氨基矽烷偶聯劑及其生產方法
2023-05-24 06:14:56 1
專利名稱：氨基矽烷偶聯劑及其生產方法
技術領域：
本發明討論的是一種矽烷偶聯劑，特別是一種氨基偶聯劑及其它的生產方法，屬有機矽化合物類。
眾所周知，矽烷偶聯劑是一類具有特殊結構的有機矽化合物，它極易與無機村料產生牢固的化學鍵，又能與有機物高分子村料產生良好的結合。偶聯劑的使用能賦予眾多的橡膠，塑料製品許多優秀綜合性能，比如機械性能、電氣性能、耐水性、耐熱性、防腐性等。目前矽烷偶聯劑已廣泛應用於化工、建材、鑄造、印染、電子等行業。
矽烷偶聯劑的使用方法一般為用矽烷偶聯劑預處理無機材料或者將矽烷偶聯劑直接添加到有機高分子材料中。前者需要增添設備，工作量大，操作環境差，使用不方便，因而應用受到較大的限制。通常情況下，都採用後者。但是目前常用的胺基矽烷偶聯劑，比如γ-胺丙基三乙氧基矽烷、β-胺乙基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、γ-苯胺丙基三甲氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、β-胺乙基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷。在將它們直接添加到有機高分子材料中時，最大的缺點是會導致樹脂材料的貯存穩定性下降，通常貯存期不足兩周，有的只有幾天，如此短的貯存期給運輸、應用都帶來很大的麻煩甚至造成經濟損失。
本發明的目的是為人們提供一種能在樹脂中貯存時間長並對樹脂溼潤性好，能使玻纖更柔軟的新型胺基矽烷偶聯劑及其生產方法。
本發明具有以下結構式R1(R2)NR3SiRa4(OR5)3-a式中R1、R2可以為氫，脂肪烴、含雜原子的烴基；R3為碳原子1-10的支鏈或直鏈亞烴基；R4、R5為碳原子1-6烴基；a為1或2。
本發明的胺基矽烷偶聯劑是依次經以下步驟製得a.由含氫氯矽烷與不飽和滷烴反應製得滷烷基氯矽烷。
所得產品滷烷基氯矽烷的結構通式為YR1SiRa2Y3-a式中Y為滷素；R1為碳原子1-10的支鏈或直鏈亞烴基；R2為碳原子1-6烴基；a為1或2。
b.將滷烷基氯矽烷經醇化得滷烷基烷氧基矽烷。
所得產品滷烷基烷氧基有機矽化合物的通式是YR1SiRa2(OR3)3-a式中Y為滷素；R1為碳原子1-10的支鏈或直鏈亞烴基；R2、R3為碳原1-6烴基；a為1或2。
c.最後由滷烷基烷氧基矽烷與氨類化合物反應製得本發明氨基矽烷偶聯劑。
本發明生產方法的進一步特徵a、含氫氯矽烷與不飽和滷烴反應時兩者的摩爾比為1∶1，溫度為40～60℃，反應時間為4小時，所用催化劑有稀有金屬化合物。
b。滷烷基氯矽烷與醇反應時兩者的摩爾比為1∶2，溫度為60～120℃，反應時可加入如苯，甲苯，石油醚，環己烷等，加入量一般為總物料量體積的15％-30％。
c.滷烷基烷氧基矽烷與氨類化合物反應時摩爾比為1∶8～10，反應溫度為100～130℃反應時間為3～8小時。
本發明的氨基矽烷偶聯劑可處理的填料為天然或人工填料，具體有玻璃、玻璃纖維、白炭黑、矽膠、三氧化二鋁、滑石粉、高嶺土、雲母、碳酸鈣、氫氧化鋁、沸石、二氧化鈦、石棉、矽灰石、硫酸鋇、氧化鎂、氮化矽、氧化鐵、金屬等。無機材料經新型氨基矽烷偶聯劑改性後，與常用氨基矽烷偶聯劑相比，與樹脂有更好的相容性，即更易分散在樹脂中；玻璃纖維經本發明的胺基矽烷偶聯劑處理，比常用氨基矽烷偶聯劑處理更柔軟，有更好的手感。
實施例本產品的生產工藝過程依次以下步驟完成。
a.由含氫氯矽烷與不飽和滷代烴反應製取滷烷基氯矽烷含氫氯矽烷選甲基二氯氫矽(其他如二甲基氯氫矽、乙基二氯氫矽、丙基二氧氫矽等)，不飽和滷代烴選氯丙烯(其他如氯丁烯、溴丙烯、溴丁烯等)反應製取的產品為3-氨丙基甲基二氯矽烷。一般的反應式有
具體工藝如下500L的不鏽鋼反應釜，配有攪拌、洄流冷凝器、高位槽。先在反應釜內投加170千克氯丙烯、50克10％的氯鉑酸四氫呋喃溶液，啟動攪拌，打開洄流冷凝器冷凍水，將溫度升至40℃後，緩慢滴加255千克甲基二氯氫矽，滴加過程中，溫度緩緩上升，滴完後繼續攪拌，反應4小時，冷卻出料。製得產品為3-氯丙基甲基二氯矽烷。
b.將滷烷基氯矽烷經醇化得滷烷基烷氧基矽烷。
選用乙醇(其它有甲醇，異丙醇等)將3-氨丙基甲基二氯矽烷醇化得3-氨丙基甲基二乙氧基矽烷。一般的反應式有
具體工藝如下500L的不鏽鋼反應釜，配有攪拌、洄流冷凝器、高位槽。在反應釜內加入185千克的3-氯丙基甲基二氯矽烷及90千克苯，升溫至80℃，慢慢滴加96千克乙醇，反應結束後精餾，得產品滷烷基烷氧基矽烷3-氧丙基甲基二乙氧基矽烷。
c.將滷烷基烷氧基矽烷3-氨丙甲基二乙氧基矽烷與丁二氨(其他如苯二氨等)反應製得本發明產品。一般反應式有
具體工藝如下1000L的不鏽鋼反應釜，加入600千克的乙二氯及210千克3-氯丙基甲基二乙矽烷，在120℃下反應3小時，反應結束後冷卻分層，上層溶液經精餾得產品β-氨乙基-γ-氯丙基甲基二乙氧基矽烷。本發明的產品與β-氨乙基-γ-丙基三乙氧基矽烷處理白炭黑對環氧樹脂粘度的影響見下表表1 0.5％的矽烷偶聯劑處理白炭黑對環氧樹脂粘度的影響。
從表中可見本發明產品處理白炭黑，在樹脂中的分散性比3-胺丙基三乙氧基矽烷處理的好。
將本發明產品與β-胺乙基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷活化酚醛樹脂，製成玻璃纖維增強酚醛樹脂板，它們機械性能比較如下表2
結果表明本發明產品活化樹脂，三個月後製成玻纖壇樹脂穩定性比β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基矽烷活化樹脂的好試驗還證明玻璃纖維經本產品配成浸潤劑處理後，玻璃纖維柔軟性為5，經β-胺乙基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷配成浸潤劑處理後，玻璃纖維柔軟性為權利要求
1.一種氨基矽烷偶聯劑，其特徵是其氨基矽烷偶聯劑的分子結構式為R1(R2)NR3SiRa4(OR5)3-a式中R1、R2可以為氫、脂肪烴，含雜厚子的烴基；R3為碳原子1-10的支鏈或直鏈亞烴基；R4、R5為碳原子1-6烴基；a為1或2。
2.一種如權利要求1所述的氨基矽烷偶聯劑生產方法，其特徵是其氨基矽烷偶聯劑的生產方法是依次由以下步驟製得(a)先由合氫氯矽烷與不飽和滷代烴接1∶1的摩爾比，t＝40～60℃反應4小時，所用催化劑有稀有金屬化合物，製得產品為滷烷基氯矽烷；(b)將滷烷基氯矽烷與醇類化合物按1∶2的摩爾比，t＝60～120℃反應製得滷烷基烷氧矽烷；(c)將滷烷基烷氧矽烷與氨類化合物按1∶8～10的摩爾比，在t＝100～130℃，反應3～8小時製得最終產品。
全文摘要
本發明向人們公開了一種新的氨基矽烷偶聯劑及其生產方法,該偶聯劑的分子結構式為:R
文檔編號C07F7/00GK1182088SQ9710714
公開日1998年5月20日 申請日期1997年10月6日 優先權日1997年10月6日
發明者陶再山, 陳衛, 梅冬生 申請人:南京曙光化工總廠