本发明涉及高分子材料，尤其是一种生物质基硅烷偶联剂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、室温固化硅橡胶(rtv)具有优异的耐紫外光、耐气候老化性和耐高温高湿性能，与其他类型密封胶相比其在恶劣条件下的耐久性特别突出，尤其是单组分室温固化硅酮密封胶，由于其主要成分的硅氧键比较稳定，因此耐老化性能优异，被广泛应用于建筑、汽车、照明、电子电气等领域。聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)具有良好的耐热、耐湿、耐油、耐腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能而广泛应用于电子元器件的封装等领域。在一些涉及密封、结构粘结等方面，需要rtv来对pbt塑料材料进行粘接。
2、通常，普通rtv硅橡胶采用常规硅烷偶联剂作为增粘剂，其对大部分金属和玻璃类基材有较好的粘接性，但聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)材料等塑料基材，粘接效果并不理想，常温粘接性以及浸水粘接性较差。
3、因此，需要开发出特定的增黏剂，以提高rtv硅橡胶对pbt类材料的粘接性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，克服现有的rtv硅橡胶对塑料基材的粘接性能以及浸水粘接性能较差的缺陷，提供一种生物质基硅烷偶联剂，用作rtv硅橡胶中的增粘剂，可以显著提高硅橡胶与基材的粘接性能。
2、本发明的另一目的在于，提供所述生物质基硅烷偶联剂的制备方法。
3、本发明的另一目的在于，提供所述生物质基硅烷偶联剂在制备硅橡胶中的应用。
4、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5、一种生物质基硅烷偶联剂，具有如式i所示的结构：
6、
7、式i中，r独立地选自c4-c20烷基、c3-c20环烷基；r1独立地选自丙基、乙基氨丙基；r2独立地选自甲基、乙基；r3独立地选自c1-c10烷基、c1-c10烷氧基、羟基；a为0或1。
8、本发明的生物质基硅烷偶联剂中：1)含有极性的羟基、烷氧基、酰胺基均可以与pbt材料中的端羧基或羟基形成氢键作用，生物质基硅烷偶联剂中的不饱和双键和芳基可以与pbt基材中的苯基形成π-π共轭效应，其与pbt基材具有较强的粘接作用力；而硅烷偶联剂中的烷氧基可以与硅橡胶发生交联反应，从而，可以增强硅橡胶与pbt基材之间的相互作用，提高在室温下的粘接性能；2)同时含有不饱和双键(碳碳双键)、四酰胺基，两者共同作用下，可以改善其与pbt基材中的苯基的相互作用，提高了其与pbt的在常温下以及浸水状态下的粘接性能；3)亚甲基和芳基基团的存在，有效改善了硅橡胶体系与pbt的相容性。
9、优选地，所述r独立地选自c4-c10烷基、c3-c6环烷基。
10、优选地，生物质基硅烷偶联剂中，连接有r3基团的苯基为4-甲氧基苯基、4-异丙基苯基、(3、4-亚甲基氧基)苯基、3-甲氧基-4羟基苯基、2-羟基苯基中的一种或两种。
11、优选地，a的取值为0。
12、所述生物质基硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：
13、将衣康酸、氨基硅烷、r3取代的芳香醛和溶剂混合，在5-35℃下搅拌10-90min，加入异腈，5-60℃反应0.5-4h，脱除溶剂，即可制备得到所述生物质基硅烷偶联剂。
14、本发明中，上述原料之间发生如下所示的反应：
15、
16、优选地，所述氨基硅烷中含有r1和r2基团，具体可选自氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
17、优选地，所述芳香醛包括水杨醛、大茴香醛、洋茉莉醛、香兰素中的至少一种。r3取代基可在芳香醛的任意位点进行取代。
18、优选地，所述溶剂为醇类溶剂，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的至少一种。
19、优选地，所述衣康酸、氨基硅烷、r3取代的芳香醛、c-异腈的摩尔比例为1：(1-1.5)：(1-1.5)：1。
20、本发明还保护上述生物质基硅烷偶联剂在制备有机硅密封胶中的应用，所述有机硅密封胶包括如下重量份的组分：
21、100份聚二甲基硅氧烷，2-10份交联剂，5-100份填料，1-30份增塑剂，0.01-5份催化剂，0.1-5份所述的生物质基硅烷偶联剂。
22、有机硅密封胶中常用的交联剂、填料、增塑剂、催化剂均可用于本发明中来制备有机硅密封胶。
23、可选地，所述聚二甲基硅氧烷包括但不限于α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、甲基二甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种。所述聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为1000～100000mpa·s。所述粘度使用旋转粘度计测试得到。
24、可选地，所述交联剂包括但不限于酮肟基硅烷或烷氧基硅烷，具体可以选自酮肟基硅烷为甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷中的至少一种。
25、可选地，所述填料包括但不限于碳酸钙、硅藻土、石英砂、白炭黑中的至少一种。
26、可选地，所述增塑剂包括但不限于矿物油、二甲基硅油中的至少一种。
27、可选地，所述催化剂可以是有机锡类催化剂或有机钛类催化剂。所述有机锡类催化剂包括但不限于二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二丁基乙酰丙酮锡中的至少一种；所述有机钛类催化剂包括但不限于钛酸四丁酯、钛酸四叔丁酯、二异丙氧基二乙酰丙酮钛、二异丙氧基二乙酰乙酸乙酯钛中的至少一种。
28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29、本发明通过对硅烷偶联剂的分子结构进行特定的设计，将硅氧链段作为侧链，选择性地接枝到含有不饱和双键的四酰胺基链段上，其作为有机硅密封胶的增粘剂，可以显著提高制备得到的有机硅密封胶与pbt基材的粘接性能，尤其还可以显著提高在浸水状态下的粘接性能。
1.一种生物质基硅烷偶联剂，其特征在于，具有如式i所示的结构：
2.根据权利要求1所述的生物质基硅烷偶联剂，其特征在于，所述r独立地选自c4-c10烷基、c3-c6环烷基。
3.根据权利要求1所述的生物质基硅烷偶联剂，其特征在于，连接有r3基团的苯基为4-甲氧基苯基、4-异丙基苯基、(3、4-亚甲基氧基)苯基、3-甲氧基-4羟基苯基、2-羟基苯基中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的生物质基硅烷偶联剂，其特征在于，a的取值为0。
5.权利要求1-4任一项所述的生物质基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的生物质基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的生物质基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述芳香醛包括水杨醛、大茴香醛、洋茉莉醛、香兰素中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的生物质基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为醇类溶剂，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的生物质基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述衣康酸、氨基硅烷、r3取代的芳香醛、c-异腈的摩尔比例为1：(1-1.5)：(1-1.5)：1。
10.权利要求1-4任一项所述的生物质基硅烷偶联剂在制备有机硅密封胶中的应用，其特征在于，所述有机硅密封胶包括如下重量份的组分：
