二甲基二氯硅烷部分水解产物的GC-MS分析
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分
析 ・ 试测
以请2斟CE)R 钒 ,前00T 1 IS,(:75 0ME 2~ I1N 3 L1 1 AU47 A
二 甲基 二 氯 烷硅 部分水解 产 的物 G—CS分析M 木
蒋 志可 ,王 凤芹 倪 勇, , 化邱 玉来 ,国桥h
( .杭州师 范 学有 机硅院 学化及材 料 术教育技部点重验实 室杭州 30,1 ,21 102 . 浙江工业大 ,学州杭30 1) 1 40
摘
要 将二: 基二 甲氯烷硅在中性 条 下件进行部分 水解 ,用 气联质用 分析仪 其解水产物。 结果现发 产
物主要是, [ 3C2 i ( 3≥ 、HO( H )S]O(  ̄2I和C [ 3C2 i( H3 i2n1 )(H SO])n ) [C 23 -in ) l( )SHO] )SCC (≥O 三个 列 系I >
的
低物聚; 但除 了 合 化物 (H)SCO 和 H( S)C OiC 3 2 H之 ,没 有 发外现 高 更聚合 度 的 C 3 21 H C 3i2i S1( H)O C [ C
23 in ) l ( HSO)H(] ≥2 , 说明C [( H SO)]( ≥H 的3稳性定比 H( H32 i n)l C3 2i n) [OC )S ]O( H≥3差,前 者 去 H失C而环 成[ 化 C 3i ]2( ≥ 。 1 3( H)S O n ) 关键 词二 :基甲二氯烷 硅,部 水分解产物 ,气质 用联, 环成 理机, 基甲硅氧烷环混合 物中分图类 号:T 24 1 Q 6. “’ 文献识标 :A 码 文 编号章 :0 4 6 10 (73 — 1— 5 7 0—93 9 20 0 )0 04
甲基环氧烷混硅合物通式 为[ C, : i ]( H )S O ( 3 i简称 D, C n) > ,主M要包六括甲 环基硅 氧
烷 (三 八 、甲 环 四 基 氧硅 烷( 占 7 % 一D) D, 0
有
S 2 0 NI . V谱 库 国热电,公。司T 美 2 二 甲基1二氯硅 烷 的 分 部解水
甲基 氯. 烷 由硅于化学 性非质常 活泼 ,遇水 立 即发 生水 解反应。 因此 ,本在实验 中用使 微 注
8%量 )5、 甲基环五十硅氧烷 ( 十二、甲 环基 )D 硅氧烷六( D 等),是 合成硅 油、橡硅 的胶
基础原料 J CM二 甲基由 二氯硅 烷 水 解缩 合 而D。
射器吸
取01 .
二甲基二氯硅 烷,再 吸 取 2—
m 3L 气空即 进可行 C—GS进 M样分 析 空 气。 中的 水 可使少分 量的 基 氯硅 烷甲 解 水而绝 大,分
部
。近成年来 ,国内外已有 篇多关 D于 C二及 甲
M
二基氯 硅烷 与其氯 硅它烷 合混 水 产解 物的 分组
分基氯甲硅仍未发烷生解水应。反实本分析验的
就是这 些部 水分解产 。 物
13 质气联 用分 条件析 .
析报
,S W道aoh 使用气 红相外联 用仪 2 . chl ]
(z C— GF —rI和气 质 联 用仪 ( — ) C带对 R) G M
S不同 数氯的目基氯硅甲烷合混物的解水产物行进 了分析 ; F hS 使t电用雾喷质 (谱S M ) .ct i h E I /S
对 同不甲基 硅氯 烷混合物 的 水产 物 解的中各组分
化气室 温 度 : 2 0o 4 C色 , 柱谱:H P一 5
0(× .m2m× .5mm) 3 3 02 ,恒流 流 0 速() eH: 0 m/ n .8 mli柱 温 程,序 温 :升3 _ C3mi 0 _q+ n +
进行了鉴
定 但上。述报道都 是氯对硅 的完 烷 J
全 解水物产进 行分 析没 有涉 及氯 硅烷,的部 分水 解 物 的组产 分分析 。 实验本使 用 G—CSM考 察了 甲二 二氯 基烷硅 在中 性件条下 分部水 解 产 的组物 分,寻找其 在
水1
/i - 4 5-m 0nomn * 0o* ,接 i口温度: 0 C -2C 2 0o ;
E C源 7 : e I0 ,2V0 o 描扫 频率 15 :次/, 0 C ., s
质范 量围 : 36 U0 —50 ,质谱 数 据集采 时 间段 : 0
— . n32 —2 m.n( 中,26 —2 mi6 . 和9 i0 其 . 3 m2 . ni时 为二段甲基 二 氯 烷硅组 分 的 峰出时 间 , 质 离谱 源 子、 质量 分析 和器 电 子倍 管增不 加
源 )电 。
解缩
合程过的中体化合物间 ,以便一进步探讨甲 氯基硅的水烷缩解合应机理。 反
1
验实 1
1主 要试剂 与仪 .器 .
二甲基二
硅氯烷 纯: >度9 ,新安化 工集 9%
团股份有 限公 。司 ’
收稿
日期 :2 060—1 —10。 6作 者介 :简蒋 可 志 (90 )1 8一,男,助理研究员 ,主要从 事 产品 的谱 、 色质 分谱研析 。究 基 金项 :浙 目省江 校青高年 教 师 助资计 划 项 (0 5目 0 2 年‘ );江浙省教厅科研育资助项 ( o目0 219 )N .0 5 68
。 系联人 E—.a :mgilht d.. il qa@ ez au。l c
气质l用联 仪Ta:e0 2 C / D MQ 配, r 0G 0 S c
S
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m 哺. 材 料 机1
第 2 卷1
结2果讨与
2论 1 谱色 分
析条件的 化 优 .
H )S(1 )n C i (≥1 这些组。 分的质 谱图有具明 C 的显 聚基 硅氧甲 烷特的 :征几 乎有没出 现分子 离
子峰 , 而 丢失一 个甲基 自 由 的基碎 片 离 子
峰
图1 为二甲二氯硅烷部分基水解物产的气 质
离总 子流图。 由 图 1可以 看 出从, 甲基二 二 氯 硅 烷 的部 分水 解产物 中检测 到 2 多个0组 。 分
[
] 1M 一 5具很有高 的强度 "s同一;系列 相中 -] 组 分邻质谱 图中高最 特征 峰的质 量数相差7u 4 (即一 个(H ) SO单元 ) C i 。具其 G体 —MCS
数列 据于 1 。表
多许合物化的沸 点比较接近,特 是别保留时
间( 为 .61n和m 1.2mi t) 36 i 37 n 两的 个组分
此之除外 图, 中还存1在组一面积较的谱小
峰 ,其 别t是 8 4 il.、0mi、1 .2 R分.3 mn 41 n 3 7m i、.41i 、 .1 i4、 . 1 i1 , n在58 mn7 9m n99 nm
(
见图 2 如果,有稍不小 心比,升如速率调到温 )1
C/ n 5 mi,两 ̄个 组就分会 重叠在 一 (起图略 ) 。
NS I
T库谱中 搜不到寻适 的对应化合合 ,其物相 邻组 的分谱图中的最质特高征的峰量质数相也 差7
。 图3 列 了出t 4u R 8 为4 i、l. 0 m n . 3mn 1 4 i、 1.
62
25 7
6 l 1
398 0.2
6
6
l 1 ‘川 7 l 3 . -
I
. 2m1n组的分 质谱的 图。 以t 7 3 i 为l.0 n 1m i
组4分的质谱图为,例虽 N经 I ST谱库 寻搜 D为, ,
呦
2 6 1 82
2 80
1 0 1 4
并
有具当相的可靠度高( 相似 度 84 1 ,相似反度 89 可靠,性 8 .) 2 2 6 但,毕 竟 在 一 总 离 同子流
图不 中 可能 保在 时 间留 相 差甚 远的 两 处( 分别 为 7 i 68.m和n .0ml n现 出 同组一 分。 将 14 i)
该保
留时间 mcn Ri/
图 1 二 基二甲硅烷氯部水分物解 的气总质离 流子 图
-
_
组
分 的质 图与谱 D的 准标谱 图 图4( 进 行仔 )
7 1 8
1
0 0 8
.7
8
1 . 6 63
I
3 .7 7. 22
 ̄788 403 ,
.
j4 0 2
81
2 图图1 t 中—16 i 为4rn部分 放的大 图
a
2 2部 分 解 水产物
的组 分分 .析
0lO
1 O
5
2
O O
/ zm
2 0
5
3
0 0
经 NS
TI库谱搜寻 得知 图, 1 t 中 15为 6.m n处i的峰谱归属于化氯氢,是 由甲 基硅氯烷水 解 生的 产; 为 0 7 i 谱 的峰归于氯属代 t 2.mn 处
图3 t 84 为 i 、1.ri、O12.i r R .3 n r41 n 3 7 n的 a aa 分组的 质谱 图( 、 中下 、) 上
辛烷 ,样为中品杂质。的此外,还 检索两个系到 列
不聚合度同的 低聚物 其, ,中 t67 i、 为 .8 nm 1
1 n、1 6 n、 .11 im0. 0 mi 2. 2i m5l n 、1 3 mi 7. 5 n 1、3 mi 9.6 n、 12 01 . min 、 2 1mi 2.6 n、 2 0 m i . 49 nO
、 /。0 ‘ r
,
</
75
处等的谱峰属于 D CM, 而t 7 为 1mn0 8 R 8.i 、10 . m
ni 1、. m6i 6 3 n 、1 l1 n 1 . 、mi 2 05 6. m i 28 n5 、. 1
93
{111 I I 9 7 I Hl37 f 1 4 6 . 1 0 1 波
数 /e ar
mn 2.6m n4 3i i 、1 8 i、 2 1.m等n 的处谱 归峰 属于
,
一二 聚氯 二基甲硅 氧 c [ C烷 , :i l (H ) S]
O
图 IT4库中谱 DNS , 的标谱 图 准
维普
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第 .期
3可蒋志 .二等甲 基氯硅二烷部分水解产物 的 C—M S分析
G ‘91・ 4
细比较, 现发多 了两 处小 峰 , 即 2 5 m m z 2和 / 3 91 特别 。是 片 峰 m碎 z2 / 5,属 于甲硅 基氧烷 离
2量数) ;再 根该据 样品 二为甲基 氯二 硅烷 的解水 产物 可 确认以,该 化 合物 为,O一 二羟基 六甲 基 /
子 丢一个失基甲自由 而基成
, 质其量 数图
三比氧 烷。其硅质 裂 谱解径 途 见 5图 , 其中子
m 离z3是 1离 m子z2 丢5一失分 子甲醇 而成 。 / / 2 9
4中
最的 大征特 峰m z 7多2l ( 个 H O的 质 0 8 / 1:
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讯. 料 1 材
2 第 1卷
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图
6 图 中1为 3 9 i t 7 8i .0n和 m.R m0的n两个组分的
S i Si H / /\ \ 0
一S i Si / \ / \ 0
质
谱图( 下 、)上
m 1 3 / 9z
m/ 27 z 0 。
一
C ’ l
Cl
图 ,5二羟 基六甲 三硅氧烷 基质的裂谱途径解 ∞
l一 /
S \ i 0H
‘一H C
— —— —
+ /
一S i \ 0H
同理 ,
对 于图3 中 84为mn 的组 分 的 3 i .谱 图质 ,碎片 m z11 碎 片和m 13z 间之也 相 / /5 3差 个一 H 的0 量质数 ,可 以确 认该 组分 为 , : 一
m
/ 1 z 1
0
m/ 9 5z
二
羟 基四 甲二 硅基氧烷 。 由于只有 个硅 ,碎两 +
一
片 m一 /5在 质 裂谱解 程 中过 难脱以 环 化 成 水 四 1z 1 环结 构 的元片碎离 子 故,其在 质谱 上具图有 较比 强的丰度 而。硅 原 子 大 数于3的组 分 ( 如 为 l.2 i m73 n 组 分的) ,其 片 碎 子 由离 脱于水 所 形 成 环 的结化构 几 没乎有 环 张 力 ,水脱 非常 容易 ,
C H
4一
S 0 一i
/
S \ i H0 m / 7 z 5
m
/5 9
z
所 以谱质图 丢失中 甲 基的碎片离 [ 子l— ]M 5几 乎 看
不 到, 而 失水 后 碎的 离片子
\ i SC ’ 0l / iS ’ 0 H C 一: H ———— = \ i S C ’ 0l / 十S iH
[ 0 一l 8却 为质 成 图谱的中 高最 征特峰 ,— 5M l ] 其质谱 即图与应相的 基甲环氧硅的色烷谱 图常 非 似。因类 ,此R 8 4i 1.0m、n 37 为 .3 n m41 i、 .1
m 2n5 8 i 、l . 4 m 9 n9 i 组分 i 、1 .4 m 7n 9 i 、 1.1m 的n
/ / }} \\
/
}/ \
\
/m 1 4 z
8
/m 1 9 z6
是不同
合度 聚的 ,
一二基 聚羟 甲二基硅氧 烷
H ( )SO]H。H O [C :i 为 39 和n 7 8 i0.im.O m的n 个 两峰也 值得
l
Si
}
S
i
一
HC
}
} S
i S i
—
— — + —一S 一 0 i
注意,其谱质 图( 6图见 ) 中都有明显的 1 个 同氯素位的特峰 ,征者二基的质量数也峰差相7 4U (即个一( H S) C i :单元 O)。根 据质谱图和样品 的
源 , 来可以 确 认 两这个 峰 分 别 归 属 于 ( CH SO) 1 3Ci2和 C( HH23 iC) O 1C SSO( )H3i2,H其
/
\}H ’O \/ O m/
1 z9 4
^ \ 占 』O C /l一 i lO ;/ + 。
\/ m 1 3 z3 m /1 3 z 5
图 7
二 甲 基羟氯基烷硅和 一 一基 羟氯 ∞ 一四甲基二硅氧烷的
谱裂解质径
质途裂谱解途见径图 7 。但在总子离图流找不到
中高聚合更度的一氯 羟基一封端聚的 甲二硅基烷。 氧
32 二 基氯甲 烷硅水解环 化 理 的机探讨
通过.上述 分析 可 知在,二 甲基 二氯 烷硅 的 部
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第 3期
可蒋等志.二 基甲氯硅烷二部水解分产 的物G SM析分 c—
‘11 ・ 5
分水产解 物 中,要存主在 [ C, S( ≥ H )( i O n] 3 也,存在 少 量 反应 间体中 OH[ )CSOH]) H,( i
≥( 和 2C[ C) S]( OH SC ) (0> ))1 ( H 23i C 231 n i1 两 个 列系的 线 性 低聚物 ; 人 奇令 怪的 是 ,除了
(3H 2iI H 和 ( HSCO)i )O 之 C CSCO) 3C 2iIS ( H32
H一
羟封基端二 甲聚硅氧基在不 同烷聚合的相度 对
含
量可 确 以 ,在 部 定分水解条 件 下 甲,基环硅 烷氧 要是主由 C C [)SO] C32iH (≥ l H(32i ( H)S On 3 发生 分子 内 脱CH 反 环化应 成而 )。 1参考
献文
[ ] 松 民王,一 璐 .有 机 硅合 工成 艺 及产品 应 用 1幸
[.北 :京化工学业 版出社, 20,3 43 7 M ] 0 0 3-6 .
外
, 有没现发更 高聚合度 的一一氯羟 基封 的端
[C CSO)H( ≥] 。2这说 明 二 基 羟 封端 I H,2i ( n) 硅的氧 线烷 低 性物聚 一比氯 一羟基 封端 的硅 氧 烷
性线低 聚物更稳 定 。
[
]淑 .英 用毛细 管气 色相谱仪
分 析 D2 沈C组 M 的方成
法 ] [J. 机硅有料材 ,2 0,1 ( ) 2 .4 05 1 :2 -9 5
聚当 合度n ≤2时 ,一 氯一羟 封端基的 氧 烷硅 性线低聚 物反 而 比羟基 封端的硅 烷线氧性低 聚 物 稳定 表 1(:在 总离 子流图 中 在存 二 基 甲见 )羟 基氯 硅烷 ,未发 二现 基甲二 羟 基硅烷 ; 氯一 一
[
长 ]虹, 雪 刘梅 ,陈 卫东, .D等3聂 CM中 量微 水测
: 定相色谱 气 法 ][∥ 中国 硅氟 有材 机料业 协工 C
会有 硅机专 业员委 会 十二. 届 国中 机硅学 有交 术第
流会论 文集
,南 ,京 20. 都成: 中 氟国硅有机 材 04
工料业协 有会机 硅业 委员专 会2 , 0:8-1 04 89 . [ 4 季]建 英蒋,志可, 蒋雄 剑等.D, C组M分 的相 色气
∞一
羟基聚 二 甲 基硅氧烷 的 峰 积是面 ,一二
∞
羟 基聚 甲二基 氧烷 的 4硅 倍 。这 多是 于由相 对于
二羟基
端的封硅氧线烷低聚物 性,氯一羟一基封 端 的硅 烷氧 性线低 聚更 容 易物 生 发 分 子脱 内C 1H反 应, 形 成甲 基硅环 氧烷 ;在 聚合 度为 1或
2时 因,无为 法成 环而 显 比二得羟 基封 端 聚 硅 氧稳烷 定上。 实述结 果表 验 ,在明中性 条下件, 甲
谱一
质联谱用分析 []∥ 中 氟硅有 机材 料国工 业
协C有会硅专业机员委 会第. 三届 中十有国 机学硅 术交流 论会集文 广州, 2 0 ,成. 都: 中 氟国 硅机有 0 材6工业协料会有机硅业专委员会 2, :018150 6 2—3 [.] CHO Z S ED LF U TU, ea A as W5 HAL ,K IE J ,S t 1 lin . ys
o xue o e i ar d cc silxe y c y —a fa mit f l a r n y l i sab r o sgn c n cor m ao p y r F u er nf ri rf d se to c p ohtg ah — ro rt so m n e r p c r s o yi a a
基
硅 环 氧并烷不 是 仅仅由 H( HS) O[ C, i H]
O I3 (n )发生 子 分内 脱 0H反 应 化 环而成… ,更 > 主要 的是 由 C[C 3 i (2H S)H ( ( H )lSO]C 23iO ≥ n3) 发生分子 脱内 CH 应反环 化 而成 。1
d ag shotg p yas mpc oe r[ ] Jn a rcma r h—s es mt to a y J. r
Crmag ,19A hot r 9o,63 5 )( 9 9.9 1 :8 9-
[ ]
E S E 6 L P TSR,A S AH E ,S H T .Moi- C R D WR UCHF no t
i g t mp r olu i flsa s eei sdr g h do —nr e o a v ltn o c ti p ec u n r yle o ii yi a dc n e st n o c ts uii ga mss et e mss n d on ai fs ael s n s p r oc io —
3 论 结 通 对二甲过二氯硅基烷部氧分解水产物进
行质分气发析 现,其在解物中水在存同聚合不的度 甲环硅氧基 ,以烷反应及中的间物 ,其中产包 括
氯 二端封 聚二 的基硅 甲氧烷 列系 二和 羟 封端 基 聚二甲基 硅 烷氧系列 , 以二及 甲羟 基 基硅 氯 和
一烷
t
J.JA h m S c 0 6 2: 4 411 r . ] m C e o,2 0 ,183 —03 7 y [ [ ] FIJ ,H II 7U T S II H, KT W .Au f co it n I O H S erin a o a zi m s ets f aoirncc omms [ ] a s ar pc r ogo isoo pu d J . J g— Oa nl n me
h m, 19 o tCe 90, 3 1 7 1 3 1 9:4 — .
[ 5 L ] E H8AK T M,J Z I I . ev ti assne A K— NV G r aDo sm p cii n t me 一 i.l i J . r E s Se t,m2 0 r 1 Slta o roy y tn[ ]u Ms p a c o Jr03
) 1 (19 -: . 2
氯
一∞一 基羟聚 二 甲基 氧烷硅;但 没 发有现 更
高 聚 度 的一合氯 一 基封羟端 的 聚 二基甲 硅氧烷 。 时 ,同通 过比较羟 封基端 聚 二甲硅 基烷 和氧 氯一
化 速有 度著显影 响;二 丁基 二月 桂 锡 酸可 明显以
改水变硅基橡胶 的化硫速度,但对 机其械能 的性 水基
橡硅
胶
影不响 明显。当硅溶胶和多能基官有机硅用的
分量别为 2 %和 4 时 ,硅橡 胶 膜的 拉伸 强 为度 0 %
华
南理工学的马大文石人等现 ,发溶硅胶是 水基硅 橡胶有 效增强剂的; 溶硅和固胶剂化多
官能基有 硅 的用机 对量水 基 硅 胶橡 的机 性 能 和硫
械
1 3M a扯断 长率伸为50 、邵尔 硬度为A . P 、1 2%
5度5