1、氨基酸功能化硅烷偶聯(lián)劑的合成摘要：功能型的硅烷偶聯(lián)劑在今天的應(yīng)用日益廣泛，產(chǎn)品供不應(yīng)求，價(jià)格昂貴。 硅烷偶聯(lián)劑同時(shí)含有親有機(jī)的碳官能團(tuán)和親無機(jī)的硅官能團(tuán)，能在無機(jī)與有機(jī)界 面之間形成分子架橋，從而起到化學(xué)增粘、增強(qiáng)、增容、改變復(fù)合材料性能的作 用。本論文研究是利用一種更加簡(jiǎn)便、快捷的合成方法合成一種新的功能型的硅 烷偶聯(lián)劑，把氨基酸引入到固定相表面，通過將氨基酸引入到硅烷偶聯(lián)劑上，再 與硅膠反應(yīng)來合成氨基酸固定相。氨基酸是一種非常常見的親水物質(zhì)，和異氤酸 基的反應(yīng)合成氨基酸功能偶聯(lián)劑。通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證氨基酸和和異氤酸基的反應(yīng)能 合成氨基酸功能偶聯(lián)劑并能制得高產(chǎn)率的氨基酸功能化硅烷偶聯(lián)劑。關(guān)鍵字：

2、氨基酸功能性硅烷偶聯(lián)劑合成異氤酸基引言1.1選題目的及意義功能型的硅烷偶聯(lián)劑在今天的應(yīng)用日益廣泛，產(chǎn)品供不應(yīng)求，價(jià)格昂貴。硅 烷偶聯(lián)劑同時(shí)含有親有機(jī)的碳官能團(tuán)和親無機(jī)的硅官能團(tuán)，能在無機(jī)與有機(jī)界面 之間形成分子架橋，從而起到化學(xué)增粘、增強(qiáng)、增容、改變復(fù)合材料性能的作用。 但是隨著目前工業(yè)需求的不斷增加，現(xiàn)有硅烷偶聯(lián)劑已經(jīng)不能滿足需求。為了得 到新型硅烷偶聯(lián)劑，利用新的合成方法合成功能型的硅烷偶聯(lián)劑以及尋找一種更 加簡(jiǎn)便、快捷的方法來合成氨基酸硅烷偶聯(lián)劑。文章通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證氨基酸和和 異氤酸基的反應(yīng)能合成氨基酸功能偶聯(lián)劑并能制得高產(chǎn)率的氨基酸功能化硅烷偶 聯(lián)劑，以期彌補(bǔ)了在這一方面技術(shù)的不成熟，

3、從而能夠?yàn)橐院蟮难芯磕芨玫拈_ 展提供了由實(shí)驗(yàn)依據(jù)的證明。1.2課題方法與創(chuàng)新點(diǎn)本文利用了氨基酸和異氤酸基能合成氨基酸功能化硅烷偶聯(lián)劑，主要利用了 氨基酸的親水性，極性大，非常適合作合成親水固定相的反應(yīng)單體的特點(diǎn)。它的 實(shí)驗(yàn)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，原料易得，非常適用于生產(chǎn)，大大的改善了實(shí)驗(yàn)條件。功能型硅烷偶聯(lián)劑的定義及應(yīng)用 2.1功能型硅烷偶聯(lián)劑的定義功能型硅烷偶聯(lián)劑最早發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)中期，作為玻璃纖維的處理劑參與到玻 璃纖維增強(qiáng)塑料的制備中，開發(fā)至今已產(chǎn)生上百種不同功能的硅烷偶聯(lián)劑，作為 有機(jī)硅產(chǎn)品其發(fā)展十分迅速。功能型硅烷偶聯(lián)劑是一類同時(shí)具有兩種不同化學(xué)基 團(tuán)的有機(jī)硅化合物，通式可表示為Y（C

4、H2）SiX3，含有可水解的基團(tuán)X與功能基 團(tuán)Y，功能型硅烷偶聯(lián)劑起到了橋梁作用，在有機(jī)物質(zhì)與無極物質(zhì)的界面擔(dān)任分 子橋，把這兩種性質(zhì)不同的材料連接粘合在一起，提高復(fù)合材料的整體性能并增 加材料間的黏著強(qiáng)度。2.2功能型硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑可用于增加樹脂或者玻璃纖維的粘合性能，在加入硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn) 生復(fù)合材料時(shí)，顯著的提升了玻璃纖維復(fù)合材料的各種性能，如機(jī)械性能、抗水 性能、抗氣候性能、電氣性能等，是硅烷偶聯(lián)劑最主要的消耗途徑，在形成玻璃 纖維復(fù)合材料時(shí)經(jīng)常使用的硅烷偶聯(lián)劑為氨基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧 基硅烷等。硅烷偶聯(lián)劑還可以用作填充塑料，改善填料在樹脂中的粘合性能與分散性能，

5、是無機(jī)填料與樹脂之間更為相容，改善了填充塑料的機(jī)械性能、抗氣候性能、電 氣性能等。使用方法為預(yù)先表面處理填料，或者直接填充到樹脂當(dāng)中去。硅烷偶聯(lián)劑作為連接有機(jī)材料與無機(jī)材料的分子橋，解決了一些材料無法粘 接的問題，如硅橡膠與金屬、硅橡膠與有機(jī)玻璃等。硅烷偶聯(lián)劑可以顯著提高這 些材料的粘接強(qiáng)度、抗氣候性能、抗水性、電氣性能等。硅烷偶聯(lián)劑可以作為涂 料的增粘劑表面處理骨架材料使其粘性增加更容易粘接無機(jī)材料與有機(jī)材料，硅 烷偶聯(lián)劑也可直接加入到粘接劑中，也可直接加入到高分子的材料中。2.3功能型硅烷偶聯(lián)劑的用法硅烷偶聯(lián)劑可預(yù)處理填料，在固體攪拌機(jī)中的填料表面噴灑功能性硅烷偶聯(lián) 劑，高轉(zhuǎn)速攪拌，使其分

6、散性能達(dá)到最佳，攪拌10-3min后，在120C條件下烘 干2h。硅烷偶聯(lián)劑水溶液調(diào)節(jié)pH后，充分?jǐn)嚢枋构柰樗芤撼尸F(xiàn)透明狀態(tài)，加入 玻璃纖維表面處理劑的其它成分，如成膜劑、表面活性劑、水、抗靜電劑。在充 分?jǐn)嚢韬螅瑖姙⒃诶z過程中的玻璃纖維上，干燥后除去多余的水溶液與水分。硅烷偶聯(lián)劑也可通過涂抹、刷、噴、浸漬等處理方法處理于幼處理的材料表 面，在室溫下烘干24h，或者在120C烘烤15min，完成晾干。氨基酸功能型硅烷偶聯(lián)劑的合成首先要把氨基酸引入到固定相表面，通過將氨基酸引入到硅烷偶聯(lián)劑上，再 與硅膠反應(yīng)來合成氨基酸固定相，而氨基酸是一種非常常見的親水物質(zhì)，和異氤 酸基的反應(yīng)合成氨基酸功能

7、偶聯(lián)劑，能制得高產(chǎn)率的氨基酸功能化硅烷偶聯(lián)劑。 氨基酸與異氤酸基的反應(yīng)為胺化反應(yīng)，進(jìn)而形成了氨基酸固定相。以異氤酸酯丙基三乙氧基硅烷為原料，與氨基酸發(fā)生胺化反應(yīng)，在冷凝管、 溫度計(jì)與攪拌器的三口燒瓶中反應(yīng)，加入氨基酸后，進(jìn)行加熱攪拌，加入異氤酸 酯丙基三乙氧基硅烷后在200C加熱回流反應(yīng)5.5h，冷卻過濾出去多余的氨基酸， 對(duì)濾液進(jìn)行減壓蒸餾。用此方法制備的氨基酸硅烷偶聯(lián)劑，方法簡(jiǎn)單，能夠較為明顯的降低生產(chǎn)成 本，且產(chǎn)量可達(dá)到70%的產(chǎn)率，產(chǎn)量相對(duì)較高，可用于氨基酸功能性硅烷偶聯(lián)劑 的大量生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，原料易得，非常適用于生產(chǎn)，顯著的改 善了實(shí)驗(yàn)條件。氨基酸功能型硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)

8、用功能型的硅烷偶聯(lián)劑在今天的應(yīng)用日益廣泛，產(chǎn)品供不應(yīng)求，價(jià)格昂貴。硅 烷偶聯(lián)劑同時(shí)含有親有機(jī)的碳官能團(tuán)和親無機(jī)的硅官能團(tuán)，能在無機(jī)與有機(jī)界面 之間形成分子架橋，從而起到化學(xué)增粘、增強(qiáng)、增容、改變復(fù)合材料性能的作用。 而氨基酸功能性硅烷偶聯(lián)劑出了具有硅烷偶聯(lián)劑的作用外，因其具備親水性的氨 基酸固定相，極性大，非常適合作合成親水固定相的反應(yīng)單體。因其產(chǎn)量高、生 產(chǎn)成本低，可用于企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)，有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，氨基酸功能性硅 烷偶聯(lián)劑已經(jīng)在塑料制品撓曲強(qiáng)度以及紡織工業(yè)的柔軟劑等方面具有十分顯著的 用途。此外，我國(guó)科學(xué)家通過氨基酸修飾的硅烷偶聯(lián)劑已經(jīng)取得了較大的突破， 黃長(zhǎng)根等人合成的N -乙

9、烯基芐基-N-氨乙基一 Y氨丙基多聚三甲氧基硅烷氫化 醋酸酯不僅僅具有良好的保濕型而且具有較好的表面均質(zhì)性，在有機(jī)以及無機(jī)溶 劑中都有較好的溶解性。此外，該類硅烷偶聯(lián)劑還能有效的避免傳統(tǒng)偶聯(lián)劑烘干 過程中產(chǎn)生的微爆炸現(xiàn)象?？偨Y(jié)隨著工業(yè)需求的不斷加大，目前現(xiàn)有種類的硅烷偶聯(lián)劑已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人 們需求。因此新型功能性的偶聯(lián)劑在產(chǎn)業(yè)上具有十分迫切的需求。為了緩解這一 現(xiàn)象，文章針對(duì)于氨基酸改性的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行探討，以期能夠系統(tǒng)的闡述氨基 酸型功能硅烷偶聯(lián)劑的基本信息以及作用機(jī)理。結(jié)果顯示，用此方法制備的氨基 酸硅烷偶聯(lián)劑，方法簡(jiǎn)單，能夠較為明顯的降低生產(chǎn)成本，且產(chǎn)量可達(dá)到70%的 產(chǎn)率，產(chǎn)量相對(duì)較高，可用于氨基酸功能性硅烷偶聯(lián)劑的大量生產(chǎn)，為氨基酸硅 烷偶聯(lián)劑的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了