硅橡胶粘接用双酰胺基硅烷偶联剂的合成研究.pdf

化学工程师
Chemical Engineer
2010年第3期
文查编号:1002-1124(2010)03-0055-03
3忘
程
硅橡胶粘接用双酰胺基硅烷侷
联剂的合成研究
胡乃昌
(哈尔滨化工研究所,黑龙江哈尔滨150020)
摘要:在硅橡胶中掺混入双酰胺基硅烷偶联剂后,既提高了粘接强度,又不对硅橡胶本身起增稠作用,保
证涂覆工艺的可操作性。我们经过对硅烷偶联剂的广泛研究以及性质的深入分析,通过多次粘接试验,设计
及合成出双酰氨基硅烷偶联剂的分子,满足了硅橡胶粘接的要求。
关键词:硅橡胶;掺混;双跣胺基硅烷
中图分类号:0657.7
文献标识码:A
Study on synthesis of diamide-silane coupling agent using on silicone rubbers bonding
HU Nai-chang
Harbin Research Institute of Chemical Industry, Harbin 150020, China)
Abstract: The bonding strength of silicone rubber was increased by adding diamide-silane coupling agent,
and there was no thickening power on silicone rubber. The property ensured the operability of coating process
Through extensive research and in-depth analysis of the natures of silane, the molecular of diamide-silane
coupling agent was designed and synthesized. After many bonding tests, the product met the demand of silicone
rubbers bonding
Key words: silicone rubber; mixing; diamide-silane
硅橡胶是近年来国内外正在研究和应用的一
种十分重要的材料。由于硅橡胶具有优异的热稳定1实验部分
性和耐高温性能,在温度变化幅度较大情况下性能
变化不大,并且有良好的耐候性、抗臭氧性及抗溶1.1反应原理及实验方法
剂性,特别是具有很强的抗油迁移能力和热解少烟
反应原理:将氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与醋
性,所以是一种较为理想的材料。
酸酐进行酰氨化反应,可制得目的产物。反应方程
硅橡胶的粘接以往是采用在粘接面涂偶联剤式如下:
的方法,此种方法获得的粘接性能受环境条件的影
OCHA
响较大,往往会出现脱粘而影响可靠性。目前,国外
HAN-(CH)2-NH-(CH)RSI-OCH+.O-
先进国家(如法国)采用自粘型硅橡胶配方解决问
题,不仅实现了硅橡胶的可靠粘接,简化了施工工
艺,而且大幅度提高了硅橡胶的拉伸强度。双酰氨
HN-(CH,) N(CH]), SI-OCH,+H O
基硅烷偶联剂不论在粘接性能,还是在适用期方面
OCHR
都优于其它偶联剂,并且在使用过程中没有明显增
稠现象,便于施工操作。
1.2实验方法
在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的三口瓶中,
加入计量的二甲苯和氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷,
开动搅拌,用冷水浴控制釜内温度在15℃以下,开
始滴加已计量的醋酸酐,滴加时间2h左右,控制滴
收稿日期:2009-12-26
作者简介:胡乃昌(1975-),男,工程师,1997年毕业于黑龙江大学化
加速度,保持釜内温度在15℃以下。滴加完毕,继续
学系,从事硅烷偶联剂特种涂料等的生产和销售工作。
搅拌,反应6.5h。然后,蒸除过量的醋酸、醋酸酐和
6
胡乃昌:硅櫲胶粘接用双晚胺基硅烷偶联剂的合成研究
2010年第3期
甲苯2。即得产品。蒸出的醋酸酐和二甲苯可在下
表3L(3“)正交表头设计
次合成中继续使用。
Tab3 Header design for Ls(3*)orthogonal
因子
2结果与讨论
水平反应物摩尔比反应温度℃溶剂用量(重量比)
2.1加料方式的选择
1:1
我们参考有关文献,并根据合成反应的实际,重31:2
15
点考虑两种加料方式:(1)将所有的反应物一次加2.2.2正交试验正交试验结果见表4。
入釜内进行反应;(2)将一部分反应物先加入反应
表4I431)正交试验结果表
釜内,另一部分反应物以滴加的方式加入反应釜内
Tab4 Results of I,(3*)orthogonal experiment
我们为此做了对比试验,结果见表1。
因素
收率(-85%)
表1加料方式选择
试验号
Tab 1 Selections of feeding
序号反应物投料比(mol)反应温度/C加料方式收率/%
2.50
次性加入75.2
1:2.2
滴加
80.7
2.50
由表1可见,加料方式对产品收率有一定影响,
10.00
由于一次性加入物料在试验过程中产生了一定量
1.00
的高聚物,影响了产物收率,因此,我们选择以滴加
5.60
醋酸酐的方式来合成。
1.00
2.2溶剂的选择
1.86
∑=21.32
由于合成反应需在较低温度下进行,随着反应
11.86
18.
CT=∑
的进行,体系粘度增大,不利于反应进行,因此,必
1S总=14.6792-CT
须引人溶剂,以降低反应体系粘度。苯和二甲苯是
有机硅合成中比较常用的溶剂,沸点和溶解度参数
X」-15.74/9-12.749-8.36/9
较为适合4。我们做了以下试验,以选择合适的溶
X214.26/932.98/9-3.32/9
X31.48/9-20.24/911689X=I3-ど9
剂,试验结果见表2。
3.45968.179%618.624X=?3-∑
表2选择溶剂试验
140.699327.6100360000X=I3-月
Tab 2 Selection experiments of solvents
H57.56000.1296121.000S-(I+I+Ⅲ
序号反应物投料比(mol)反应温度/℃溶剂种类收率/%
454.5424
/ 3-CT
无
S157.0959553.215972.448/9
83.3
2.,2.3数据分析通过对正交结果表进行统计分
1:2.2
甲苯83.5
析,得到最佳反应条件:反应物投料比(mol):氨乙基
由表2可以看出,没加溶剂的反应收率明显偏氨丙基三甲氧基硅烷:醋酸酐=1:2.1,反应温度
低,而溶剂不同对收率的影响不大,因此,我们选择10℃溶剂用量(W%):反应物:溶剂=1:1.2
毒性偏低的二甲苯作为溶剂。

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