一種雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法

2023-05-11 14:20:26 1

專利名稱：一種雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法
技術領域：
本發明屬於有機合成技術領域，涉及一種有機化合物矽烷偶聯劑的製備方法，特別是一種雙_[丙基二甲氧基娃燒]_ 二硫化物娃燒偶聯劑的合成方法。
背景技術：
矽烷偶聯劑是分子中含有有機官能團和具有水解性的矽烷活性基團的化合物的總稱，使用偶聯劑的目的是使有機物和無相溶性的填料以及橡膠基質結合起來，提高膠料的密著性；在膠料中添加偶聯劑可改善填充劑的分散性，使混煉膠的材料性能和成型性能得以提高，利用這些特性的材料有橡膠樹脂、塗料、膠粘劑、玻璃、金屬表面處理劑等；含硫矽烷偶聯劑一直是橡膠加工必不可缺少的助劑，主要用來提高無機填料在橡膠中的分散性及提高無機填料與橡膠的結合性，從而提高橡膠的綜合性能，目前市場上常用的該類偶聯劑主要為雙一丙基三乙氧基矽烷-四硫化物；但是，現有市場上使用的雙一丙基三乙氧基矽烷-四硫化物、雙一丙基三乙氧基矽烷-二硫化物存在硫化返原性，易撕裂、易磨損、易屈撓龜裂等缺點。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的缺陷，尋求設計一種合成製備雙_[丙基二甲氧基娃燒]_ 二硫化物娃燒偶聯劑的方法，製備一種雙_[丙基二甲氧基娃燒]_ 二硫化物娃燒偶聯劑廣品。
為了實現上述目的，本發明涉及了雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，包括備料、合成和分離三個步驟，具體工藝過程是
(I)備料先將硫氫化鈉(NaHS)、磷酸鈉(Na3P04)、硫磺粉和水按照9:20:3:20的重量比例配成混合溶 液，在反應裝置中攪拌並加熱混合溶液，反應裝置包括燒瓶、燒鍋或反應釜，優選為反應釜，將反應裝置中的混合溶液加熱到75-78°C，保溫水解I小時至固體物全部溶解，在反應裝置中備用；
(2)合成將四丁基溴化銨(C16H36BrN)按1:3_5的重量比例溶於水中配成混合催化劑溶液，然後將此混合催化劑溶液加入到反應裝置中，溫度控制在85-88°C，再將 250g Y-氯丙基三甲氧基矽烷流速滴入反應裝置中，滴加時間為O. 5小時，滴加完成後保溫反應2小時，整個過程保持攪拌狀態與回流狀態，至合成反應完成；
(3)分離合成反應結束後，停止攪拌，靜置分液，上層為有機相，下層為鹽水相，分掉下層的鹽水後，用活性炭與吸水樹脂進行吸附過濾，過濾後開啟真空泵進行減壓蒸餾，減壓蒸餾負壓高於-O. 95個大氣壓，蒸餾溫度為125-145 ，蒸餾分離後得到的透明液體即為雙_[丙基二甲氧基娃燒]_ 二硫化物娃燒偶聯劑廣品。
本發明與現有技術相比，採用在催化劑存在的兩相反應體系中進行反應合成得到雙一丙基三甲氧基矽烷-二硫化物，該工藝相對於傳統的矽烷偶聯劑工藝具有生產成本低、安全性高、操作簡單、反應時間短、產率高等特點，適合進行工業化生產，製得的雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑作為橡膠偶聯劑可廣泛用於硫磺硫化或白炭黑填充的橡膠膠料，適合於天然橡膠、異戊橡膠、丁苯膠、順丁膠、丁腈膠、丁基、齒代丁基膠、三元乙丙膠及這些橡膠的並用膠料，用於製造輪胎體、胎側、胎面、鋼絲粘合膠料、傳動帶外層膠、實心輪胎、膠輥及鞋底等；同時，雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑可顯著提高橡膠的物理及加工性能；提高填料在基膠中的分散性，降低了膠料的粘度，提高硫化膠的抗撕裂、耐磨損、耐屈撓龜裂等性能，相對於雙一丙基三乙氧基矽烷-四硫化物、 雙一丙基二乙氧基娃燒-二硫化物，雙_[丙基二甲氧基娃燒]_ 二硫化物作為偶聯劑可增加天然橡膠硫化膠的抗硫化返原性，使橡膠性能更穩定，且不易燒焦，其製備工藝簡單， 原理可靠，生產環境友好，產品產率高，節省資源，經濟效益明顯。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述。
實施例1:
本實施例先將45g硫氫化鈉、IOOg磷酸鈉、15g硫磺粉跟IOOg水配成混合溶液, 攪拌並加熱反應裝置中的混合溶液到76_78°C，保溫水解I小時，再加入催化劑溶液，催化劑溶液為3g四丁基溴化銨溶於IOg水中配成混合催化劑溶液，加入到反應裝置中，溫度控制在85-88 0C，將250g Y -氯丙基三甲氧基矽烷流速滴入反應裝置中，滴加時間為O. 5 小時，滴加完成後反應保溫2小時，整個反應過程保持攪拌狀態與回流狀態，反應結束後， 停止攪拌，靜置分液，上層為有機相，下層為鹽水相，分掉下層的鹽水後用活性炭與吸水樹脂吸附，過濾後開啟真空泵進行減壓蒸餾，減壓蒸餾負壓高於-O. 95個大氣壓，蒸餾溫度 125-145 ，得到的透明液體即為雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑產品。
實施例2:
本實施例先將90kg硫氫化鈉、200kg磷酸鈉、30kg硫磺粉加入反應釜中，然後加入 200kg水，開啟攪拌並緩 慢加熱反應釜中的混合溶液至75-78°C，保溫水解2小時，加入催化劑溶液，催化劑溶液為3kg四丁基溴化銨溶於IOkg水中配成的混合催化劑溶液，加入到反應釜中，溫度控制在83-85 °C，將250kg Y -氯丙基三甲氧基矽烷流速滴入反應裝置中，滴加時間為1. 5小時，滴加完成後保溫反應3小時；整個過程保持攪拌狀態與回流狀態，反應結束後，停止攪拌，靜置分液，上層為有機相，下層為鹽水相，分掉下層的鹽水後用活性炭與吸水樹脂吸附，過濾後開啟真空泵進行減壓蒸餾，減壓蒸餾負壓高於-O. 95個大氣壓，蒸餾溫度125-145°C,得到是透明液體即為雙-[丙基二甲氧基娃燒]-二硫化物娃燒偶聯劑廣品。
權利要求
1.一種雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，其特徵在於包括以下步驟(1)備料先將硫氫化鈉(NaHS)、磷酸鈉(Na3P04)、硫磺粉和水按照9:20:3:20的重量比例配成混合溶液，在反應裝置中攪拌並加熱混合溶液，將反應裝置中的混合溶液加熱到 75-78°C，直至固體物全部溶解，在反應裝置中備用；(2)合成將四丁基溴化銨(C16H36BrN)溶於水中配成混合催化劑溶液，然後將此混合催化劑溶液加入到反應裝置中，溫度控制在83-88°C，再將Y-氯丙基三甲氧基矽烷流速滴入反應裝置中，滴加時間為O. 5小時，整個過程保持攪拌狀態與回流狀態，至合成反應完成；(3)分離合成反應結束後，停止攪拌，靜置分液，上層為有機相，下層為鹽水相，分掉下層的鹽水後，用活性炭與吸水樹脂進行吸附過濾，過濾後進行減壓蒸餾，減壓蒸餾負壓高於-O. 95個大氣壓，蒸餾溫度為125-145 ，蒸餾分離後得到的透明液體即為雙-[丙基三甲氧基娃燒]_ _■硫化物娃燒偶聯劑廣品。
2.如權利要求1所述的雙_[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法， 其特徵在於所述反應裝置採用燒瓶、燒鍋或反應釜。
3.如權利要求1或2所述的雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，其特徵在於所述四丁基溴化銨(C16H36BrN)按1:3-5的重量比例溶於水。
4.如權利要求1或2所述的雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，其特徵在於在備料過程中，待固體物全部溶解後，保溫水解I小時。
5.如權利要求1或2所述的雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，其特徵在於在合成過程中，按照Y-氯丙基三甲氧基矽烷與硫氫化鈉50:9的重量比例，加入Y-氯丙基二甲氧基娃燒。
6.如權利要求1或2所述的雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，其特徵在於滴加完成後保溫反應2小時。
7.如權利要求1或2所述的雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，其特徵在於在減壓蒸餾過程中，採用真空泵進行抽真空減壓。
全文摘要
本發明屬於有機合成技術領域，涉及一種有機化合物矽烷偶聯劑的製備方法，特別是一種雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑的合成方法，本合成方法先將硫氫化鈉、磷酸鈉、硫磺粉和水配成混合溶液，在反應裝置中攪拌並加熱，至固體物全部溶解，然後將混合催化劑溶液加入到反應裝置中，再將γ-氯丙基三甲氧基矽烷流速滴入反應裝置中，整個過程保持攪拌狀態與回流狀態，合成反應結束後，靜置分液，分掉下層的鹽水後，再進行吸附過濾，過濾後進行減壓蒸餾，得到的透明液體即為雙-[丙基三甲氧基矽烷]-二硫化物矽烷偶聯劑產品，該方法製備工藝簡單，原理可靠，生產環境友好，產品產率高，節省資源，經濟效益明顯。
文檔編號C07F7/18GK102993228SQ20121051802
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者孫立水, 劉莉 申請人:青島晟科材料有限公司