三甲氧基硅烷季铵盐的合成工艺研究
2007 年 11 月
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化学技术与发展VOI．36No．11
2007 年 11 月
三甲氧基硅烷季铵盐合成工艺研究
苏小明，钟宏，余欣阳（中南大学化工学院，湖南长沙410）
吣3)
摘要：有机硅季铵盐是一种阳离子可聚合表面活性剂，也是一种优良的抗菌整理剂。
以三甲氧基硅烷、12/14叔胺为原料，以碘化钾为催化剂，经一步反应直接合成三甲氧基硅烷季铵盐。
考察了试剂用量、原料配比、反应时间、温度、溶剂对反应的影响，最佳反应条件为：乙醇为溶剂，反应温度
反应温度控制在60℃，通入氮气保护反应39小时，叔胺：硅烷：催化剂的配比为1：1：0.01，在此条件下产品收率可达92％。
关键词：三甲氧基硅烷季铵盐；}氯丙基三甲氧基硅烷；叔胺；转化率
中图分类号：TQ423.121 文献标识码：A 文章编号：1671.9 帅5（2007）n.0009.03
有机硅季铵盐是一种新型阳离子表面活性剂，该反应是典型的双-2亲核取代反应。
等研究了有机硅季铵盐在赋予织物优异抗菌性能方面的反应。他们认为，这类反应中的溶剂
添加本剂后，还能使织物具有良好的吸水性和吸汗性、柔软性、平整性，催化剂的作用十分显著。添加无机碘化物
能提高润滑性、回弹性、抗静电、抗污染等，是反应速度快的季铵盐。无毒、无害、高效、安全
全能柔软抗菌整理剂，1.2主要原料及仪器
广泛应用于纺织、日化等行业[11J.主要原料：}氯丙基三甲氧基硅烷（工业品），
目前国内使用的有机硅季铵盐抗菌整理剂多为12/14叔胺(工业品)和KI(分析纯)。
进口。使用户使用时不增加生产成本。试验仪器：集热恒温加热磁力搅拌器、旋转蒸发仪
因此我们利用低成本的资源作为原材料，研发和生产高品质的吹风机、循环水多用真空泵、电子天平、pH计。
抗菌整理剂的用量在实际生产中具有重要意义[. qJ. 1.3三甲氧基硅烷季铵盐的合成方法[lo]然而，目前
有机硅季铵盐的研究起步较晚，进展缓慢，国内多采用硅烷、叔胺、碘化钾、溶剂按一定比例添加的方法制备而成。
本试验将12氯丙基三甲氧基硅烷和12氯丙基三甲氧基硅烷置于配备温度计、磁力搅拌棒、冷凝装置的三口烧瓶中。
以十四叔胺为原料，碘化钾为催化剂。
通入氮气保护控制温度，反应时间不少于
抓住
合成三甲氧基硅烷季铵盐，使反应路线更简单
37h.产物经真空过滤后减压蒸馏，得到淡黄色粘稠液体
方便，操作简单。更适合工业化生产【7qj.
身体产品。
1.4 烷氧基硅季铵盐活性含量测定原理
1 实验部分
烷氧基硅基季铵盐阳离子活性物质及溴酚蓝指示剂
该试剂溶于氯仿，变蓝，加入四苯硼钠。
将标准溶液摇匀，将四苯硼钠与烷氧基硅基季铵盐混匀。
溴酚蓝反应生成的物质进入水相，使
蓝色在氯仿中消失。
1.5 用溴化物定性分析烷氧基硅烷季铵盐阳离子
采用酚蓝法鉴别阳离子表面活性剂，并测定产物
化合物的阳离子性。调节含w（季铵盐）的样品溶液至1％。
『PP]+
调节至 pH = 7.0 ± 0.5，然后测量 10
n1
tc，（溴酚蓝）
-I% 如17吼嘴叶-嘎嘎Ia-
= 0.002%水溶液在试管中，加入2至5滴上述
L 哪 O 咆哮
样品溶液。如果氯仿层溶液呈深蓝色，则表示有阳离子。
作者简介：苏小明（1983-），女，山东五莲人，研究生，B. ： @163。
联系方式：**(1961-)，男，浙江龙泉人，教授，博士生导师，主要从事环境与化学工程研究与教学。
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收到日期：—23
万方数据
10化工技术与发展第36期
卷材中的有机物含量（转化率）。
硫氰酸钾催化剂用量对产品转化率的影响
2 结果与讨论
n(硅烷):n(叔胺):n(Ⅺ)转化率/%
2.1三甲氧基硅烷季铵盐性能指标
1tl:1:0.0567.1
表1为季铵盐的性能指标。
1.1:1:0.0187.63
1N,2-二甲基-N-十二烷基/+四烷基氨基丙基硅烷季盐
性能指标
1.1:1:0.0264.2
项目指标由表2可知，当催化剂用量与原料用量相等时
外观：琥珀色油状液体
摩尔比为n(硅烷):n(叔胺):n(KI)=1.1:1:0.01
产品有效成分≥60%
可取得最佳的转化率。
2.2.3 原料配比对产品转化率的影响
pH值7.0～9.0
表3为原料配比对产品转化率的影响。
储存稳定期：半年
以乙醇为溶剂，反应温度控制在80℃，反应时间为
之间
水溶性 可与水以任意比例混溶
39h。氮气保护。用四苯硼酸钠标准溶液测定
2.2 反应条件对反应的影响产物中芳香族物质的含量(转化率)o。
2.2.1 反应时间对产物转化率的影响
原料配比对产品转化率的影响
以1-氯丙基三甲氧基硅烷与12/14叔胺为原料n(硅烷):n(叔胺):n(KI)转化率/%
该材料以无水乙醇为溶剂，碘化钾为催化剂制成。
3：87.63
考察反应条件为：n（硅烷）：n（叔胺）：n（KI）=1.1：1：0.01。
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我们的帆船印花。65
反应时间对产物转化率的影响如图1所示。
从表3可以看出，当n(硅烷):n(叔胺):n(KI)
=1:1:0.01时,可获得92%的最佳转化率。
彭
2.2.4 溶剂类型对产物转化率的影响
剪下
表4显示了溶剂类型对产品转化率的影响。
圆柱
模具原料配比为n(硅烷):n(叔胺):n(KI)=1.1:1:
转变
0.01.使用不同的溶剂。控制各溶剂沸点的温度。
回流，反应时间为39h。氮气保护，反应完成后
以四苯硼酸钠标准溶液观察产品的颜色并测定其活性。
性物质含量（转化率）。
。
表4 溶剂类型对产物转化率的影响
响应时间与 ll 相同
该产品不会去除溶剂和催化剂
反应时间对产物转化率的影响
实验表明，随着反应时间的增加，目标产物
硅季铵盐含量继续增加，反应体系将
出现平台，反应40h后产率基本不变，产物为琥珀色
颜色。
2.2.2碘化钾催化剂用量对产品转化率的影响
表2为碘化钾催化剂用量对产品转化率的影响，试验结果表明，在上述反应条件下，以乙醇为溶剂。
实验中n（硅烷）：n（叔胺）=1.1：1，以乙醇为溶剂反应效果最好，不用溶剂反应效果最差。
反应温度控制为37℃，反应时间为39h，氮气吹扫产物在转化率、色泽、刺激性、毒性等方面明显优于未吹扫产物。
采用四苯硼酸钠标准溶液测定产品中的活性物质。
它比其他几种都要好。
万方数据
第11期 苏小明等：三甲氧基硅烷季铵盐的合成研究
2.2.5反应温度对产品转化率的影响氧化导致颜色变深，需采用高纯度氮气保护或加入抗氧化剂。
实验研究了以乙醇为溶剂，原料配比n剂和自由基清除剂对叔胺（硅
烷烃):n(叔胺):n(KI)=1.1:1:0.01，反应时间为过程。有利于得到较高纯度的产品，使产品具有较浅的
39h，氮气保护下。反应温度对反应物的颜色有影响。
采用四苯硼酸钠标准溶液测定产物的活性。参考文献：
[1] 丁旭伟, 徐蕾. 有机硅防霉剂在纤维制品卫生整理中的应用
反应温度对产物转化率影响的研究[A].第98届全国有机硅学术交流会论文集[C].杭州
状态：
1998．229．温度／℃转化率／％
[2] 姜建祥, 周禹鹏, 姚跃飞. 有机硅抗菌剂三乙氧基癸酸
60 72．
八烷基有机硅季铵盐抑苗性能研究[A].98中国有机
∞ 87.63
硅学术交流会议论文集[Cc].杭州:1998,241.
90 76．0 [3] 刘少杰.有机硅抗菌剂sruA~nol的抗菌性能研究
[J].有机硅材料.1996.(4):6.
110 71．3
。
[4]刘少杰,石晓华,李干佐等.有机硅季铵化合物的应用
130 70．2
展望[J].有机硅材料.1998.(4):6.
实验表明，在100℃时产量达到最高，且持续上升。
[5] Ar d J sabia. M. 600 cme的笔触
和
ph 葡萄酒转
piope coin∞of mb 硝酸盐 b 消息 bric bllm 出感谢 th 幽oDm 表面 ly-
温度过高，产量会下降。
IIm[J]. T. Qm. 1995, 27(9): 79.
物质的氧化和分解。
【6】M由%B珊.L砖组成,a—.Plodu称为∞af直bdq曲线女.
3 结论 4
nary mnium o pamds[P]. ,1989．
[7]，B^ESD R．曲巴丁I二氧化硅葡萄糖柚mHi Pahl田江拉I基金会．
（1）以1,2-丙基三甲氧基硅烷和12/14叔胺为无限离子池[P]。美国，1粥2。
以碘化钾为原料,采用一步反应直接合成三种[8]肖利平.抗菌有机硅整理剂的合成及应用[D].
甲基氡硅烷季铵盐的最佳反应条件为：乙醇为溶剂，
安:西北轻工业大学,2001.
反应温度控制在
80℃，氮气保护，反应39h，叔胺：
[9] 安秋凤, 肖丽萍, 黄玲. 季铵硅烷的合成及应用
硅烷：催化剂为1：1：0.01。在此条件下，产品产率可达
[J].有机硅材料，2003.(4):16-19.
达92%，产品为琥珀色油状液体。
[10] Abra}Iam MH． &1bsⅡtLl Stone∞at s cⅡb∞．
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（2）叔胺是路易斯碱，三甲氧基氯丙基硅烷
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在极性质子溶剂中形成的碳离子的稳定性比非质子溶剂中更高。
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溶剂性高，溶剂极性大，有利于稳定性和
c妇ls∞（B),197l,2打开308．
因此，在类似条件下，使用乙醇作为溶剂。
[1l]张继邦.季铵盐纺织助剂的定性与定量分析[j1.
集成度高，综合科学技术学报，2D02，（5）：48.51。
（3）反应过程中，长时间的高温条件会导致产物
的
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2016年世界卫生组织（WHO）全球卫生报告指出了92%的病例。
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