二甲基氯硅烷的硅氫加成反應(yīng)研究.pdf

1、含有反應(yīng)性碳官能基團(tuán)的有機(jī)硅烷，在硅烷偶聯(lián)劑、硅橡膠交聯(lián)劑的制備，有機(jī)聚合物的改性，以及織物整理劑等日化用品中等均有廣泛用途。含硅氫鍵的有機(jī)硅化合物與不飽和烴的硅氫加成反應(yīng)，是合成碳官能團(tuán)有機(jī)硅烷的重要方法。
　　三氯硅烷、甲基二氯硅烷和二甲基氯硅烷均為含硅氫鍵的有機(jī)氯硅烷單體。由于二甲基氯硅烷較另外兩種單體，反應(yīng)活性較低，目前以二甲基氯硅烷為原料的反應(yīng)研究較少，但二甲基氯硅烷的硅氫加成反應(yīng)產(chǎn)物也是有機(jī)硅工業(yè)生產(chǎn)中重要的碳官能團(tuán)有

2、機(jī)硅烷單體。
　　本課題以合成二甲基氯硅烷的硅氫加成產(chǎn)物為研究目的，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)使用硅氫加成-水解縮合法制備了1，3-雙(γ-氯丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。以二甲基氯硅烷與γ-氯丙烯為原料，首先在氯鉑酸催化下，通過(guò)硅氫加成反應(yīng)合成中間體γ-氯丙基二甲基氯硅烷，繼而水解縮合制備得到了1，3-雙(γ-氯丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。
　　對(duì)第一步硅氫加成反應(yīng)進(jìn)行了條件優(yōu)化，考察了催化

3、劑種類與用量、反應(yīng)物配比、混合方式、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)硅氫加成反應(yīng)的影響:在同時(shí)考慮催化效率和經(jīng)濟(jì)效益情況下，選用2×10-5 g/mL H2PtCl6（以有效成分Pt在反應(yīng)液中的濃度來(lái)定量）作為催化劑，二甲基氯硅烷與γ-氯丙烯按1∶1進(jìn)行投料，全混合反應(yīng)5h，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá)到83.8％。第二步水解縮合的反應(yīng)產(chǎn)率為96.7％。目標(biāo)產(chǎn)物1，3-雙(γ-氯丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷的總產(chǎn)率為81％。
　　采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

4、、紅外光譜、核磁共振等方法對(duì)中間產(chǎn)物γ-氯丙基二甲基氯硅烷和產(chǎn)物1，3-雙(γ-氯丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征。
　　(2)以氯鉑酸催化二甲基氯硅烷與γ-氯丙烯的硅氫加成反應(yīng)體系為對(duì)象，研究了鉑催化硅氫加成反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理。采用場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡TEM，觀察比較了氯鉑酸催化劑在催化反應(yīng)前后的形貌變化，發(fā)現(xiàn)氯鉑酸參與反應(yīng)被還原生成了Pt納米粒子。采用量子理論化學(xué)，計(jì)算研究了二甲基氯硅烷與γ-氯丙烯硅氫加

5、成反應(yīng)中各步歷程的能量變化，比較清晰地了解了鉑催化劑的作用機(jī)制和反應(yīng)歷程。
　　(3)以二甲基氯硅烷與甲基丙烯酸烯丙酯為原料，通過(guò)硅氫加成反應(yīng)，制備得到了γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基二甲基氯硅烷?？疾炝朔磻?yīng)溫度、催化劑種類與用量等因素對(duì)產(chǎn)率的影響。研究得到的最佳反應(yīng)條件:以1×10-5 g/mL Karstedt催化劑（以有效成分Pt在反應(yīng)液中的濃度來(lái)定量）作為催化劑，55℃溫度下反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)率較高，達(dá)到81.8％。
　　應(yīng)用

6、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)反應(yīng)混合液進(jìn)行了分析，研究了反應(yīng)混合液中的7種物質(zhì)的質(zhì)譜裂解途徑，確定了主產(chǎn)物和6種副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，提出了反應(yīng)歷程。采用紅外光譜和核磁共振對(duì)產(chǎn)物γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基二甲基氯硅烷的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步進(jìn)行了分析表征。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn):
　　(1)以二甲基氯硅烷與γ-氯丙烯為原料，經(jīng)硅氫加成-水解縮合法制備了雙官能團(tuán)有機(jī)硅烷單體1，3-雙(γ-氯丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。合成條件簡(jiǎn)單，副產(chǎn)物少