【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
ChineseJournalofColloid&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.测得1#,2#,3#样品中钛的含量分别为
3.58,5.06,5.16;4#,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
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(上接第42页)
Synthesisofakindofbieyelieorthoester
YuHongweiWangYuansheng
(Dept.ofBasicCourses.NavalUniv.ofEngineeringWuhan430033China: AdministrativeOfficeofTraining.NavalUniv.ofEngineeringWuhan430033Chi na)
AbstractAnewkindofbicyclicorthoester,4一(hydroxymethy1)一2.
6,7--trioxabicyclo[2.2.
2]octanewassynthesizedbythereactionbetweentrimthylorthoformateandpen taerythrito1
without
catalyst.
KeywordsBicyclicortho--ester;Ortho--ester;Synthesis。