聚丙烯中三种外给电子体的合成

张宇婷，王益民，耿化梅

(兰州石化职业技术学院 应用化学工程学院，甘肃 兰州 730060)

为了生产更高等规度，更高熔融指数的聚丙烯[1]，我们需要选择效果更好的外给电子体来配合生产聚丙烯[2]。因此，本试验主要合成了三种外给电子体，并且对这些外给电子体进行了分析检测，在制备异丁基环己基二甲氧基硅烷(IBCHDMS)，正丙基三甲氧基硅烷(NPTES)和正丙基三乙氧基硅烷(NPTMS)这三种外给电子体的时候时，当反应温度在55 ℃，反应时间4h，pH值为7的时候，IBCHDMS的产率最高。在温度45 ℃，pH=8，反应时间4h的时候，NPTMS产率最高。在温度50 ℃，pH=7，反应时间2h的时候，NPTES产率最高。

1 实验部分

1.1 实验试剂

氯代环己烷(分析纯)、异丁基三甲氧基硅烷(分析纯)、正丙基三氯硅烷(分析纯)、氯代烷(分析纯)，Mg粉，2-氯丙烷，氮气，乙醇，甲醇，甲醇钠，乙醇钠，邻苯二甲酸、硫酸。

1.2 实验仪器

气相色谱仪FL9720福立公司、微量水分测定仪、固液萃取仪TC-HL802、紫外可见光光度。

1.3 实验方法

1)合成异丁基环己基二甲氧基硅烷(IBCHDMS)的方法

为了保证所制备的外给电子体是无水无氧的，我们必须要在无水无氧条件下制备所需要的电子体。持续通入氮气，把Mg粉加入甲基叔丁基醚溶剂中，反应一段时间，在反应的溶液中加入氯代环己烷，反复的试验所需的反应时间，反应温度，最后加入异丁基三甲氧基硅烷，在反应一段时间，通过加酸碱，调整合适的pH值，反应结束后，除去反应溶液，加入二甲苯清洗产物，再加入甲醇在清洗一遍产物，最后得到异丁基环己基二甲氧基硅烷产品。合成路线见图1。

图1 合成IBCHDMS的步骤

2)合成正丙基三甲氧基硅烷(NPTMS)的方法

为了保证所制备的外给电子体是无水无氧的，我们必须要在无水无氧条件下制备所需要的电子体。通入氮气，将甲醇与正丙基三氯硅烷进行反应，甲醇一定要过量，反应完之后，加入甲醇钠，甲醇钠的作用是调节pH值，调节为8左右，偏碱性，在反应一段时间，除去反应溶液，加入甲醇洗产物，去除干净溶液，最后得到正丙基三甲氧基硅烷产品。合成路线见图2。

图2 合成NPTMS的步骤

3)合成正丙基三乙氧基硅烷(NPTES)的方法

为了保证所制备的外给电子体是无水无氧的，我们必须要在无水无氧条件下制备所需要的电子体。通入氮气，将乙醇与正丙基三氯硅烷进行反应，乙醇一定要过量，反应完之后，加入乙醇钠，乙醇钠的作用是调节pH值，调节为8左右，偏碱性，在反应一段时间，除去反应溶液，加入乙醇洗产物，去除干净溶液，最后得到正丙基三甲氧基硅烷产品。合成路线见图3。

图3 合成NPTES的步骤

1.4 表征方法

用气相色谱分析：使用的毛细管柱的内径为0.50mm，柱长为30m的毛细管柱，内标液选用邻苯二甲酸，进样的温度汽化室290 ℃。取样品0.1～0.3g，尾吹气，每分钟35mL，把所取得的样品加入容量瓶中，在加100 mL正已烷摇匀，最后取出产物，用气相色谱仪进行色谱分析。

2 结果与讨论

2.1 用气相色谱对外给电子体进行分析

在表1中，表中的数据是我们前面合成出来的三种外给电子体的气相色谱分析数据，我们把生产用的DonorC外给电子体与前面合成出来的外给电子体做一个色谱纯度测试比较，比较发现以上合成的三种外给电子体的色谱分析数据都比DonorC外给电子体的色谱分析数据要高，均能达到工业用外给电子体的标准，因此，可以在聚丙烯合成试验中应用。

表1 合成的三种外给电子体与DonorC的色谱测试对比数据

2.2 六种外给电子体反应的条件

1)IBCHDMS的反应时间、温度、pH与产率的关系

如表2所示：本试验主要是测定了外给电子体IBCHDMS在反应时间分别为1，2，3，4，5个小时的时候，反应时间和产率的关系，通过试验得到结论，从1个小时开始随着反应时间的逐渐延长，IBCHDMS的产率先逐渐的增加后慢慢的减小，当时间达到4h时，产品的产率达到最高值，超过4h，IBCHDMS的产率又呈逐渐降低的状态。产生这种结果的原因是：由于反应时间过短，没有达到合适的反应时间，反应没有充分的进行，不能达到预期的效果，达到合适的反应时间之后，时间越长就会产生各种各样的副反应，最后导致的结果是产率下降。因此，试验证明：在四个小时的时候，IBCHDMS的产率最高，达到70%。

表2 反应时间(X)与产率(Y)的关系

如表3所示：本试验主要是测定了外给电子体IBCHDMS在反应温度分别为30 ℃，50 ℃，55 ℃，60 ℃，80 ℃下反应温度与产率的关系，试验产生的结果是产率先增大后减少，试验产生这样的结果所反映的原因是：反应温度低试验条件还没有达到，试验不能充分进行，而且还会有副反应生成，反应温度过高，会产生大量副反应，生成很多的杂质，因此，反应温度在55 ℃，产率最高。

表3 温度(X)与产率(Y)的关系

如表4所示：pH=7的时候产率最高，由于过酸或过碱时，酸碱会阻碍反应的进行，并且导致副反应生成。

表4 pH与产率的关系

2) NPTMS的反应时间、pH值和产率的关系

如表5所示：本试验主要是测定了外给电子体NPTMS在反应时间分别为1，2，3，4，5个小时的时候，反应时间和产率的关系，通过试验得到结论，从2个小时开始随着反应时间的逐渐延长，INPTMS的产率先逐渐的增加后慢慢的减小，当时间达到4h时，产品的产率达到最高值，超过4h，NPTMS的产率又呈逐渐降低的状态。产生这种结果的原因是：由于反应时间过短，没有达到合适的反应时间，反应没有充分的进行，不能达到预期的效果，达到合适的反应时间之后，时间越长就会产生各种各样的副反应，最后导致的结果是产率下降。因此，试验证明：在4个小时的时候，NPTMS的产率最高，达到69%。

表5 反应时间(X)与产率(Y)的关系

如表6所示：本试验主要是测定了外给电子体NPTMS在反应温度分别为30 ℃，40 ℃，45 ℃，50 ℃，60 ℃下试验产生的结果是产率先增大后减少，试验产生这样的结果所反映的原因是：反应温度低试验条件还没有达到，试验不能充分进行，而且还会有副反应生成，反应温度过高，会产生大量副反应，生成很多的杂质，因此，反应温度在45 ℃，产率最高。

表6 温度(X)与产率(Y)的关系

如表7所示：pH=8的时候产率最高，由于过酸或过碱时，酸碱会阻碍反应的进行，并且导致副反应生成。

表7 pH与产率的关系

3)NPTES的反应时间、pH值和产率的关系

如表8所示：本试验主要是测定了外给电子体NPTES在反应时间分别为1，2，3，4，5个小时的时候，反应时间和产率的关系，通过试验得到结论，从1个小时开始随着反应时间的逐渐延长，NPTES的产率先逐渐的增加后慢慢的减小，当时间达到2h时，产品的产率达到最高值，超过2h，NPTES的产率又呈逐渐降低的状态。产生这种结果的原因是：由于反应时间过短，没有达到合适的反应时间，反应没有充分的进行，不能达到预期的效果，达到合适的反应时间之后，时间越长就会产生各种各样的副反应，最后导致的结果是产率下降。因此，试验证明：在2个小时的时候，NPTES的产率最高，达到71%。

表8 反应时间(X)与产率(Y)的关系

如表9所示：本试验主要是测定了外给电子体NPTES在反应温度分别为30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃下试验产生的结果是产率先增大后减少，反映的原因是：反应温度低试验条件还没有达到，试验不能充分进行，而且还会有副反应生成，反应温度过高，会产生大量副反应，生成很多的杂质，因此，反应温度在50 ℃，产率最高。

表9 温度(X)与产率(Y)的关系

如表10所示：pH=7的时候产率最高，由于过酸或过碱时，酸碱会阻碍反应的进行，并且导致副反应生成。

表10 pH与产率的关系

3 结束语

本试验主要合成了聚合聚丙烯时所添加的三种不同的外给电子体，并且找出来了每一种外给电子体产率最高的试验条件：在温度55 ℃，pH=7，反应时间4h的时候，IBCHDMS的产率最高；在温度45℃，pH=8，反应时间4h的时候，NPTMS产率最高；在温度50 ℃，pH=7，反应时间2h的时候，NPTES产率最高。