專利名稱：環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷及制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于精細化工和有機硅新材料技術領域，尤其是涉及一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷及制備方法和應用。
背景技術：
目前化工領域僅見羥丙基封端聚硅氧烷的合成及性質相關文獻的研究報道，報道中未涉及環氧丙氧丙基封端的聚醚和苯基側鏈共改性的聚硅氧烷的合成及應用，我國的環氧樹脂產業，在國民經濟建設中起著越來越重要的作用，是國家目前和今后大力發展和應用開發的一個產業，而環氧樹脂固化后的最大缺點是抗開裂、抗沖擊和韌性不足，此缺點一度限制了它的廣泛應用和更進一步發展，根據不同行業特點選擇合適的多適應性改性劑改善它的這一不足，是國內目前和今后熱門研究和應用科題。
此外，有機硅產品應用于紡織行業作后整理的高檔柔軟劑，是目前紡織行業大量采用的方法，而此類產品目前近70％依賴進口，國內每年花費大量外匯購買有機硅產品，其中40％應用于紡織行業。我國國內有機硅產品品種所有生產廠家加起來的總和不足700余種，與世界發達國家差距巨大。因此大力開發有機硅及其深加工產品，豐富其品種，滿足日益增長的國內行業尤其是紡織行業的需求是國內有機硅研究和生產部門面臨的重大機遇和挑戰。
發明內容
本發明的目的在于改進已有技術的不足而提供一種新型的有機硅特種表面活性劑，將其作為有機硅聚氨酯改性劑中間體和環氧樹脂改性劑應用于聚氨酯行業，有突出的既親水又親油、保證和聚氨酯共聚后的產物具有均相的特點，嵌段共聚后的聚氨酯可以增加透氣性、耐溫性和柔韌性，添加于環氧樹脂體系和環氧樹脂共聚可以增加聚合物的抗開裂、抗沖擊及韌性.應用于紡織行業作織物后整理柔軟劑具有親水、柔軟、抗靜電、不黃變、可再加工性強的特點。
本發明的目的是這樣實現的，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的化學物質，其特點是該物質的結構式為 式中R＝-C3H6O(C2H4O)m(C3H6O)nCH3m＝1～10n＝1～10a＝1～10b＝1～10c＝1～10本發明環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的合成方法，其特點在于該方法包括以下反應步驟(1)將四甲基氫二硅氧烷、甲基聚醚硅氧烷四環體、甲基苯基硅氧烷四環體、八甲基環四硅氧烷按化學反應方程式中的摩爾比配比計量后加入反應釜內，開動攪拌，按照反應物總質量數1-10％的量加入強酸性苯乙烯樹脂催化劑，再升溫至50-130℃，常壓保溫攪拌反應5-20小時，再降至50℃以下過濾除去催化劑，將濾液移至真空罐，在壓力133Kpa以下溫度于100-150℃脫除低分子物3-10小時，獲得中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，低分子物可重復利用，本步驟化學反應式為
其中R＝-C3H6O(C2H4O)m(C3H6O)n CH3a＝1～10，b＝1～10，c＝1～10，m＝1～10，n＝1～10(2)將烯丙基縮水甘油醚與中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，按化學反應方程式中的摩爾比配比計量后加入反應釜內，開動攪拌，按照鉑的質量占全部反應體系總質量數1/100000~1/10000的量加入鉑絡合物催化劑，升溫至80~160℃，1～3個大氣壓下反應至體系成透明狀態，取樣合格后放料獲得成品，本步驟化學反應式為
其中R＝-C3H6O(C2H4O)m(C3H6O)nCH3.a＝1～10，b＝1～10c＝1～10，m＝1～10，n＝1～10.
本發明環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的用途，應用于硅氧烷聚氨酯改性劑的中間體和環氧樹脂韌性和抗沖擊改性劑以及紡織行業的高級柔軟劑。
本發明所合成的物質屬一種新型聚合物，同現有文獻報道的合成物質相比，其最大不同之處是新物質不僅僅是一種有機硅新型聚合物，而且新物質具有突出的表面活性，在文獻報道的分子結構基礎上于分子側鏈增加了苯基和聚醚官能團結構，分子兩端帶有與眾不同的環氧基團，屬于一種新型的有機硅特種反應性表面活性劑，比文獻報道的合成物質具有無與倫比的樹脂體系相溶性和廣泛的應用范圍.它的環氧基團水解后可以變成羥基，羥基可以和聚氨酯原料中的異氰酸酯組份進行擴鏈反應，形成有機硅聚氨酯嵌段共聚物，其側鏈的聚醚和苯基結構使合成物具有和聚氨酯原料中的多元醇組份和異氰酸酯組份良好的相溶性。這樣的結構還可以保證和聚氨酯共聚后的產物具有均相的特點，嵌段共聚后的聚氨酯可以增加透氣性、耐溫性和柔韌性.因此是一種重要的新型聚氨酯改性劑.新發明物質由于分子兩端帶有環氧基并和雙酚A型環氧樹脂相溶，可以和環氧樹脂一起參與交聯反應，使固化后的環氧樹脂具有抗開裂、抗沖擊和韌性的特點，具有極大的推廣和應用價值.新發明物質應用于紡織行業作織物后整理柔軟劑具有親水、柔軟、抗靜電、不黃變、可再加工性強的特點，是一種極具推廣和應用價值的終端和中間體產品.
新物質合成方法的第一步采用硅單體的平衡聚合法，第二步采用硅氫加成法。將兩種反應原理共同應用于一種物質的合成，其方法具有創新性。
合成的新物質的另一個重大優點是具有兩親性，即既親水又親油，這為發展綠色環保的水性聚氨酯和水性環氧樹脂體系產品提供了技術和產品儲備，同時新發明物質本身的合成過程具有無毒、無三廢排放和工業污染的優點.這對促進綠色化工，實現環保具有重大的積極意義.新物質開發應用于聚氨酯行業、環氧樹脂行業和紡織行業，將使有機硅和聚氨酯兩種化工新材料以及有機硅和環氧樹脂材料實現優勢互補，同時促進兩個行業以及紡織行業的產業化發展，具有廣闊的應用前景。
本發明物質的技術指標如下①外觀 無色或淡黃色透明液體②粘度(25℃，mpa.s) 500~5000③環氧值(mg/g KOH) 0.1~1④揮發份(150℃，3h) ≤3％⑤相溶性與水、DMF、二甲苯和聚醚多元醇完全互溶四、具體實施方案實施例1，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的化學物質，該物質的結構式為
式中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝2～3，b＝2～3，c＝2～3，該物質采用以下方法制備首先將四甲基氫二硅氧烷、甲基聚醚硅氧烷四環體、甲基苯基硅氧烷四環體、八甲基環四硅氧烷按化學反應方程式中的摩爾配比計量后依次加入反應釜內，開動攪拌，按照反應物總質量數1-10％的量加入強酸性苯乙烯樹脂催化劑，再升溫至50-130℃，常壓保溫攪拌反應5-20小時，再降至50℃以下過濾除去催化劑，將濾液移至真空罐，在壓力133Kpa以下溫度于100-150℃脫除低分子物3-10小時，獲得中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，低分子物可重復利用，本步驟化學反應式為
其中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝2～3，b＝2～3，c＝2～3；然后將烯丙基縮水甘油醚與中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，加入反應釜內，開動攪拌，按照鉑的質量占全部反應體系總質量數1/100000～1/10000的量加入鉑絡合物催化劑，升溫至80～160℃，1～3個大氣壓下反應至體系呈透明狀態，取樣合格后放料獲得成品，本步驟化學反應式為
其中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝2～3，b＝2～3，c＝2～3。
實施例2，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的制備方法，是首先將四甲基氫二硅氧烷、甲基聚醚硅氧烷四環體、甲基苯基硅氧烷四環體、八甲基環四硅氧烷按化學反應方程式中的摩爾配比計量后依次加入反應釜內，開動攪拌，按照反應物總質量數1-10％的量加入強酸性苯乙烯樹脂催化劑，再升溫至50-130℃，常壓保溫攪拌反應5-20小時，再降至50℃以下過濾除去催化劑，將濾液移至真空罐，在壓力133Kpa以下溫度于100-150℃脫除低分子物3-10小時，獲得中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，低分子物可重復利用，本步驟化學反應式為
其中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝4～6，b＝4～6，c＝4～6；然后將烯丙基縮水甘油醚與中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，加入反應釜內，開動攪拌，按照鉑的質量占全部反應體系總質量數1/100000～1/10000的量加入鉑絡合物催化劑，升溫至80～160℃，1～3個大氣壓下反應至體系呈透明狀態，取樣合格后放料獲得成品，本步驟化學反應式為 其中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝4～6，b＝4～6，c＝4～6。
實施例3，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的制備方法，是首先將四甲基氫二硅氧烷、甲基聚醚硅氧烷四環體、甲基苯基硅氧烷四環體、八甲基環四硅氧烷按化學反應方程式中的摩爾配比計量后依次加入反應釜內，開動攪拌，按照反應物總質量數1-10％的量加入強酸性苯乙烯樹脂催化劑，再升溫至50-130℃，常壓保溫攪拌反應5-20小時，再降至50℃以下過濾除去催化劑，將濾液移至真空罐，在壓力133Kpa以下溫度于100-150℃脫除低分子物3-10小時，獲得中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，低分子物可重復利用，本步驟化學反應式為
其中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝8～10，b＝8～10，c＝8～10；然后將烯丙基縮水甘油醚與中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，加入反應釜內，開動攪拌，按照鉑的質量占全部反應體系總質量數1/100000～1/10000的量加入鉑絡合物催化劑，升溫至80~160℃，1～3個大氣壓下反應至體系成透明狀態，取樣合格后放料獲得成品，本步驟化學反應式為 其中R＝-C3H6O(C2H4O)3～10(C3H6O)3～10CH3，a＝8～10，b＝8～10，c＝8～10。
實施例4，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的應用，是作為硅氧烷聚氨酯改性劑的中間體，是利用其分子兩端的環氧基水解變成羥基，羥基和聚氨酯的異氰酸酯基團反應，形成發明物質嵌端的同時含有異氰酸酯鏈段、多元醇鏈段、硅氧烷鏈段的三元結構共聚物，由于分子中同時含有苯基和聚醚結構，使發明物質既和甲苯異氰酸酯相溶又和聚醚多元醇相溶，并由于發明物質本身是一種特殊的表面活性劑，使共聚前期的預混合階段具有體系互相增溶，聚合物均相的特點，功能表現在含有發明物質5％的聚氨酯共聚物其柔軟耐折性、透氣性、耐溫性都有不同程度的增加。
實施例5，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的應用，是作為環氧樹脂韌性和抗沖擊改性劑，是利用發明物質分子兩端的環氧基與環氧樹脂體系在胺類催化劑和交聯劑存在下參與共聚，形成有機硅改性環氧樹脂聚合物.由于發明物質分子中同時含有苯基和聚醚結構，并由于發明物質本身是一種特殊的表面活性劑，使發明物質既和雙酚A型環氧樹脂相溶，又和聚醚型環氧樹脂相溶，使共聚前期的預混合階段具有體系互相增溶，聚合物均相的特點，功能表現在含有發明物質5％的環氧樹脂聚合物，其柔韌抗開裂性、抗沖擊性得到明顯改善。
實施例6，一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的應用，是作為紡織行業的一種高級柔軟劑，是利用發明物質分子結構的環氧基與織物纖維分子上的氨基、羧基、羥基具有一定條件下反應的特點，使發明物質附著在纖維表面與纖維形成永久結合.發明物質分子結構中的聚醚親水結構使該物質具有溶于水或自乳化及使用方便的特性，且使處理后的纖維具有抗靜電、吸汗、服用舒適的特性，分子中的苯基結構使處理后的纖維具有抗紫外線功能，綜合表現在用1～1.5％的該物質的水溶液處理織物或纖維，處理后的織物或纖維較未處理前摩擦帶電壓下降600～800V，抗皺率提高10％左右，防污評價樣布反射率提高10％左右，處理后吸水性1～2S，且處理后的布樣高溫不黃變、手感柔軟、平滑、抗撕裂性提高，重復洗滌后的性能基本不變.此外發明物質分子結構中的環氧基經氨基再改性后，可以得到一種更易與纖維吸附反應的高檔柔軟劑——親水性氨基硅油，因此，它也是一種重要的柔軟劑中間體。
權利要求
1.一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的化學物質，其特征是該物質的結構式為 式中R＝-C3H6O(C2H4O)m(C3H6O)nCH3，m＝1～10，n＝1～10，a＝1～10，b＝1～10，c＝1～10。
2.一種制備權利要求1所述的環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的合成方法，其特征在于該方法包括以下反應步驟(1)將四甲基氫二硅氧烷、甲基聚醚硅氧烷四環體、甲基苯基硅氧烷四環體、八甲基環四硅氧烷按化學反應方程式中的摩爾比配比計量后加入反應釜內，開動攪拌，按照反應物總質量數1-10％的量加入強酸性苯乙烯樹脂催化劑，再升溫至50-130℃，常壓保溫攪拌反應5-20小時，再降至50℃以下過濾除去催化劑，將濾液移至真空罐，在壓力133Kpa以下溫度于100-150℃脫除低分子物3-10小時，獲得中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，低分子物可重復利用，本步驟化學反應式為 其中R＝-C3H6O(C2H4O)m(C3H6O)nCH3，a＝1～10，b＝1～10，c＝1～10，m＝1～10，n＝1～10.(2)將烯丙基縮水甘油醚與中間體氫封端的聚醚和苯基共改性硅氧烷，按化學反應方程式中的摩爾比配比計量后加入反應釜內，開動攪拌，按照鉑的質量占全部反應體系總質量數1/100000~1/10000的量加入鉑絡合物催化劑，升溫至80~160℃，1～3個大氣壓下反應至體系成透明狀態，取樣合格后放料獲得成品，本步驟化學反應式為 其中R＝-C3H6O(C2H4O)m(C3H6O)nCH3，a＝1～10，b＝1～10，c＝1～10，m＝1～10，n＝1～10。
3.一種如權利要求1所述的環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷的用途，其特征在于該物質應用于硅氧烷聚氨酯改性劑的中間體和環氧樹脂韌性和抗沖擊改性劑以及紡織行業的高級柔軟劑。
全文摘要
本發明公開了一種環氧丙氧丙基封端聚醚和苯基共改性聚硅氧烷及制備方法和應用，本發明可以作為有機硅特種表面活性劑，將其作為有機硅聚氨酯改性劑中間體和環氧樹脂改性劑應用于聚氨酯行業，有突出的既親水又親油、保證和聚氨酯共聚后的產物具有均相的特點，嵌段共聚后的聚氨酯可以增加透氣性、耐溫性和柔韌性，添加于環氧樹脂體系和環氧樹脂共聚可以增加聚合物的抗開裂、抗沖擊及韌性。應用于紡織行業作織物后整理柔軟劑具有親水、柔軟、抗靜電、不黃變、可再加工性強的特點。
文檔編號D06M15/647GK1982356SQ20051004536
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月15日 優先權日2005年12月15日
發明者孫會易, 張國杰 申請人:山東大易化工有限公司