聚丙烯中三种外给电子体的合成

第21卷第1期2021年3月
兰州石化职业技术学院学报
Journal of Lanzhou Petrochemical Polytechnic
Vol.21 No. 1
Mar. ,2021
文章编号：1671 -4067(2021)01 -0009 -03
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)
摘要：国内外为了生产结晶度更高的聚丙烯，大家都在研究合成使用效果更好的外给电 子体。

试验制备合成了异丁基环己基二甲氧基硅烷，正丙基三甲氧基硅烷和正丙基三乙 氧基娃燒三种外给电子体，通过测定最佳反应时间，最适宜的反应温度和最佳的pH值, 来测定合成产率最高的三种外给电子体的最优试验条件。

关键词：外给电子体；聚丙烯；温度；产率
中图分类号：TQ325. 14 文献标识码：A
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 (NPTM S)这三种外给电子体的时候时，当反应温度 在55丈，反应时间4h,pH值为7的时候,IBCHDM S 的产率最高。

在温度45=^411 =8,反应时间4h的 时候，NPTMS产率最高。

在温度50<1〇，1^=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F L9720福立公司、微量水分测定 仪、固液萃取仪T C- H L802、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（丨BCHDMS)的方法
为了保证所制备的外给电子体是无水无氧的，
收稿日期:2020-11 -25
基金项目：兰州石化职业技术学院科研项目（K J2019 - 11)
作者简介：张宇婷（1986 -)，女，河北保定人，讲师，硕士.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，加人二甲苯清洗产物，再加人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。

c x产旮c
IBCHDMS
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。

通人氮气，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，加人甲醇钠，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，加人甲醇洗产物，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，
•
10 .
兰州石化职业技术学院学报2021 年
我们必须要在无水无氧条件下制备所需要的电子 体。

通人氮气，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，加人乙醇钠，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，加人乙醇洗产物，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。

从1个小时开始随着反应时间的逐渐延长， 1BCHDMS 的产率先逐渐的增加后慢慢的减小，当时 间达到4 h 时，产品的产率达到最高值，超过4 h ， 1BCHDMS 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，丨BCHDMS 的产率 最高，达到70%。

表3
温度（X )与产率（Y )的关系温度/t 3050556080产率/%
36
65
73
67
55
如表3所示：本试验主要是测定了外给电子体
IBCHDMS 在反应温度分另丨】为30 ,50 t ,55 t ,
60 T ,80 t 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弋，产率最高。

表4 PH 与产率的关系
pH
46789产率/%
30
56
73
70
45
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。

2) NPTMS 的反应时间、pH 值和产率的关系
表5反应时间（X )与产率（Y )的关系
时间/h 23456产率/%
54
65
69
68
68
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6温度（X )与产率（Y )的关系温度/T
3040455060产率/%4260656358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 1。

取样品0. 1 ~ 〇. 3g ,尾吹气,每分钟35mL ,把所取得的样品加人容 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
序号 外给电子体种类
GC 测试纯度/%
1DonorC
97. 12异丁基环己基二甲氧基硅烷
98.53正丙基三甲氧基硅烷98.44
正丙基三乙氧基硅烷
98.4
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
表2反应时间（X )与产率（Y )的关系
时间/h 12345
产率/%3547706864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,
张宇婷，王益民,耿化梅.聚丙烯中三种外给电子体的合成• 11•
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 T，40 t,45 t，50 t, 60尤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 1，产率最高。

表7 p H与产率的关系
PH46789产率/%3657667253
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。

3)NPTES的反应时间、pH值和产率的关系
表8反应时间（X)与产率（Y)的关系
时间/h12345
产率/%5771696868
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,N PT E S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，N PTES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，N PT E S的产率最高，达到71%。

表9温度（X)与产率（Y)的关系
温度/t3040506070
产率/%4065716758
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 T,40丈,50尤，60 t，70 t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10 p H与产率的关系
pH46789产率/%3552736548
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。

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 t，pH =7,反应 时间4h的时候，IBCHDMS的产率最高；在温度45^4^1= 8,反应时间411的时候川?1!^产率最高;在温度50 pH = 7,反应时间2h的时候，NPTES产率最高。

参考文献：
[1]李昌秀，李现忠，李季禹，等.Ziegler- Natta聚丙烯催
化剂体系给电子体的研究进展[J].化工进展,2009,
28(5) ：793 -799.
[2]毕永福，宋文波.新型外给电子体对Ziegler- Natta催
化剂催化丙烯聚合的影响[J].北京化工大学学报（自
然科学版），2014,41(3) :44 - 46.
Synthesis Of Three External Electron Donors in Polypropylene
ZHANG Yu -ting,WANG Yi -ming,GENG Hua - mei
(School of Applied Chemistry,Lanzhou Petrochemical Polytechnic,Lanzhou730060, China)
Abstract：At present,in order to produce higher crystallinity of polypropylene at home and abroad,better external electron donors are used in synthetic study.Through tests and preparation,the three external electron donors like isobutylcyclohexyldimethoxy silane,n - propyllrimethoxy silane and n - propyltriethoxy silane are produced,by determining the best reaction time,the optim um reaction temperature and optimum pH value,to determine the optimal experimental conditions for three types of synthesis yield.
Key words：external donor；polypropylene；temperature；yield。