一種用負(fù)載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法及制備該負(fù)載型鉑催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用負(fù)載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法及制備該負(fù)載 型鉑催化劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全氟烷基氟硅烷具有良好的防水防油防污性能，廣泛應(yīng)用于玻璃行業(yè)、汽車行業(yè)、 電子、特種表面涂層處理領(lǐng)域，具有良好的抗指紋、抗污、抗霧性能。目前常用的防水劑主要 是水性結(jié)晶型滲透防水劑和有機硅防水劑等，水性結(jié)晶型防水劑價格昂貴，而有機硅防水 劑，其滲透性及堵塞較大毛細(xì)孔的能力難以滿足工程的需要。全氟烷基氟硅烷中既含氟又 含娃，結(jié)合了有機氟和有機硅的性能，具有低表面張力、耐溶劑和耐化學(xué)性能等特點，比普 通的防水劑具有更好的憎水、憎油性能。
[0003] 專利CN101701023A公開了一種氟硅烷的合成方法，該方法采用全氟烷基碘和帶 乙烯基硅氧烷先進(jìn)行雙鍵上的加成，然后用還原劑進(jìn)行還原脫碘。該方法雖然操作簡單，但 是在還原步驟需要用到有機錫催化劑，有機錫毒性大，對環(huán)境危害嚴(yán)重。
[0004] 專利CN102070662A也公開了一種氟硅烷的合成方法，采用全氟烷基乙烯和全氟 烷基乙基碘為原料，與含氫硅烷進(jìn)行硅氫加成，以氯鉑酸和氯化鈀為催化劑。該方法合成簡 單，收率高，但是使用的貴金屬鉑和鈀催化劑不可以回收重復(fù)利用，廢料不好處理，流失到 環(huán)境中，對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種具有良好的防水、防油、防污性能的 全氟烷基乙基硅烷的制備方法及制備該負(fù)載型鉑催化劑的方法。該制備方法具有如下優(yōu) 點：（1)克服了以往硅氫加成需要高溫高壓苛刻條件的缺陷，反應(yīng)可以在較溫和的條件下 進(jìn)行，操作安全；（2)反應(yīng)收率高；(3)還克服了以往催化劑無法重復(fù)利用的缺陷，負(fù)載型鉑 催化劑可以重復(fù)利用五次以上，且收率沒有明顯降低；(4)催化劑的重復(fù)利用，大幅度降低 了成本，同時減少環(huán)境的污染。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種用負(fù)載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法，包括以下制備過程：
[0008] (1)先在反應(yīng)瓶中加入全氟烷基乙烯，再加入催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，最后將它們攪 拌均勻，催化劑為負(fù)載型鉑催化劑，負(fù)載型鉑催化劑包括硅膠負(fù)載鉑、三氧化鋁負(fù)載鉑及活 性炭負(fù)載鉑，催化反應(yīng)所需的催化劑為硅膠負(fù)載鉑、三氧化鋁負(fù)載鉑及活性炭負(fù)載鉑的一 種；
[0009] (2)在反應(yīng)瓶中連續(xù)滴加氫硅烷，與此同時對反應(yīng)液進(jìn)行攪拌處理，并控制滴加的 時間為〇. 5~Ih ;
[0010] (3)在加料結(jié)束后，使全氟烷基乙烯和氫硅烷在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，控制反 應(yīng)溫度為10~180°C，反應(yīng)時間為1~8h ;
[0011] (4)在反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，通過過濾處理得到濾渣和濾液，濾渣為負(fù)載型鉑 催化劑，濾液為反應(yīng)粗產(chǎn)物；
[0012] (5)將反應(yīng)粗產(chǎn)物濾液進(jìn)行精餾處理，最后得到產(chǎn)物全氟烷基乙基硅烷。
[0013] 優(yōu)選后，硅膠負(fù)載鉑中鉑的負(fù)載量為0. 5~1. 5%，三氧化鋁負(fù)載鉑中鉑的負(fù)載量 為0.5~1.5%，活性炭負(fù)載鉑中鉑的負(fù)載量為0.5~1.5%。
[0014] 優(yōu)選后，全氟烷基乙烯和氫硅烷的加料摩爾比為I : (1~4)。
[0015] 優(yōu)選后，負(fù)載型鉑催化劑以質(zhì)量計鉑的用量，負(fù)載型鉑催化劑為總反應(yīng)物的質(zhì)量 的 10 ~50ppm。
[0016] 優(yōu)選后，負(fù)載型鉑催化劑濾渣經(jīng)過烘干處理，重新得到負(fù)載型鉑催化劑，使負(fù)載型 鉑催化劑可以進(jìn)行重復(fù)利用，負(fù)載型鉑催化劑重復(fù)利用的次數(shù)為5次。
[0017] 優(yōu)選后，反應(yīng)溫度為40~120 °C。
[0018] 優(yōu)選后，連續(xù)滴加氫硅烷的時間控制為lh。
[0019] 一種制備該負(fù)載型鉑催化劑的方法，包括以下步驟：
[0020] (1)先在反應(yīng)瓶中投入有機溶劑，有機溶劑為異丙醇或者四氫呋喃；
[0021] (2)然后在有機溶劑中加入氯鉑酸，將它們攪拌均勻；
[0022] (3)接著加入負(fù)載型載體，將其與上述有機溶劑和氯鉑酸攪拌均勻，得到懸濁液， 并將懸濁液靜置24h ;
[0023] (4)待靜置24h后，在120°C下烘干，最后得到負(fù)載型鉑催化劑。
[0024] 優(yōu)選后，溶劑為異丙醇或者四氫呋喃，氯鉑酸與溶劑的質(zhì)量比為1 : 5。
[0025] 優(yōu)選后，負(fù)載型載體為載體硅膠、三氧化鋁或活性炭
[0026] 由于采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：
[0027] 本發(fā)明為一種用負(fù)載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法及制備該負(fù)載型 鉑催化劑的方法，由于采用了負(fù)載型鉑催化劑，反應(yīng)條件溫和，收率高，且催化劑可以重復(fù) 利用，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本，防止了環(huán)境污染。負(fù)載型鉑催化劑為硅膠負(fù)載鉑、三氧化鋁負(fù) 載鉑或活性炭負(fù)載鉑的一種，其它載體難以達(dá)到本發(fā)明的效果。其中鉑的負(fù)載量為〇. 5~ 1. 5 %，負(fù)載量過低，影響催化效果；負(fù)載量過高，影響鉑在載體上的分散性，進(jìn)而對催化性 能產(chǎn)生不良的影響。全氟烷基乙烯與氫硅烷的加料摩爾比優(yōu)選為I : (1~4)，過低或過高 都影響最終的轉(zhuǎn)化率。負(fù)載型鉑催化劑以質(zhì)量計鉑的用量，負(fù)載型鉑催化劑為總反應(yīng)物的 質(zhì)量的10~50ppm。用量過少會導(dǎo)致催化效率下降，用量過多催化效率也不會進(jìn)一步提高 催化效率，但卻增加了鉑用量，不僅提高了成本，造成了資源浪費，而且還容易污染環(huán)境?？?結(jié)得出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該制備方法具有如下優(yōu)點：
[0028] (1)克服了以往硅氫加成需要高溫高壓苛刻條件的缺陷，反應(yīng)可以在較溫和的條 件下進(jìn)行，操作安全；
[0029] (2)反應(yīng)收率高；
[0030] (3)克服了以往催化劑無法重復(fù)利用的缺陷，負(fù)載型鉑催化劑可以重復(fù)利用五次， 且收率沒有明顯降低；
[0031] (4)催化劑的重復(fù)利用，大幅度降低了成本，同時減少環(huán)境的污染。
【具體實施方式】
[0032] 一種用負(fù)載型鉑催化劑制備全氟烷基乙基硅烷的方法，選用全氟烷基乙烯和氫硅 烷為主要原料，負(fù)載型鉑為催化劑，通過在反應(yīng)瓶中反應(yīng)得到全氟烷基乙基硅烷，其主要反 應(yīng)路線如下：
[0034] 式中Rf為全氟烷基，RU R2、R3可以相同或不同，分別表示烷基、羥基、可水解基團(tuán) 或鹵素等，其中至少含有一個羥基或可水解基團(tuán)。
[0035] 具體包括以下制備過程：
[0036] (1)先在反應(yīng)瓶中加入全氟烷基乙烯，再加入催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，最后將它們混 合攪拌均勻；
[0037] (2)在反應(yīng)瓶中連續(xù)滴加氫硅烷，與此同時對反應(yīng)液進(jìn)行攪拌處理，并控制滴加的 時間為0. 5~lh，連續(xù)滴加氫硅烷的時間優(yōu)選控制為lh，其中控制全氟烷基乙烯和氫硅烷 的加料摩爾比為I : (1~4);
[0038] (3)在加料結(jié)束后，使全氟烷基乙烯和氫硅烷在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，控制反 應(yīng)溫度為10~180°c，反應(yīng)溫度優(yōu)選為40~120°C，反應(yīng)時間為1~8h ;
[0039] (4)在反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，通過過濾處理得到濾渣和濾液，濾渣為負(fù)載型鉑 催化劑，濾液為反應(yīng)粗產(chǎn)物；
[0040] (5)先將負(fù)載型鉑催化劑濾渣經(jīng)過烘干處理，重新得到負(fù)載型鉑催化劑，使負(fù)載型 鉑催化劑可以進(jìn)行重復(fù)利用，負(fù)載型鉑催化劑重復(fù)利用的次數(shù)為5次；再將反應(yīng)粗產(chǎn)物濾 液進(jìn)行精餾處理，最后得到產(chǎn)物全氟烷基乙基硅烷。
[0041] 催化劑為負(fù)