3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的应用与制备

3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷也叫γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，对应国外牌号 ：Z-6033(道康宁), KBM-502(日本信越)；Dow Corning Z-6033，ShinEtsu KBM-502。

应用

3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷作为偶联剂。其单个分子含有甲基丙烯酰氧基官能团和甲氧基，其反应性不同。它将有机材料与无机材料结合在一起。3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷通常以稀水溶液的形式使用。它对聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、不饱和聚酯和过氧化物交联三元乙丙橡胶非常有效。对聚碳酸酯、硫交联EPM、丙烯酸、邻苯二甲酸二烯丙酯、聚碳酸酯和聚氨酯也有效。当它用于无机材料的表面处理以促进无机材料与有机材料之间的粘合时，它的作用是与树脂形成化学键，与树脂形成氢键，提高树脂的润湿性和混溶性。用于制造高度耐候的涂料。也用作硬涂层材料的原料。

3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷作为偶联剂带有甲基基团，使其活性强于3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，进而表现出优异的性能，可以作为交联剂和补强剂，用于玻璃纤维、填料、不饱和聚酯复合材料和接枝共聚等，不仅可以提高玻纤和复合材料的机械强度和电气性能，改善电线电缆行业消耗因子及比电感容抗；另一方面，利用3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷中甲基丙烯酰氧基的可聚合性，通过接枝共聚提供优异的粘合力和耐久性。

常用的硅烷偶联剂有γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯氧丙基三甲氧基硅烷（KH570）、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷（KH571）等。γ-甲基丙烯氧丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷都含有碳-碳双键，可用作改性水性丙烯酸树脂的共聚单体。由于烷氧基硅烷的硅醇基团活性高，必须避免过早的水解和交联反应，以获得稳定的乳胶。3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷是更好的共聚单体选择，其末端基团是异丙氧基，这使3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷具有更大的空间位阻，并导致较低程度的过早水解和交联。Liu等使用3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和丙烯酸单体制备了核壳丙烯酸乳液。实验表明，3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷可以大大改善树脂的疏水和疏油性能。

Zhuanghua Yu通过晶种乳液聚合成功合成了衣康酸和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷改性的水性丙烯酸树脂。结果表明，改性单体衣康酸和3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷成功连接到聚合物的主链上，树脂中的活性官能团（如羧基和硅羟基）发生交联反应。衣康酸不仅是一种功能性单体，在体系中引入亲水性羧基以提高乳液的稳定性，而且还是一种交联单体，可以提高树脂的交联密度，改善树脂性能。3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷用作交联单体，通过在涂层中引入 Si-O-C 和Si-O-Si来提高涂层的性能。^[1]

研究人员采用绿色水溶剂法通过3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷作为偶联剂对羟基封端的PDMS（聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜具有较高的稳定性和选择性，是当前使用最广的渗透汽化膜。）进行功能化修饰，其固化速率较传统热交联方法提高了三个数量级。^[2]

文献报道一种针对 PDMS 自由基/阳离子杂化光聚合策略，其中甲基丙烯酸酯和环氧基同时功能化的PDMS（ME-PDMS） 通过桥接 3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷（单体 1）和 3-缩水甘油氧基氧丙基（二甲氧基）甲基硅烷（单体 2）与 PDMS 来制备。^[3]

制备

3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的合成工艺路线主要有：1)甲基丙烯酸钠与3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷进行反应得到3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的缩合法；2)甲基二甲氧基硅烷硅氢加成法；3甲基二氯硅烷硅氢加成酯化法。现有的以缩合法制成3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的反应温度较高，催化剂的活性不高，且容易产生歧化反应得到副产物，产率不高；并且以甲基二甲氧基氢硅烷或甲基二氯硅烷作为原料合成3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的难度大。

孙佳丽报道一种3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的制备方法：预先将阻聚剂溶解于DMF中，在合成釜预热至50℃~60℃时加3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷和DMF，缓慢升温至90℃~100℃时投入季磷盐催化剂和钠盐，搅拌均匀，于110℃～120℃保温50min～60min；得到的产物经降温后导入离心机进行过滤，得到3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷粗品与钠盐；钠盐进行干燥、包装,粗品进行粗蒸回收DMF后，导入精蒸釜减压蒸馏收集产品。^[4]

参考文献

[1] Yu Z, Yan Z, Zhang F, et al. Waterborne acrylic resin co-modified by itaconic acid and γ-methacryloxypropyl triisopropoxidesilane for improved mechanical properties, thermal stability, and corrosion resistance[J]. Progress in Organic Coatings, 2022, 168: 106875. 

[2] Si Z, Li J, Ma L, et al. The ultrafast and continuous fabrication of a polydimethylsiloxane membrane by ultraviolet‐induced polymerization[J]. Angewandte Chemie, 2019, 131(48): 17335-17339. 

[3] Li Q, Yang S, Zhan P, et al. Photopolymerized Fabrication Method for PDMS Pervaporative Membranes[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2023, 62(44): 18637-18646.

[4] 孙佳丽,邱小魁,陈峰,等.一种γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷的制备方法[P].安徽省:CN201910761921.2,2019-11-19.