本发明属于有有机硅烷氧基硅酸酯合成,具体涉及一种乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯及其制备方法。
背景技术:
1、有机硅是半无机、半有机的结构,它具有诸多优异性能如生理惰性、润滑性、疏水性、抗紫外线辐射和配伍性等,广泛应用于化妆品、个人护理、家居等。其中,有机硅烷氧基硅酸酯结构特殊,为双层结构紧密球状体,球芯部分为聚合度为15~50的笼状sio2,球壳为密度较小的r3sio0.5层,应用时常与线性硅油协同作用,起到增粘、消泡、成膜等作用。
2、因近年来环境意识的提高,水性材料的需求不断增加,有机硅烷氧基硅酸酯由于其较好的疏水性,无法直接加入至水性材料中,常通过对其进行乳化,获得其乳液后进行添加。而直接乳化需要大量的乳化剂,复杂的乳化工艺及设备,同时会引入过多的乳化剂至添加体系,可能会有较多的负面影响。为提高有机硅烷氧基硅酸酯的乳化性能,现常通过在有机硅烷氧基硅酸酯中引入聚醚链段来实现。
3、现有技术中公开号为cn109810261a专利所述的含聚醚基的有机硅烷氧基硅酸酯,制备方法为使用甲基含氢树脂与端羟基烯丙基聚醚进行加成反应,该方法需要首先获得甲基含氢树脂,经历数小时的高温加成反应后,还要再与酸酐、碱水等高温反应,整个过程复杂,历时长,更受限于甲基含氢硅树脂的原料稳定性。
4、现有技术中公开号为cn115926523a专利所述的含聚醚基的有机硅烷氧基硅酸酯,使用聚醚化合物与含si-oh的有机硅烷氧基硅酸酯为原料,在有机锡做催化剂的条件下,混合加热缩合而得,过程复杂,所用催化剂多为有机锡类,该类物质在日益严苛的多行业环保要求中,属于受限物质。
5、故基于此,提出本发明的技术方案。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题,本发明提供了一种乳化性能优异的有机硅烷氧基硅酸酯,其含有聚醚基,并使用一步法制备,制备方法简单。
2、本发明的方案是提供一种乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯,由如下原料制备得到:a组份、b组份、c组份和d组份;其中:
3、所述a组份为酸性溶液;
4、所述b组份为硅酸盐溶液;
5、所述c组份为聚醚偶联剂和相转移剂;
6、所述d组份为封端剂。
7、优选地,所述酸性溶液为盐酸溶液或硫酸溶液;
8、和/或,所述硅酸盐为硅酸钾或硅酸钠,模数为2.8~3.2;
9、和/或,所述相转移剂为乙醇或异丙醇。
10、优选地,所述聚醚偶联剂为(xo)asime3-ar1;
11、和/或,所述封端剂为me3siosime3;
12、其中:
13、x为甲基或乙基,me为甲基;
14、a为2或3;
15、r1的结构为式(i)或式(ii);
16、
17、m,n为自然数,m<15,n<15;
18、r2为-ch2ch=ch2或-ch3。
19、优选地,所述聚醚偶联剂的制备方法为:
20、将氨基硅烷偶联剂、环氧基聚醚和溶剂进行混合,在搅拌条件下加热反应,完成后即得所述聚醚偶联剂。
21、优选地,所述氨基硅烷偶联剂为(xo)asime3-a(ch2)3nh(ch2)2nh2或(xo)asime3-a(ch2)3nh2;
22、和/或,所述环氧基聚醚为ch2ochch2(oc2h4)m(oc3h6)nor2;
23、和/或,所述溶剂为乙醇或异丙醇;
24、其中:
25、x为甲基或乙基,me为甲基;
26、a为2或3;
27、m,n为自然数,m<15,n<15;
28、r2为-ch2ch=ch2或-ch3。
29、优选地,所述加热反应的温度为50~80℃,加热反应的时间为5~8h;
30、和/或,所述环氧聚醚的分子量为300-1000;
31、和/或,所述环氧聚醚与所述氨基硅烷偶联剂中n-h键的摩尔比例为1.0-1.3:1。
32、基于相同的技术构思,本发明的再一方案是提供一种乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
33、(1)将a组份和b组份混合,于搅拌条件下反应,得到聚硅酸;
34、(2)当a组份和b组份反应20-600s后加入c组份,当c组份加入10-300s后加入d组份,反应后得到反应液;
35、(3)对所述反应液静置分层得到上层液;并对所述上层液依次进行中和、去除溶剂,即得到所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯。
36、优选地,所述c组份中聚醚偶联剂的质量为所述b组份硅酸盐中sio2质量的20~50%。
37、本发明的有益效果为:
38、本发明选用了两官能或三官能的聚醚硅烷偶联剂,并将其先与封端剂、硅酸酯反应,将聚醚链段充分反应进入树脂结构后再对硅酸酯进行封端;本发明选用的聚醚硅烷偶联剂由市售含氨基偶联剂与含环氧基聚醚反应制备,反应后无需后处理,直接在下一步的合成中加入,整个过程制备简单;最终制备的聚醚接枝有机硅烷氧基硅酸酯,具有优异的乳化性能。
1.一种乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯,其特征在于,由如下原料制备得到:a组份、b组份、c组份和d组份;其中:
2.根据权利要求1所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯,其特征在于,所述聚醚偶联剂为(xo)asime3-ar1;
3.根据权利要求1所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯,其特征在于,所述聚醚偶联剂的制备方法为:
4.根据权利要求3所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯,其特征在于,所述氨基硅烷偶联剂为(xo)asime3-a(ch2)3nh(ch2)2nh2或(xo)asime3-a(ch2)3nh2;
5.根据权利要求3所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯,其特征在于,
6.权利要求1~5任一项所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
7.根据权利要求6所述乳化性优异的有机硅烷氧基硅酸酯的制备方法,其特征在于,所述c组份中聚醚偶联剂的质量为所述b组份硅酸盐中sio2质量的20~50%。
