【doc】钛酸酯、硅酸酯偶联剂的合成

【doc】钛酸酯、硅酸酯偶联剂的合成

钛酸酯、硅酸酯偶联剂的合成

第22卷第3期

2004年9月

胶体与聚合物

ChineJournalofColloid&polymer

VO1.22NO.3

Sep.2004

钛酸酯,硅酸酯偶联剂的合成.

张刚申王世敏严微

(湖北大学化学与材料科学学院武汉430062) 摘要合成了几种硅酸酯和钛酸酯

偶联剂,研究了温度对焦磷酸二异辛酯合成的影

响,用红外光谱和

钛,硅含量测定表征了产品.

关键朱厚照简介 词合成;温度;红外光谱;偶联剂

偶联剂也称为表面处理剂,它能通过化学的 或物理的作用把有机聚合物和无机

物连结起来. 常用的偶联剂有钛酸酯和硅酸酯(也称硅烷)两 类.硅酸酯偶联剂在改

善复合材料强度和耐热性 方面较为突出,钛酸酯偶联剂能赋予复合体系较 好的综

合性能,使材料在加工温度下有良好的流

使用温度下有高的强度和韧性,能明显增加 动性,

无机填料在有机聚合物中的填充量,具有很高的 工业价值Ll].为此本文合成了

几种硅酸酯和钛 酸酯偶联剂,并对其合成条件,组成与结构进行了 研究,以期寻找

良好的工业用偶联剂.

1实验部分

1.1原材料与测试仪器

苯,乙二醇,正硅酸乙酯,钛酸四正爱动物 丁酯均为 AR级试剂;五氧化二磷,乳酸,异辛

醇均为CR级 试剂;PE(One)型红外光谱仪(KBr压片). 1.2董事会议案 合成方法

1.2.1焦磷酸二异辛酯的合成L7]在三口瓶(带 干燥管的回流管,搅拌器,滴液

漏斗)中加入 1000ml苯和100g五氧化二磷,搅拌,冰水浴冷却 5,10min;加入220ml

异辛醇,加热回流,1.5h后 停止回流;减压蒸馏,得到无色黏稠状液体. 1.2.2焦磷

酸型钛酸酯的合成向加有钛酸四 正丁酯13.73g的三口瓶(带干燥管的回流管,搅

拌器,滴液漏斗)中滴加45g焦磷酸二异辛酯,反 应放热;滴加完毕,加热至9O?,搅

动,恒温反应 ?

收稿日期:2004—02—10

1.5h;减压蒸馏,抽出反应副产物正丁醇,得到棕 褐色黏稠状液体,编号为1#.

1.2.3螯合型钛酸酯的合成在室温搅拌下,依 次将32.25g(0.1mo1)的焦磷酸二

异辛酯和9g (0.1mo1)乳酸滴加到34.64g(0.1mo1)钛酸正丁 酯中,反应放热;滴加

完毕,再将32.25g(O.1mo1)

的焦磷酸二异辛酯滴加到反应混合液中;缓慢加 热到90C,恒温反应1.5h,减压

蒸馏,抽出反应副 产物正丁醇,得到红棕色黏稠状液体,编号为2#. 用6.2g(0.1mo1)

乙二醇代替乳酸,进行试验,得 到黄红色黏稠状液体,编号为3#.

1.2.4焦磷酸型硅酸酯的合成室温搅拌下,将 0.2mol焦磷酸二异辛酯滴加到

0.1mol正硅酸乙 酯中;滴加完毕,加热回流1.5h;减压蒸馏,抽出

反应副产物乙醇,得到乳白色固状物二取代正硅 酸乙酯,编号4#.调整焦磷酸二

异辛酯和正硅酸 乙酯的比例,同样实验可制得一取代正硅酸乙酯, 为无色透明液状

物,编号5#.

1.3钛,硅含量的测定一

称取拜访的意思 0.25g左右的样品,置于已灼烧和称重 过的25ml坩锅中,然后加入10ml

浓硝酸水溶液 (比例为1:1),蒸干;多次重复,至块状物呈白色, 放在马福炉中烘烧,

在850C,灼烧2h.冷却,称取 残留物的量换偏旁组词 .测得1#,2#,3#样品中钛的含量分 别为

3.58,5.06,5.16;4我的祖国朗诵词 #,5#样品中硅的含量分 别为2.96,4.78,均和理论计算值相当.

1.4红外光谱鉴定

44胶体与聚合物第22卷

用PE(one)型红外光谱仪对五个试样均作红 外光谱鉴定.

2结果与讨论

用IR法研究了几种硅酸酯和钛酸酯偶联剂, 结果如图1中样1#,2#,3#,4#,5#

所示.图 图1几种偶联剂的红外光谱

1.焦磷酸酯型钛酸酯.2.乳酸螯合型钛酸酯.3.乙二醇螯合型钛

酸酯.4,5.不同缩合比的焦磷酸酯型硅酸酯 中2480cm_.,1390cm-1为亚乙基的

特征吸收谱 带;2850cm_.,2940cm,1460cm为八亚甲基(8 个CH2)的特征吸收谱

带;730cm,890cm,980

,

1100cm-1为磷一氧一磷和磷一氧一钛及磷一 氧一碳键的特征吸收谱带(相互重

叠);1640cm

为羰基的特征吸收谱带;1025cm为碳一氧单键 的特征吸收谱带;2360cm,1660cm

为磷一氧 一

氢键的特征吸收谱带;530cm,780cm为钛 一

氧单键的特征吸收谱带.IR结果表明产物确为 硅酸酯和钛酸酯偶联剂.

在焦磷酸二异辛酯的合成过程中,若反应温 度过高,因PO对异辛醇有脱水作用,

则发生消 除反应,生成异辛烯,故在反应中应对温度加以控 制,实验表明90lC左右

为宜,不能超过110C. 3结论

合成了正丁基三(焦磷酸基)钛酸酯,二(二异 辛基焦磷酰基)甲基羟乙酸钛酸酯,

二(二异辛基 焦磷酰基)钛酸乙二酯,三乙基焦磷酰基硅酸酯, 二乙基二(焦磷酰基)

硅酸酯.

参考文献

1鲁开娟等.高分子通报,1993.(2);1O8,ll2 2杜仕国.化工新型材

料.1994,(1):12,14 3高红云等.江西化工,2003.(2):30,34

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5高新.化工新型材料,1998,26(9):13,16 6陆锦成.涂料工业.1994(6):42,45

7Moore.U.S.P.2947774 .1949.14:655

(上接第42页)

Synthesisofakindofbieyelieorthoester

YuHongweiWangYuansheng

(neeringWuhan430033China:

neeringWuhan430033Chi

na)

AbstractAnewkindofbicyclicorthoester,4一(hydroxymethy1)一2.

6,7--trioxabicyclo[2.2.

2]octanewassynthesizedbythereactionbetweentrimthylorthoformateandpen

taerythrito1

without

catalyst.

KeywordsBicyclicortho--ester;Ortho--ester;Synthesis