一種用負載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法及制備該負載型鉑催化劑的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用負載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法及制備該負載 型鉑催化劑的方法。
【背景技術】
[0002] 全氟烷基氟硅烷具有良好的防水防油防污性能，廣泛應用于玻璃行業、汽車行業、 電子、特種表面涂層處理領域，具有良好的抗指紋、抗污、抗霧性能。目前常用的防水劑主要 是水性結晶型滲透防水劑和有機硅防水劑等，水性結晶型防水劑價格昂貴，而有機硅防水 劑，其滲透性及堵塞較大毛細孔的能力難以滿足工程的需要。全氟烷基氟硅烷中既含氟又 含娃，結合了有機氟和有機硅的性能，具有低表面張力、耐溶劑和耐化學性能等特點，比普 通的防水劑具有更好的憎水、憎油性能。
[0003] 專利CN101701023A公開了一種氟硅烷的合成方法，該方法采用全氟烷基碘和帶 乙烯基硅氧烷先進行雙鍵上的加成，然后用還原劑進行還原脫碘。該方法雖然操作簡單，但 是在還原步驟需要用到有機錫催化劑，有機錫毒性大，對環境危害嚴重。
[0004] 專利CN102070662A也公開了一種氟硅烷的合成方法，采用全氟烷基乙烯和全氟 烷基乙基碘為原料，與含氫硅烷進行硅氫加成，以氯鉑酸和氯化鈀為催化劑。該方法合成簡 單，收率高，但是使用的貴金屬鉑和鈀催化劑不可以回收重復利用，廢料不好處理，流失到 環境中，對環境產生嚴重污染。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有技術的不足之處，提供了一種具有良好的防水、防油、防污性能的 全氟烷基乙基硅烷的制備方法及制備該負載型鉑催化劑的方法。該制備方法具有如下優 點：（1)克服了以往硅氫加成需要高溫高壓苛刻條件的缺陷，反應可以在較溫和的條件下 進行，操作安全；（2)反應收率高；(3)還克服了以往催化劑無法重復利用的缺陷，負載型鉑 催化劑可以重復利用五次以上，且收率沒有明顯降低；(4)催化劑的重復利用，大幅度降低 了成本，同時減少環境的污染。
[0006] 為了解決上述技術問題，采用如下技術方案：
[0007] -種用負載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法，包括以下制備過程：
[0008] (1)先在反應瓶中加入全氟烷基乙烯，再加入催化劑進行催化反應，最后將它們攪 拌均勻，催化劑為負載型鉑催化劑，負載型鉑催化劑包括硅膠負載鉑、三氧化鋁負載鉑及活 性炭負載鉑，催化反應所需的催化劑為硅膠負載鉑、三氧化鋁負載鉑及活性炭負載鉑的一 種；
[0009] (2)在反應瓶中連續滴加氫硅烷，與此同時對反應液進行攪拌處理，并控制滴加的 時間為〇. 5~Ih ;
[0010] (3)在加料結束后，使全氟烷基乙烯和氫硅烷在催化劑的作用下進行反應，控制反 應溫度為10~180°C，反應時間為1~8h ;
[0011] (4)在反應結束后，降溫至室溫，通過過濾處理得到濾渣和濾液，濾渣為負載型鉑 催化劑，濾液為反應粗產物；
[0012] (5)將反應粗產物濾液進行精餾處理，最后得到產物全氟烷基乙基硅烷。
[0013] 優選后，硅膠負載鉑中鉑的負載量為0. 5~1. 5%，三氧化鋁負載鉑中鉑的負載量 為0.5~1.5%，活性炭負載鉑中鉑的負載量為0.5~1.5%。
[0014] 優選后，全氟烷基乙烯和氫硅烷的加料摩爾比為I : (1~4)。
[0015] 優選后，負載型鉑催化劑以質量計鉑的用量，負載型鉑催化劑為總反應物的質量 的 10 ~50ppm。
[0016] 優選后，負載型鉑催化劑濾渣經過烘干處理，重新得到負載型鉑催化劑，使負載型 鉑催化劑可以進行重復利用，負載型鉑催化劑重復利用的次數為5次。
[0017] 優選后，反應溫度為40~120 °C。
[0018] 優選后，連續滴加氫硅烷的時間控制為lh。
[0019] 一種制備該負載型鉑催化劑的方法，包括以下步驟：
[0020] (1)先在反應瓶中投入有機溶劑，有機溶劑為異丙醇或者四氫呋喃；
[0021] (2)然后在有機溶劑中加入氯鉑酸，將它們攪拌均勻；
[0022] (3)接著加入負載型載體，將其與上述有機溶劑和氯鉑酸攪拌均勻，得到懸濁液， 并將懸濁液靜置24h ;
[0023] (4)待靜置24h后，在120°C下烘干，最后得到負載型鉑催化劑。
[0024] 優選后，溶劑為異丙醇或者四氫呋喃，氯鉑酸與溶劑的質量比為1 : 5。
[0025] 優選后，負載型載體為載體硅膠、三氧化鋁或活性炭
[0026] 由于采用上述技術方案，具有以下有益效果：
[0027] 本發明為一種用負載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法及制備該負載型 鉑催化劑的方法，由于采用了負載型鉑催化劑，反應條件溫和，收率高，且催化劑可以重復 利用，進而降低了生產成本，防止了環境污染。負載型鉑催化劑為硅膠負載鉑、三氧化鋁負 載鉑或活性炭負載鉑的一種，其它載體難以達到本發明的效果。其中鉑的負載量為〇. 5~ 1. 5 %，負載量過低，影響催化效果；負載量過高，影響鉑在載體上的分散性，進而對催化性 能產生不良的影響。全氟烷基乙烯與氫硅烷的加料摩爾比優選為I : (1~4)，過低或過高 都影響最終的轉化率。負載型鉑催化劑以質量計鉑的用量，負載型鉑催化劑為總反應物的 質量的10~50ppm。用量過少會導致催化效率下降，用量過多催化效率也不會進一步提高 催化效率，但卻增加了鉑用量，不僅提高了成本，造成了資源浪費，而且還容易污染環境。總 結得出，與現有技術相比，該制備方法具有如下優點：
[0028] (1)克服了以往硅氫加成需要高溫高壓苛刻條件的缺陷，反應可以在較溫和的條 件下進行，操作安全；
[0029] (2)反應收率高；
[0030] (3)克服了以往催化劑無法重復利用的缺陷，負載型鉑催化劑可以重復利用五次， 且收率沒有明顯降低；
[0031] (4)催化劑的重復利用，大幅度降低了成本，同時減少環境的污染。
【具體實施方式】
[0032] 一種用負載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法，選用全氟烷基乙烯和氫硅 烷為主要原料，負載型鉑為催化劑，通過在反應瓶中反應得到全氟烷基乙基硅烷，其主要反 應路線如下：
[0034] 式中Rf為全氟烷基，RU R2、R3可以相同或不同，分別表示烷基、羥基、可水解基團 或鹵素等，其中至少含有一個羥基或可水解基團。
[0035] 具體包括以下制備過程：
[0036] (1)先在反應瓶中加入全氟烷基乙烯，再加入催化劑進行催化反應，最后將它們混 合攪拌均勻；
[0037] (2)在反應瓶中連續滴加氫硅烷，與此同時對反應液進行攪拌處理，并控制滴加的 時間為0. 5~lh，連續滴加氫硅烷的時間優選控制為lh，其中控制全氟烷基乙烯和氫硅烷 的加料摩爾比為I : (1~4);
[0038] (3)在加料結束后，使全氟烷基乙烯和氫硅烷在催化劑的作用下進行反應，控制反 應溫度為10~180°c，反應溫度優選為40~120°C，反應時間為1~8h ;
[0039] (4)在反應結束后，降溫至室溫，通過過濾處理得到濾渣和濾液，濾渣為負載型鉑 催化劑，濾液為反應粗產物；
[0040] (5)先將負載型鉑催化劑濾渣經過烘干處理，重新得到負載型鉑催化劑，使負載型 鉑催化劑可以進行重復利用，負載型鉑催化劑重復利用的次數為5次；再將反應粗產物濾 液進行精餾處理，最后得到產物全氟烷基乙基硅烷。
[0041] 催化劑為負