仲胺基硅烷偶联剂的合成及应用
硅烷偶联剂的生产工艺
硅烷偶联剂的生产工艺
硅烷偶联剂是一种广泛应用于化工和材料科学领域的有机硅化
合物，其主要作用是在材料表面形成化学键，并增强材料表面与环境之间的相互作用力，从而改善材料的性能。
在生产硅烷偶联剂时，主要涉及以下几个方面的工艺：
1. 原料选择：硅烷偶联剂的原料主要是含有硅烷基的有机硅化合物，如三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷等。
在选择原料时，需要考虑其纯度、稳定性以及适用性等因素。
2. 反应条件：硅烷偶联剂的生产过程中，通常采用加热、搅拌和加压等条件，以促进反应的进行。
反应的温度和时间、反应物的摩尔比以及反应物的添加方式等都会对反应结果产生影响。
3. 分离纯化：反应完成后，需要对产物进行分离纯化，以提高产品的纯度和质量。
常用的分离纯化方法包括蒸馏、萃取、结晶等。
4. 包装储存：最后，硅烷偶联剂需要进行包装和储存，以保证产品的质量和稳定性。
常用的包装方式包括铝箔袋、玻璃瓶等。
在储存过程中需要注意避免阳光直射和高温环境。
综上所述，硅烷偶联剂的生产工艺包括原料选择、反应条件、分离纯化和包装储存等环节，每个环节都需要严格控制，以确保产品的质量和稳定性。
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硅烷偶联剂及其应用技术共58页文档
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
硅烷偶联剂在纳米纤维制备中的应用与研究进展
硅烷偶联剂在纳米纤维制备中的应用与研究进展摘要：纳米纤维作为一种具有极细尺寸和高比表面积的材料，在诸多领域中具有广泛的应用潜力。
硅烷偶联剂在纳米纤维制备过程中的应用已得到广泛研究，其能够改善纳米纤维的力学性能、疏水性能以及抗氧化性能等。
本文将介绍硅烷偶联剂在纳米纤维制备中的应用及其研究进展，并探讨其在未来的潜力和挑战。
1. 引言纳米纤维具有高比表面积、优异的力学性能和特殊的电学、光学性能等特点，因此在能源、环境、医疗等领域中受到广泛关注。
纳米纤维的制备方法多种多样，其中电纺法是一种常用且有效的纳米纤维制备技术。
硅烷偶联剂在电纺法制备纳米纤维中的应用具有重要意义。
2. 硅烷偶联剂的基本特性硅烷偶联剂具有硅-碳键和碳-氢键，其结构使其具有优良的耐热性和化学稳定性。
此外，硅烷偶联剂还能够通过与纳米纤维表面的氮、氧等元素发生化学反应，形成稳定的硅氧键和化学键，从而改善纳米纤维的性能。
3. 硅烷偶联剂在纳米纤维制备中的应用3.1 纳米纤维增强复合材料纳米纤维可以用作增强材料，通过与硅烷偶联剂的表面改性，可以增强纳米纤维与基体材料之间的粘附力和界面结合强度。
硅烷偶联剂能够在界面形成一层保护层，防止强度分布不均导致的纤维断裂，从而增强纳米纤维增强复合材料的力学性能。
3.2 疏水性改善纳米纤维的疏水性能对其在过滤、分离等领域的应用至关重要。
硅烷偶联剂能够通过与纳米纤维表面发生化学反应，形成亲水基团，从而提高纳米纤维的亲水性，改善其疏水性能。
这种改性可以使得纳米纤维在液体过滤中具有更好的性能。
3.3 抗氧化性能改善纳米纤维在一些应用中需要具备优异的抗氧化性能，如在电池、传感器等领域中的应用。
硅烷偶联剂可以改善纳米纤维的抗氧化性能，保护纳米纤维免受氧化物的损害，提高其使用寿命和稳定性。
4. 硅烷偶联剂在纳米纤维制备中的研究进展随着纳米纤维技术的发展，研究人员对硅烷偶联剂在纳米纤维制备中的应用进行了广泛的研究。
例如，一些研究表明通过调节硅烷偶联剂的添加量和纳米纤维制备条件，可以改善纳米纤维的力学性能和热稳定性。
硅烷偶联剂课件
铝酸化合物偶 联剂
硅烷偶联剂
含铝酸的低分子量的无机聚合 物
在分子中同时含有两种不同化 学性质基团的有机硅化合物
适用于多种热固性树脂，也适用于多种热 塑性树脂。
硅烷偶联剂
5
硅烷偶联剂
一、硅烷偶联剂定义与结构
• 硅烷偶联剂定义
硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一类在分子中同时含有两种不同化学性质 基团的有机硅化合物,可以和有机与无机材料发生化学键合(偶联)，增加两种材料的 粘接性。
N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基 222.1 硅烷
N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三 206.1 甲氧基硅烷
γ-氯丙基-三甲氧基硅烷 γ-巯丙基-三甲氧基硅烷
198.5 196.1
γ-氨丙基-三甲氧基硅烷
221.0
相对密 度 (25℃)
1.26 0.93 1.04 1.07 1.04
1.03
KH-540 KH-550KH-560 KH-570KH-792 Si-602A-151 A-171A-172 KH-590
硅烷偶联剂
硅烷偶联剂
1
主讲内容
偶联剂 硅烷偶联剂定义与结构 硅烷偶联剂作用机理 有机硅烷偶联剂的选择原则 硅烷偶联剂的种类及应用 硅烷偶联剂使用方法
硅烷偶联剂
2
偶联剂
一、偶联剂定义
偶联剂（ Coupling agent），又称表面改性劑。在塑料配混中，改善合成树脂与无机填充剂或增强材 料的界面性能的一种塑料添加剂。
➢ 可逆水解理论
理论认为有水存在时硅烷偶联剂和玻璃纤维间受应力作用而产生断裂，但 又能可逆的重新愈合。这样在界面上既有拘束层理论的刚性区域(由树脂和硅 烷偶联剂交联生成)，又可允许应力松弛，将化学键理论、拘束层理论和变形 层理论调和起来。此机理不但可以解释界面偶联作用机理，而且也可以说明松 弛应力的效应以及抗水保护表面的作用。
硅烷偶联剂
偶联剂
亲无机物 的基团
亲有机物 的基团
降低合成树脂熔体的粘度
，改善填充剂的分散度以 提高加工性能
整理课件
3
二、偶联剂的作用
偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用， 从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、旋光性能 等。
偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反 应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层， 界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复 合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善了界面状态， 有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
硅烷偶联剂
整理课件
1
主讲内容
偶联剂 硅烷偶联剂定义与结构 硅烷偶联剂作用机理 有机硅烷偶联剂的选择原则 硅烷偶联剂的种类及应用 硅烷偶联剂使用方法
整理课件
2
偶联剂
一、偶联剂定义 偶联剂（ Coupling agent），又称表面改性劑。在塑料配混中，改善合成树脂 与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。
硅烷偶联剂结构
结构通式为YnSiX（4-n）；
1.通式中n为0～3的整数；
2. X为可水基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解， 与无机物表面有较好的反应性。典型的X基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等； 最常用的则是甲氧基和乙氧基;
3. Y为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。如乙烯基、乙氧基、氨基、 环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，与各种合成树脂、橡胶有较强的亲和力或反应 能力。
整理课件
6
常用的代表性硅烷偶联剂
偶联剂名称
乙烯基三氯硅烷 乙烯基三乙氧基硅烷 乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷
硅烷偶联剂
当Y为无反应性的烷基或芳基时，可 用于非极性树脂，如硅橡胶、聚苯乙烯 等的胶接中。当Y含氨基时，是属于催化 性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛 的聚合中作催化剂，也可作为环氧和聚 氨酯树脂的固化剂，这时偶联剂完全参 与反应，形成新键。x 基团的种类对偶联 效果没有影响。因此，根据Y基团中反应 基的种类，硅烷偶联剂也分别称为乙烯 基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基 硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等，这几种 有机官能团硅烷是最常用的硅烷偶联剂。
填充塑料
可预先对填料进行表面处理， 也可直接加入树脂中。能改善填 料在树脂中的分散性及粘合力， 改善无机填料与树脂之间的相容
性，改善工艺性能和提高填充塑
料（包括橡胶）的机械、电学和 耐气候等性能。
用作密封剂、粘接剂和
涂料的增粘剂
硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以 来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的 作用原理在于它本身有两种基团；一种基团可 以和被粘的骨架材料结合；而另一种基团则可 以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界 面形成强力较高的化学键， 大大改善了粘接强 度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：一是 作为骨架材料的表面处理剂胶粘剂工业的具体应用有如 下几个方面：
①在结构胶粘剂中金属与非金属的胶接， 若使用硅烷类增粘剂，就能与金属氧化物 缩合，或跟另一个硅烷醇缩合，从而使硅 原子与被胶物表面紧紧接触。如在丁腈酚 醛结构胶中加入硅烷作增粘剂，可以显著 提高胶接强度。
②在胶接玻璃纤维方面国内外已普遍采 用硅烷作处理剂。它能与界面发生化学反 应，从而提高胶接强度。例如，氯丁胶胶 接若不用硅烷作处理剂时，胶接剥离强度 为1.07公斤/厘米2，若用氨基硅烷作处理 剂，则胶接的剥离强度为8.7公斤/厘米2。
目 录
• 简介 • 应用领域 • 具体应用 • 其他方面应用
氨烃基硅烷偶联剂的合成
命(心H 看料，2020, 34 (4) : 44-47SILICONE MATERIAL研究・开发氨怪基硅烷偶联剂的合成周煜华，杨静，丁冰**收稿日期：2020-04-09o作者简介：周煜华（1985-）,男，工程师，主要从事硅烷 偶联剂的合成及工艺改进工作。
*联系人，E-mail : bing. ding@cgsilane. com Q（江西晨光新材料股份有限公司，江西九江332500 ）摘要：以正丁胺、苯胺、N,M-二甲基-1,3 -丙二胺、二乙烯三胺4种有机胺与3-氯丙基三甲氧基 硅烷（•/-三甲）为原料，通过胺化法合成氨怪基硅烷。
分析了胺化法制备氨怪基硅烷偶联剂工艺中原料配比、反应时间、温度对氨胫基硅烷偶联剂合成的影响，并针对胺盐的分离、回收利用和成品优化提出了建议。
结果表明，胺化反应受有机胺自身理化性质影响，高活性有机胺可在有机胺与■/-三甲量之比为3：1 ~4：1时，于胺的沸点温度下反应4~6 h 达到反应终点。
采用分液、萃取、置换等工艺将胺盐有效分离和回收利用可提高氨怪基硅烷偶联剂的生产效率。
关键词：氨桂基硅烷，胺盐中图分类号：TQ264. 1+2 文献标识码：A doi ：10. 11941/j. issn. 1009 - 4369. 2020. 04. 009氨疑基硅烷是一种碱性偶联剂，包括单氨基硅烷、双氨基硅烷、三氨基硅烷、芳香氨基硅烷、哌腱氨基硅烷、酰氨基硅烷等，是无机材 料、复合材料等的优良的化学改性剂和处理剂,可广泛应用于涂料、建筑、汽车、电子、航空等领域。
此外，它还可作为原料制备）1桂基、异氤酸桂基等偶联剂；可与卤代疑反应制备具有硅官能团的季鞍盐，作为纺织染整剂、杀菌处理剂、高分子表面改性处理剂等使用［1］ O氨姪基硅烷的合成方法包括烯丙胺的硅氢加 成法、0-氤乙基烷氧基硅烷的催化还原法以及卤代桂基硅烷的胺化法。
其中，烯丙胺的硅氢加 成法虽可实现原子经济，但受限于催化剂的研发，目前并未实现规模化生产；0 -氤乙基烷氧基硅烷的催化还原法目前仅用于y~氨丙基烷氧基硅烷系列，适用性不强；胺化工艺虽不可避免会有仲胺、叔胺等副产物以及氯化胺产生，但该工艺简单易控，通过调节胺化工艺的各项参数以及优化有机胺盐的回用，即可提高原子利用率和产品收率。
氨基硅烷偶联剂
３ ３ 胺 化 反应 ．
Ｉ ｉ ｄ
具 体 实 验方 法 ： 装有 温 度 计 、 １在 ］ 分馏 柱 的 三 口烧 瓶 中加 入一 定 量 的 甲基 三 氯硅 烷 和少 量 催 化 剂 ， 热使之气化 ， 加 向三 口烧 瓶 中通 入 干 燥 氯 气 ，
径 ： 化 法用 以制 取 一 官 能 团 硅烷 偶 联 剂 ， 硅 氯 而 氢 加 成 反应 用 以制 备 ３ １１ 氯 化 反应 ．． 以 甲基 三氯 硅 烷 的合 成 为例 ， 应 式 为 ： 反
Ｃ ３ｉＩ＋Ｃ 三 ｃ Ｈ ｃ３ ＨＳ ３ Ｉ Ｃ ２ ｌ ２ｉｌ ｃ ｓ
恒 压漏 斗 、 度 计 和 插 底 管 的 四 口烧 瓶 中 ， 温 投 入 一 定 量 的 氯 硅 烷 ， 热 至 一 定 温 度 ， 滴 加 乙 加 再 醇 ， 泡 赶 酸 ， 完 后 保 持 正 常 回流 ， 定 氯 含 量 鼓 滴 测
用 日光 灯 或 紫外 光 灯 照射 。反应 过 程 中底 温 逐 渐 升 高 ， 至 产 物 沸 点 ； 温 保 持 在原 料 沸 点 附近 。 直 顶 反 应 结束 后 ， 馏 ， １２～１０℃馏 分 ， 率 约 ７ 分 取 １ ２ 产 Ｏ
％。
｛
ＣＲ Ｓ（ ３２＋Ｒ Ｈ — ｌ２ｉＲ ） ’
ｌ９ ５
３ 氨 基 硅 烷 偶 联 剂 的 合 成
氨基 硅 烷偶 联 剂 的合 成 大致 需 要 经过 ３ 过 个
醇解 反 应 可分 为 甲醇解 和 乙醇解 两 种 。 甲醇 解 反应 较 乙醇 解投 料 方式 、 反应 过 程都 略 复 杂 ， 收
率 也 偏低 。 甲醇解 ： 在装 有 直形 冷 凝器 （ 内填 有 瓷 环 ） 两 、 个恒 压漏 斗 和 温 度 计 的 四 口瓶 中 ， 入 一 定 量 的 加
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仲胺基硅烷偶联剂的合成及应用
南京曙光化工集团有限公司
摘要：以环已胺、正丁胺及氯丙基（烷基）烷氧基硅烷为原料，在溶剂正庚烷中进行胺化
反应合成了仲胺类的新型有机硅烷偶联剂。介绍该类新型硅烷偶联剂在涂料、密封剂、
胶粘剂、硅油及纺织工业等行业中的用途。
关键词：仲胺基硅烷偶联剂环己胺正丁胺氯丙基（烷基）烷氧基硅烷
硅烷偶联剂最早于上世纪四十年代开发，最初作为玻璃纤维的表面处理剂而用于玻
璃纤维增强塑料中。由于具有独特的化学结构及性能，使得其应用领域迅速扩大，成了
有机硅工业的重要分支。目前有机硅烷偶联剂广泛应用于橡胶、塑料、胶粘剂、密封剂、
涂料、玻璃、陶瓷及金属防腐等领域。氨基类硅烷偶联剂是最常用的硅烷偶联剂之一，
但其具有易泛黄的缺点‘１】［２１。为此，我们开发了具有优良性能的仲胺类硅烷偶联剂。经
仲胺硅烷制备的微乳液硅油处理后的织物不易黄变且可使整理后的织物在柔软性、洗涤
耐久性、平滑性、回弹性和抗皱性等方面得到显著改善‘３］［４］。
１、合成
１．１试剂和仪器
环己胺：工业级，含量９９．７８％，金田企业（南京）有限公司；正丁胺：工业级，含量
９７．５％，浙江建德建业有机化工厂；正庚烷：工业级，江苏江都利达化工；氯丙基三甲
氧基硅烷：工业级，含量９７．７％，南京曙光化工集团有限公司；氯丙基三乙氧基硅烷，
工业级，含量９７．Ｏ％，南京曙光化工集团有限公司；氯丙基甲基二甲氧基硅烷工业级，
含量９８．７％，南京曙光化工集团有限公司；氯丙基甲基二乙氧基硅烷，工业级，含量
９７．５％，南京曙光化工集团有限公司。
ＧＣｌｌ２Ａ气相色谱仪，上海分析仪器厂。
１．２反应原理
氯丙基硅烷与伯胺反应后生成仲胺硅烷及脂肪胺盐酸盐，经过滤精馏后即得到产品
仲胺硅烷。
・１４８・
Ｒ・ＮＨ２＋Ｃ１ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲｘＯＲ３．ｆ。ＲＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲｘＯＲ３一ｘ＋ＲＮＨ２０ＨＣｌ
ｘ＝０ｏｒ１
１．３合成工艺
在一个配有冷却、加热、搅拌及回流装置的四，口烧瓶中加入脂肪胺（如环己胺、正
丁胺等）及正庚烷搅拌并升温至回流温度，在此温度下滴加氯丙基硅烷（如氯丙基三甲氧
基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷、氯丙基甲基二乙氧基硅烷等），
加完后在回流温度反应２小时，反应结束后冷却并抽滤，滤饼用正庚烷冲洗一次，合并
滤液并蒸馏，在回收溶剂及过量的环己胺后，进行减压蒸馏即可得到所需产品仲胺硅烷，
经气相色谱检测纯度＞９８％。
２、仲胺硅烷的应用
２．１用于纺织工业
用于有机硅柔软整理剂的合成原料，可改善有机硅分子在纤维上的取向度，赋予纤
维柔软、滑爽、悬垂、抗静电、耐洗、防皱等效果。纺织工业常用的氨乙基氨丙基甲基
二甲氧基硅烷偶联剂生产的氨基硅油的硅氧链节上拥有２个氨基、３个活泼氢、赋予了
整理后的织物特殊的光滑柔软手感，但因活泼氢相对比较多，这种双胺型结构又有协同
作用，使其耐高温性较差，容易泛黄，且亲水性差，抗污性也差。环己氨型硅烷偶联剂
具有仲氨基，由于空间位阻的影响，使氨基的活泼氢活性降低，从而保证了环己氨型硅
油柔软剂的白度得到了提剐３１，亲水性和抗污性也相应提高。这类硅烷不管是与Ｄ４经
本体聚合再乳化，还是直接通过乳液聚合制成的阴离子乳液，对织物白度的影响都较小，
由于乳液聚合引入了一ＯＨ基，使其整理织物的弹性指标提高，综合效果更好【５】。
２．２用于密封剂、胶粘剂和涂料行业
在单组分或双组分硅酮密封胶中用作交联剂，可增加硅胶密封剂表面可涂饰性，改
善密封胶对水泥、铜、玻璃等基材的附着力，使其具有优良的粘接性能，抗紫外线稳定
性、耐侯性，耐化学性以及广阔的机械性能，而且固化无气泡，体系色浅。
２．３用作偶联剂
氨基硅烷能改善玻璃纤维和树脂的粘接性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强
度、电气、耐水、耐候等性能：即使在湿态，也能显著提高复合材料的机械性能。
该产品为含氨基的硅烷偶联剂，适用于酚醛树脂、三聚氢氨树脂、环氧树脂、聚氨酯、
聚酰胺、苯乙烯和聚丙烯等，可改善树脂的润湿性，提高制品的透明性、湿润状态的物
・１４９・
理机械性能及电性能，降低层压品的吸水性，改良耐污染性。
２．４用于硅油、树脂改性
适用于单胺型氨基硅油及其乳液的合成，可与甲基苯基烷氧基硅烷及Ｄ４（八甲基四
硅氧烷）共聚制各纺织印染界急需的亮光型有机硅柔软剂嘲。
聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸树脂作为三种功能性材料，因其各自优异的物理机械性
能而得到了广泛的应用，同时它们也存在很多不足，如聚氨酯不耐高低温、易老化；环
氧树脂表面性能高、脆性大，抗开裂和抗冲击性能差；丙烯酸树脂对温度极为敏感，即
“热黏冷脆”，且不耐有机溶剂等。从而限制了它们在某些特定领域的应用。若用氨基硅
油进行改性，则能有效地改善其不足‘３１。
３、结论
采用环己胺与氯丙基烷基烷氧基硅烷在溶剂正庚烷中反应的方法成功地合成了仲
胺类的新型有机硅烷偶联剂。该类新型硅烷偶联剂在涂料、密封剂、胶粘剂、硅油及纺
织工业具有广泛的用途及独特的功能，前景十分看好。‘
参考文献
［１］安秋风．氨基硅整理剂的研究进展．西北轻工业学院学报．Ｖｏｌ
１８，Ｎｏ
１
【２】苏华，杨秀英等．线性体聚合氨基硅油的合成与应用研究．印染助剂，２００２，Ｖｏｌ
１５Ｎｏ．１
［３］郭飞鸽，李小瑞．氨基硅油的合成和表征及应用．日用化学工业．２００５．８
Ｖｏｌ３５
Ｎｏ．４
［４］朱婧彬，宋勋元，李俊起．环己氨基硅酮弹性体阴离子乳液制备．第十届中国有机硅学术交流会论
文集，庐山，２０００．１８９
【５】史钋辉，廖学巍，史保川．新有机硅柔软剂的合成．六届论文集．５０６．５１１
【６］史保川，廖学巍等．１，一环己氨丙基硅烷偶联剂的合成及应用．有机硅材料．２００１．Ｖｏｌ
１５Ｎｏ．５
・１５０・