N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的应用与有关研究

发布日期:2024/8/20 8:48:37

概述

N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷是一种有机物，化学式为C₈H₂₂O₂N₂Si，分子量为206.36，性状为无色透明液体。该物质为双官能偶联剂，可以增加有机材料对无机基底材料的粘接能力，还可用于二氧化硅和氨乙基丙基甲硅烷基、AEAPS等基团的衍生化反应。此外，基于N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的氨基键合功能，可以改善有机硅（分子）在纤维上的取向度，增加了对纤维的亲和力，赋予各种纤维超级柔软、滑爽、悬垂、抗静电、耐洗防皱等效果。

N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷.jpg

合成方法

关于N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的合成，主要步骤如下：甲基二氯硅烷和烯丙基氯为原料，合成中间体；将中间体投入三口圆底烧瓶中，在恒压滴液漏斗中装入无水甲醇，加热，在内滴加完甲醇，减压蒸馏收集88～92℃/2700Pa的馏份；在三口瓶加入乙二胺，装上回流冷凝管和恒压滴液漏斗，在恒压滴液漏斗中加入第二步产物，开动搅拌；加热，滴加第二步产物；将物料转入分液漏斗中，静止，体系分为两层，分去下层，上层减压蒸馏收集139～141℃/3300Pa的馏份，即为目的产品。上述合成方法简化了原有的生产工艺，原料利用率提高[1]。

应用

（1）乳化剂。以低摩尔质量，分子质量分布较窄的端羟基硅油和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为原料，在碱性催化剂KOH存在条件下经本体聚合制得氨基硅油，此种合成方法副反应少，氨基分布均匀。将合成产品乳化成微乳液，实验结果表明，较好的乳化条件是：乳化剂采用AEO-3和AEO-9复配，乳化温度为20℃[2]。

（2）环氧树脂涂料。文献公开了一种易拉罐专用改性水性环氧树脂涂料，其原料包括：改性水性环氧树脂乳液，聚酯树脂，聚碳酸酯，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，丙烯酸乳液，聚酰胺，酚醛树脂，聚四氟乙烯，纳米钛白粉，纳米氧化锌，纳米银，纳米碳酸钙，硫酸钡，海泡石粉，云母粉，流平剂，羟基乙纤维素，羧甲基纤维素，乙二醇，三乙二醇单丁醚，水。制备得到的改性水性环氧树脂涂料耐热性好，耐磨性，耐水性和抗菌性能优异，能满足易拉罐涂料的使用要求，且综合性能好[3]。

（3）水凝胶纱布。生物化工技术领域提供了一种防血液黏附的水凝胶纱布的制备方法，包括以下步骤：S1，在溶剂中加入单体和羟基硅油，充分搅拌乳化后得到均一的乳化溶液；加入光引发剂和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷并充分搅拌混合，得到凝胶前体溶液。其中，所述单体由第一单体和第二单体组成，所述第一单体包括丙烯酰胺，所述第二单体包括含双键的硅烷偶联剂；S2，将纱布浸泡在所述凝胶前体溶液中，对浸泡后的纱布进行光固化处理后制得防血液黏附的水凝胶纱布。所述水凝胶纱布保留了原纱布的柔软性和透气性，同时对水，蛋白和血液等溶液具有良好的防黏附效果[4]。

（4）农药领域中有一氟烯线砜和有机磷的杀线虫组合物可以N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷为原料合成。该药物解决了现有的农药在施药时润湿性差，表面张力大，不易在靶标生物叶面及根系上润湿铺展，使药效降低的问题。两个含硅的亲水基团伸向水中，两个含有苯环的疏水基团伸向空气或有机溶剂中，在农药粒子表面间产生障碍，阻止它们相互靠近而产生凝聚，润湿铺展在靶标生物叶面及根系上，从而达到了降低表面张力提高药效的目的[5]。

有关研究

氨基硅烷偶联剂（如N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷）是最常用硅烷偶联剂之一，多样化氨基功能基团使其具有独特的物理化学性质，广泛应用于涂料，胶粘剂，新材料制备等领域。研究通过溶胶凝胶技术，将氨基硅烷偶联剂用于底涂剂增粘剂和硅基纳米荧光材料的设计与应用研究，系统研究氨基硅烷偶联剂协同提高底涂剂粘接性能和硅基纳米荧光材料的应用及作用机理，研究内容主要包括两部分：

(1)研究底涂剂成膜剂及增粘剂的较优配比，考察了在底涂剂中添加氨基硅烷偶联剂作为增粘剂后，底涂剂粘接性能的变化及固化过程机理。有关研究表明N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷可较大提升底涂剂的粘接性能，最优添加份数为0.83份。通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)研究了添加氨基硅烷偶联剂的底涂剂固化过程，考察了随固化时间表面形貌及化学键的变化规律。研究结果表明，氨基的碱性催化作用可以促进界面水解交联反应，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的双烷氧基结构可以促进底涂剂在基材表面形成平面网状结构，从而共同提升底涂剂的粘接性能。

(2)利用两种氨基硅烷偶联剂3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷分别与无水甲酸在无水条件下合成荧光材料，并通过对比不含硅氧烷结构的氨基类化合物(N-丁基乙二胺)的反应过程来协同考察材料的荧光机理及氨基硅烷偶联剂与甲酸的反应机理。通过改变3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷与无水甲酸水热条件下的反应条件，产物适宜的激发波长和稀释倍数，探究了水热法的较优合成条件。研究结果表明硅烷物质与无水甲酸在摩尔比为1:3的条件下，190℃反应3h得到的产物荧光强度较强。随着激发波长的红移，产物的最大发射波长会发生红移，在激发波长为370 nm时产物最大发射波长为455 nm，并且随着产物释倍数的增加，产物水溶液荧光强度会先增强后减弱，荧光产物具有一定的荧光聚集猝灭效应；研究了3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-丁基乙二胺与无水甲酸的摩尔比为1:3，在190℃加热3h反应后得到产物的荧光强度(PL)，量子产率(QY)和荧光寿命都优于无硅荧光材料。研究结果表明，含氨基功能基团是荧光性能的主要来源，硅氧烷反应产物中的硅氧缺陷对材料的荧光性能具有增强作用，3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷与无水甲酸制得的产物具有最优的荧光性能。