概述
γ-氨基丙基三乙氧基硅烷簡(jiǎn)稱KH-550，英文名稱：(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane,分子式：C9H23NO3Si，沸點(diǎn):217℃,折射率:1.420 4,密度:0.938~0.945 5g/cm3,含量:≥96.0%，無色透明液體，可溶于水和有機(jī)溶劑。在水中水解，呈堿性。丙酮、四氯化碳不適宜做稀釋劑?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式如下圖所示：
制備方法[1]
方法一：
一般采取γ-氯丙基三乙氧基硅烷和氨按照1:20左右的摩爾比，在壓力5.5～9.0MPa，90℃左右，胺化反應(yīng)6～10小時(shí)，分離去除副產(chǎn)物NH4Cl，再對(duì)濾液進(jìn)行減壓蒸餾得到產(chǎn)品。
方法二：
（1）胺化反應(yīng)∶真空條件下將溶有催化劑（異丙醇鋁和苯基二乙醇胺）的甲苯溶液，γ-氯丙基三乙氧基硅烷加入反應(yīng)釜中，在攪拌狀態(tài)下加入氨后，將反應(yīng)釜內(nèi)物料升溫至60～70℃，反應(yīng)壓力為0.5～3MPa，反應(yīng)4～7h;
（2）過濾分離∶胺化反應(yīng)完畢后，過濾分離除去副產(chǎn)物，濾液打入蒸餾釜;
（3）蒸餾提純;蒸餾釜頂部溫度≥102℃后，將蒸餾釜內(nèi)物料溫度≤80℃，減壓蒸餾的真空度≥0.099MPa，減壓蒸餾后得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其特征在于;步驟（1）中所述溶有催化劑的甲苯溶液是將2～11重量份的異丙醇鋁和1～9重量份的苯基二乙醇胺，加入700～900重量份的甲苯中，并充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蛑瞥傻娜軇┤芤?。步驟（1）中所述γ一氯丙基三乙氧基硅烷的加入量為900～1200重量份;氨的加入量為425～700重量份。步驟（1）中所述反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度升溫至60～65℃。所述步驟（3）中在蒸餾提純前首先對(duì)溶劑和前餾分進(jìn)行分別蒸餾回收，所述溶劑的蒸餾回收在常壓下進(jìn)行，反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度≤111℃;當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度≥111℃后，對(duì)前餾分進(jìn)行蒸餾回收，所述前餾分的蒸餾回收在真空度≥0.092MPa，反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度為112～150℃之間，且反應(yīng)釜頂部溫度為96～102℃時(shí)進(jìn)行。步驟（3）中所述蒸餾釜內(nèi)物料的減壓蒸餾采用真空刮板薄膜的蒸餾方式，所述真空刮板薄膜是利用高速旋轉(zhuǎn)將液體物料分布成均勻薄膜并在真空條件下進(jìn)行蒸餾。步驟（1）中，反應(yīng)釜內(nèi)物料的升溫時(shí)間在2小時(shí)內(nèi)。步驟（2）中，胺化反應(yīng)完成后，將反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度降至≤55℃，回收未反應(yīng)的氨。
應(yīng)用前景
1.γ-氨丙基三乙氧基硅烷是一種重要的氨烴基硅烷，具有兩種功能團(tuán)，即氨基和乙氧基。其中三個(gè)可水解基團(tuán)（乙氧基），在反應(yīng)中先水解生成硅醇，由于硅醇不穩(wěn)定，極易與無機(jī)物或金屬表面的羥基結(jié)合脫水，從而與無機(jī)物或金屬結(jié)合起來。氨基上帶有兩個(gè)活潑氫可以和各種聚合物發(fā)生反應(yīng)，從而通過化學(xué)鍵將兩種性質(zhì)完全不同的材料緊密的結(jié)合起來。KH-550的用途廣泛，它可作為一種優(yōu)良的玻璃纖維處理劑、優(yōu)異的粘結(jié)促進(jìn)劑、樹脂的填料添加劑等，被廣泛應(yīng)用于玻璃鋼、涂料、鑄造、塑料、粘合劑、密封膠、紡織印染等各行各業(yè)中。[1]
2.近幾年來，隨著對(duì)KH-550應(yīng)用性能研究的深入，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到催化劑制備、電子電器材料工業(yè)、光譜干版行業(yè)、介孔材料等學(xué)科和行業(yè)。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)H-550的質(zhì)量提出了不同的、更高的要求，尤其是對(duì)雜質(zhì)的品種以及含量等。某些行業(yè)對(duì)質(zhì)量要求尤為苛刻，去底層涂布工藝是國外70年代科技干版涂布加工過程中的一項(xiàng)新工藝，國外已有文獻(xiàn)介紹，美、日、比等國已應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。去底層涂布工藝的關(guān)鍵設(shè)計(jì)就是利用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑KH-550在水解反應(yīng)后所具有的較強(qiáng)的共價(jià)鍵作用以提高科技干版乳劑涂層的濕牢固度。通過一個(gè)氨丙基和三個(gè)乙氧基兩種活性基團(tuán)在光譜干版的兩種親合能力很差的鹵化銀·明膠感光乳劑涂層與支持體玻璃的界面間形成化學(xué)鍵，使之偶聯(lián)起來。含量高的KH-550溶液采用靜置處理的方法就能夠有效抑制光譜干版乳劑的灰霧，若純度低則出現(xiàn)涂層的濕牢固度較差，極易產(chǎn)生涂層的脫落（脫膜）、畸變等現(xiàn)象。[1]
3.對(duì)超高相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙烯（UHMWPE）凍膠纖維在萃取階段進(jìn)行表面處理，經(jīng)干燥、超拉伸制得表面改性UHMMPE纖維，改性后纖維表面引入了極性基團(tuán)，使用高純度KH-550對(duì)UHMWPE纖維的表面改性效果。采用雜質(zhì)含量低于1wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550溶液處理后，纖維與環(huán)氧樹脂間的界面剪切強(qiáng)度提高了87.8%，纖維的斷裂強(qiáng)度和模量分別提高了6.9%和32.6%，使用雜質(zhì)含量高的KH-550產(chǎn)品則效果很差。[1]
4.改性水性聚氨酯
以甲苯二異氰酸酯、聚醚二醇、2,2-二羥甲基丙酸等為原料合成了聚氨酯預(yù)聚體,通過3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)封端與乳化制備了交聯(lián)型水性聚氨酯。對(duì)所制水性聚氨酯的性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:KH550能顯著改善水性聚氨酯的耐水性以及硬度等.當(dāng)KH550質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%時(shí),水性聚氨酯的綜合性能較好,硬度為2H。[2]
5.以無水乙醇為溶劑、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)為修飾試劑、醋酸為催化劑,采用浸泡法,對(duì)生物芯片玻璃基片表面進(jìn)行了氨基硅烷化修飾,得到了一種基片表面氨基修飾的制備方法。著重研究了制備過程中浸泡時(shí)間、APTES的濃度、酸處理的時(shí)間和羥基化的時(shí)間對(duì)基片噪聲的影響。通過對(duì)以上工藝參數(shù)的逐步優(yōu)化,基片噪聲逐漸減小,最小值為193。通過對(duì)修飾條件下得到的基片進(jìn)行DNA點(diǎn)樣和雜交測(cè)試可知,此方法制備得到的基片能夠有效結(jié)合基因探針,且雜交清洗后信號(hào)強(qiáng)度可達(dá)17000以上,信噪比在110以上。由X射線光電子能譜分析可知,采用浸泡法可以獲得表面氨基修飾的生物芯片基片。最后通過對(duì)修飾前后基片透過率的比較可知,修飾過程對(duì)透過率影響很小,且透過率在91％以上,從而保證了后續(xù)雜交信號(hào)與微陣列噪聲檢測(cè)的準(zhǔn)確性。[3]
參考文獻(xiàn)
[1]張中法.γ-氨丙基三乙氧基硅烷的合成方法:CN101768180A[P].2010.
[2]鮑亮,徐洪耀,吳振玉,等. 3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性水性聚氨酯的研究[J]. 高分子材料科學(xué)與工程,2007,23(2):250-253. DOI:10.3321/j.issn:1000-7555.2007.02.062.
[3]余良春,陳奇,郎美東,等. 生物芯片表面氨基硅烷化修飾[J]. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2012,28(5):953-958.