一種用於uv固化樹脂的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法
2023-05-12 12:35:46 2
一種用於uv固化樹脂的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，步驟如下：（1）將醯氧基矽烷和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷在有機溶劑、酸性催化劑、阻聚劑存在下進行反應，反應溫度為30～70℃；（2）反應結束後，向反應後混合物體系中加入有機溶劑稀釋，有機溶劑加入量為反應後混合物體系質量的30～60%，然後進行水洗、分離、乾燥和除溶劑，得到純淨的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體。本發明的方法為「一鍋式」反應，反應產率高，副反應少，得到的單體純淨、透明，與有機矽樹脂體系相容性好。
【專利說明】—種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機矽類單體合成領域，特別涉及一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法。
【背景技術】
[0002]光固化技術具有快速固化、低能耗、高效率、無汙染等優點，是一種環境友好的綠色技術。光固化有機矽材料兼具有機矽材料的優異性能及光固化技術高效、節能的特點，得到了廣泛應用，其主要應用領域集中在離型塗料(隔離劑)、光纖塗料、電子封裝材料和膜材料等方面。
[0003]—般來講,光固化有機娃體系主要由3部分組成:光敏性的聚矽氧烷(有機娃預聚物)、光引發劑和活性稀釋劑。另外根據具體的用途，還可添加其它填料或助劑。
[0004]其中，活性稀釋劑是指具有丙烯醯氧基的小分子活性單體。傳統的非有機矽類單體包括單官能、雙官能、三官能及四官能單體。隨著活性基團數量的提高，單體的固化活性逐漸提高，固化得到的材料硬度也逐漸增大。單官能單體，如丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0Α)、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸異丁酯等，普遍存在揮發性高，氣味濃重的缺點。雙官能基單體，如二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)等，具有刺激性小、溶解力強、活性高和對基材的粘接力大的特點。而三官能單體的一般粘度很大，活性高，但是對人體刺激性較大。更高官能度的單體也有商品化產品，但其應用範圍較小。
[0005]相比非有機矽類單體，含有丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基的有機矽類單體種類及產量則較少。含有丙烯醯氧基或甲`基丙烯醯氧基的有機矽氧烷單體與UV固化有機矽樹脂體系相容性更好，且其揮發性和生物毒性很小，透氣性好，電氣性能及耐熱性優異。
[0006]另外，由於有機矽本身的透氧性較高,UV固化有機矽體系相比普通的UV固化樹脂體系受到氧氣阻聚的效應更明顯。因此，有機矽體系的UV固化一般是在氮氣氣氛中進行。更高官能度的有機矽單體可以降低氧氣阻聚，實現空氣氣氛下的UV固化。另一個解決此類問題的方法是在固化體系中加入含有乙烯基的有機矽單體或聚合物，有效提升抗阻聚效果O
【發明內容】
[0007]本發明提供了一種用於合成具有不同官能度的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯單體的方法，技術方案如下:
用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯和有機矽甲基丙烯酸酯的製備方法，包括以下步
驟:
(1)將醯氧基矽烷和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷在有機溶劑、酸性催化劑、阻聚劑存在下進行反應，反應溫度為30~70°C ；
(2)反應結束後，向反應後混合物體系中加有機溶劑稀釋，其加入量為反應後混合物體系質量的30~60%，然後進行水洗、分離、乾燥和除溶劑，得到純淨的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體。
[0008]本發明的有益效果是:從簡單的含有丙烯醯氧烴基或甲基丙烯醯氧烴基的烷氧基矽烷出發，利用矽烷氧基與矽乙醯氧基在酸性條件下進行脫酯縮合反應，將烷氧基矽烷的活性易水解基團進行封端或連接，從而得到具有不同官能度的有機矽氧烷單體。利用有機矽化學特點進行製備，其反應不涉及UV活性基團，從而有利於對分子進行設計，在分子中方便地引入不飽和基團，如乙烯基、烯丙基，可以用於增加單體的UV引發活性，降低氧氣對固化體系的阻聚作用。本發明的方法為「一鍋式」反應，反應產率高，副反應少，得到的單體純淨、透明，與有機矽樹脂體系相容性好。
[0009]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0010]進一步，所述步驟(1)可以是將含有一定物質的量的醯氧基矽烷滴加到丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷和酸性催化劑的混合物中進行脫酯縮合反應；
還可以是將丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷滴加到有機溶劑、酸性催化劑和醯氧基矽烷的混合物中進行脫酯縮合反應，得到產物；
也可以先將醯氧基矽烷和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷在酸性催化劑催化下進行反應，再加入另一種醯氧基矽烷，最後得到產物。
[0011]進一步，所述醯氧基矽烷化學通式為:
【權利要求】
1.一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)將醯氧基矽烷和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷在有機溶劑、酸性催化劑、阻聚劑存在下進行反應，反應溫度為30~70°C ； (2)反應結束後，向反應後混合物體系中加入有機溶劑稀釋，有機溶劑加入量為混合物體系質量的30~60%，然後進行水洗、分離、乾燥和除溶劑，得到純淨的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體。
2.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)可以是將一定物質的量的醯氧基矽烷滴加到丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷和酸性催化劑的混合物中進行反應，得到產物。
3.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)可以是將丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷滴加到有機溶劑、酸性催化劑和醯氧基矽烷的混合物中進行反應，得到產物。
4.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)還可以是將醯氧基矽烷和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷在酸性催化劑條件下反應，再加入另一種醯氧基矽烷，得到廣物。
5.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於所述醯氧基矽烷化學通式為:
6.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於所述醯氧基矽烷為一種或任意幾種環矽氧烷的混合物，醯氧基矽烷包括但不限於下述結構:
7.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述醯氧基矽烷中醯氧基物質的量和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷中烷氧基物質的量的比值為I。
8.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述酸性催化劑為磷酸、硫酸、對甲基苯磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、氯化鋁、三氯化鐵、五氧化二磷或氯矽烷中的一種或任意幾種的混合物，加入的量為醯氧基矽烷和丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷總質量的0.01~10%。
9.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於步驟(2)中所述有機溶劑為在本發明方法的條件下不與醯氧基矽烷、丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷或甲基丙烯醯氧烴基三烷氧基矽烷反應，不與水互溶，並可與原料及產物互溶的任何非質子性有機溶劑，為飽和的脂肪族烴、環狀脂肪族烴、芳香族烴、滷代烷烴中的一種或任意幾種的混合物。
10.根據權利要求1所述的一種用於UV固化樹脂的有機矽丙烯酸酯或有機矽甲基丙烯酸酯單體的製備方法，其特徵在於步驟(2)中所述分離採用分液法，分液次數為3~5次，至分液後水溶液的PH值為6~7。
【文檔編號】C07F7/18GK103554169SQ201310518918
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】陳維, 張學超, 王建斌, 陳田安 申請人:煙臺德邦先進矽材料有限公司