技術領域

本發明涉及偶聯劑領域，具體地說是一種含環氧基的硅烷偶聯劑及其制備方法。

背景技術

硅烷偶聯劑是一類具有特殊結構的低分子有機硅化合物，同時具有可與無機材料和有機材料相結合的反應基團，可在界面之間架起分子橋，把兩種性質不同的材料偶聯在一起，提高界面層的黏接強度。因此，可以通過用硅烷偶聯劑預處理填料、玻纖或直接將硅烷偶聯劑摻雜到樹脂、填料、纖維中來提高復合材料的力學性能和耐水解性能，也可直接將硅烷偶聯劑加入到粘合劑中或作為底涂劑來提高粘合劑對基材的黏接強度。

含環氧基的硅烷偶聯劑因含有環氧基，使其表現出優異的理化性能：能提高玻璃纖維復合材料的機械強度；能改善無機填料與樹脂間的相容性和黏接性；能有效提高橡膠或樹脂對各類基材（如玻璃、混凝土、石料、合金等）的干、濕態黏接力；亦能有效提高涂料的附著力、防污力及防氧化黃變等。

但是現有技術中的含環氧基的硅烷偶聯劑的活性基團較少，導致其應用效果不理想或與混合材料的相容性差，應用受到一定的限制。此外，現有技術中的含環氧基的硅烷偶聯劑的制備方法，其反應的誘導期過長或反應溫度難控制，且其產物收率偏低。

發明內容

為了解決上述問題，本發明實施例提供了一種性能優異的含環氧基的線型硅烷偶聯劑。

本發明是這樣實現的：

一種含環氧基的硅烷偶聯劑，所述硅烷偶聯劑為線型含環氧基的硅烷偶聯劑，由含氫基低聚硅氧烷和含環氧基的烯烴通過硅氫加成反應合成，或者由含氫基低聚硅氧烷、含烯基硅氧烷和含環氧基的烯烴通過硅氫加成反應合成。氫硅烷與不飽和烴基加成反應，是應用過渡金屬或其它化合物作催化劑，通過配位加成反應，得到含Si—C鍵的化合物的配位加成反應。

優選的，所述含氫基低聚硅氧烷的分子結構式為：

?其中，R¹、R²、R³、R⁴、R⁵為相同或不相同的1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基，或7-10個碳原子的芳亞烷基或烷亞芳基，特別優選甲基；n、m的取值范圍為1-12。

優選的，所述含烯基硅氧烷的分子結構式為：(R¹O)_3-xSiR²_x，其中，R¹為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基，特別優選甲基、乙基；R²為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烯基，特別優選乙烯基；x的取值為1或2。可以列舉出但不限于乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

優選的，所述含環氧基的烯烴為含環氧基的1-12個碳原子的直鏈或支鏈烯烴。可以列舉出但不限于1-烯丙氧基-2，3-環氧丙烷，乙烯基環氧環己烷，甲基丙烯酸縮水甘油酯等。

本發明的另一目的是提供一種制備所述含環氧基的硅烷偶聯劑的方法，具體是：在含氫基低聚硅氧烷中加入催化劑，然后將含環氧基的烯烴或者將含環氧基的烯烴和含烯基硅氧烷混合液滴加至含氫基低聚硅氧烷中，通過硅氫化加成反應合成。反應過程中可以根據具體情況，加入或者不加入低沸點溶劑控制反應溫度。

優選的，含氫基低聚硅氧烷、含烯基硅氧烷及含環氧基的烯烴三者反應摩爾比為1?:?0-2?:?1-2。

優選的，所述硅氫化反應的催化劑為鉑族金屬催化劑，以鉑金成份表示，相對于所加材料合計重量為0.01～100?ppm。采用鉑族金屬催化劑作為硅氫化反應的催化劑。催化劑的配合量，根據所希望的反應效率等進行適當調整。以鉑金成份換算，相當于所加材料的合計重量為0.01～100?ppm，優選1～50?ppm。本發明中采用鉑族金屬催化劑催化反應，促進Si-H與Si-C=C的加成反應，鉑族金屬包括鉑、銠、釕、鈀、鋨和銥。鉑族金屬催化劑的實例包括但不限于：鉑黑、氯鉑、氯鉑酸、雙乙酰乙酸酯合鉑等鉑類金屬化合物；

優選的，所述硅氫化反應溫度為0～100?℃，優選為10～80?℃，反應時間為10～240?min。

本發明提供的含環氧基的硅烷偶聯劑與現有技術相比具有以下優點：

（1）分子中含有環氧基，能有效提高多種材料對各種基材的干、濕態黏接力，表現優異的理化性能；

（2）分子中含有活性高的氫基，可以起到偶聯作用，將其摻雜到涂料、橡膠、樹脂等中形成復合材料，能顯著提高材料與基材的界面黏接強度；