三聚硫氰酸三钠盐为金属捕捉剂，醇为溶剂，采用水解、缩合工艺合成的丙基硅烷低聚物产品，因使用了三聚硫氰酸三钠盐金属捕捉剂，可以很好的去除丙基三氯硅烷溶解其腐蚀储罐及输送管道的金属离子，与丙基烷氧基硅烷产品水解合成丙基硅烷低聚物产品的合成方法相比，丙基烷氧基硅烷不需要蒸馏工序，不副产丙基烷氧基硅烷重组分，因此，本专利的合成方法既经济又环保，另外，合成的丙基硅烷低聚物产品成本低、价格低，可以向建筑防水材料领域全面推广，解决了丙基烷氧基硅烷带来的库存与环保问题。

具体实施方式

实施例1

在连有回流冷凝器（连接有降温循环水装置）、温度计的四口烧瓶中投丙基三甲氧基硅烷粗品（pH=7）820g、三聚硫氰酸三钠盐5g、甲醇273g，在连接四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中投自来水72g、甲醇72g、盐酸催化剂0.5g，备料完毕后，打开磁力搅拌器，开启恒温加热装置，待釜温达到60℃后，将恒压滴液漏斗中的混合物料缓慢的、均匀的滴入四口烧瓶内进行水解反应和羟基缩合反应，水解反应过程中控制釜温为60~70℃，混合物料滴加完毕后，控制釜温为60~70℃，进行老化反应2h，确保自来水反应完全，反应完毕后，对四口烧瓶进行逐步加热升温，将四口烧瓶中的甲醇蒸出，直至甲醇蒸馏完毕；甲醇蒸馏完毕后，将四口***釜温降至50~60℃，然后向是口烧瓶投适量的脱色剂进行脱色和吸附，再对四口烧瓶进行逐步加热升温进行脱色与吸附，脱色和吸附时间为5h，脱色和吸附全程釜温控制为110~120℃，脱色、吸附工序完成后，将四口烧瓶内的釜温降至室温，再进行过滤得到无色透明的丙基硅烷低聚物产品，其色度（Pt-Co）为10，游离氯为18ppm，产品摩尔收率99.4%。

实施例2

在连有回流冷凝器（连接有降温循环水装置）、温度计的四口烧瓶中投丙基三甲氧基硅烷粗品（pH=7）820g、三聚硫氰酸三钠盐8g、甲醇273g，在连接四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中投自来水72g、甲醇72g、盐酸催化剂0.5g，备料完毕后，打开磁力搅拌器，开启恒温加热装置，待釜温达到60℃后，将恒压滴液漏斗中的混合物料缓慢的、均匀的滴入四口烧瓶内进行水解反应和羟基缩合反应，水解反应过程中控制釜温为60~70℃，混合物料滴加完毕后，控制釜温为60~70℃，进行老化反应2h，确保自来水反应完全，反应完毕后，对四口烧瓶进行逐步加热升温，将四口烧瓶中的甲醇蒸出，直至甲醇蒸馏完毕；甲醇蒸馏完毕后，将四口***釜温降至50~60℃，然后向是口烧瓶投适量的脱色剂进行脱色和吸附，再对四口烧瓶进行逐步加热升温进行脱色与吸附，脱色和吸附时间为5h，脱色和吸附全程釜温控制为110~120℃，脱色、吸附工序完成后，将四口烧瓶内的釜温降至室温，再进行过滤得到无色透明的丙基硅烷低聚物产品，其色度（Pt-Co）为10，游离氯为3ppm，产品摩尔收率99.2%。

实施例3

在连有回流冷凝器（连接有降温循环水装置）、温度计的四口烧瓶中投丙基三乙氧基硅烷粗品（pH=7）1030g、三聚硫氰酸三钠盐10g、乙醇343g，在连接四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中投自来水72g、乙醇72g、盐酸催化剂0.6g，备料完毕后，打开磁力搅拌器，开启恒温加热装置，待釜温达到60℃后，将恒压滴液漏斗中的混合物料缓慢的、均匀的滴入四口烧瓶内进行水解反应和羟基缩合反应，水解反应过程中控制釜温为60~70℃，混合物料滴加完毕后，控制釜温为60~70℃，进行老化反应2h，确保自来水反应完全，反应完毕后，对四口烧瓶进行逐步加热升温，将四口烧瓶中的乙醇蒸出，直至乙醇蒸馏完毕；乙醇蒸馏完毕后，将四口***釜温降至50~60℃，然后向是口烧瓶投适量的脱色剂进行脱色和吸附，再对四口烧瓶进行逐步加热升温进行脱色与吸附，脱色和吸附时间为5h，脱色和吸附全程釜温控制为110~120℃，脱色、吸附工序完成后，将四口烧瓶内的釜温降至室温，再进行过滤得到无色透明的丙基硅烷低聚物产品，其色度（Pt-Co）为10，游离氯为5ppm，产品摩尔收率99.6%。

实施例4

在连有回流冷凝器（连接有降温循环水装置）、温度计的四口烧瓶中投丙基三异丙氧基硅烷粗品（pH=7）1240g、三聚硫氰酸三钠盐12g、异丙醇413g，在连接四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中投自来水72g、异丙醇72g、盐酸催化剂0.9g，备料完毕后，打开磁力搅拌器，开启恒温加热装置，待釜温达到60℃后，将恒压滴液漏斗中的混合物料缓慢的、均匀的滴入四口烧瓶内进行水解反应和羟基缩合反应，水解反应过程中控制釜温为60~70℃，混合物料滴加完毕后，控制釜温为60~70℃，进行老化反应2h，确保自来水反应完全，反应完毕后，对四口烧瓶进行逐步加热升温，将四口烧瓶中的异丙醇蒸出，直至异丙醇蒸馏完毕；异丙醇蒸馏完毕后，将四口***釜温降至50~60℃，然后向是口烧瓶投适量的脱色剂进行脱色和吸附，再对四口烧瓶进行逐步加热升温进行脱色与吸附，脱色和吸附时间为5h，脱色和吸附全程釜温控制为110~120℃，脱色、吸附工序完成后，将四口烧瓶内的釜温降至室温，再进行过滤得到无色透明的丙基硅烷低聚物产品，其色度（Pt-Co）为10，游离氯为2ppm，产品摩尔收率99.5%。