CN101423527B - 三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法：其特点是：它是用三羟基甲基烷烃和六烷基二硅氮烷化合物为原料，在离子交换树脂的催化下进行反应，最后将反应液中的树脂过滤掉就可得到所需的产品。本发明的优点是：工艺相对简单，转化率高，选择性好，生产率较高，得到的产品品质稳定，其反应液纯度就可以达到97％以上。

Description

三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法
技术领域
本发明涉及到一种三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法。
背景技术
本发明涉及如以下通式(I)的三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法：
Figure S2007101346416D00011
其中R表示氢或线性或分支的C1～C10烷基；R1、R2和R3各自独立的表示线性或分支的C1～C10烷基。
由于这种硅烷具有甲硅烷基的特殊分子结构，因而既可应用在树脂合成上，与没有添加本硅烷的树脂相比具有更好的抗水解性、抗氧化稳定性、耐碱性和热稳定性，应用了本硅烷以后树脂还具有色泽鲜艳、保色力强、耐温及快干的优点。
目前，还没有发现有相关文献报道过本发明所述的通式(I)的三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种通式(I)的三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：如以下通式(I)的三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法：
Figure S2007101346416D00021
其特征在于：它是用通式(II)的三羟基甲基烷烃和通式(III)的六烷基二硅氮烷化合物为原料在离子交换树脂的催化下反应制备的；
Figure S2007101346416D00022
上式中：R表示氢或线性或分支的C1～C10烷基；R1、R2和R3各自独立地表示线性或分支的C1～C10烷基；并且R、R1、R2或R3可特别地选自甲基乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基。
包括如下步骤：
(一)将通式(II)的三羟基甲基烷烃投入反应釜内，然后向反应釜中加入离子交换树脂作为催化剂；
(二)向反应釜内滴加通式(III)的六烷基二硅氮烷化合物，随着反应的进行，会有副产氨气生成，滴加时温度控制在10℃～100℃，釜内压力控制在0～0.2Mpa；
(三)滴加结束以后，在10℃-150℃保温反应4～6小时，保温时釜内压力控制在0～0.2Mpa；
(四)等反应完毕后，将物料通过滤布，就可将反应液中的离子交换树脂过滤掉，得到的就是高纯度的产品。
上述的整个反应过程可优选在惰性气体的保护下进行。
上述的通式(II)的三羟基甲基烷烃的纯度优选为大于95％，其含水量小于3000PPm。
上述的化合物(III)六烷基二硅氮烷化合物的纯度优选为大于95％。
反应过程中使用的催化剂优选为强酸性阳离子交换树脂，并且加入的催化剂的量为原料总质量的0.1～10％，优选为3～5％。
上述反应过程中原料的摩尔配比为：化合物(II)∶化合物(III)＝1∶1.5～1.8。若通式(III)化合物高于上述的摩尔比会造成通式(III)化合物过量很多，造成浪费，经济效益上不合算，如果通式(III)化合物低于上述摩尔比，则无法保证所有的羟基进行甲硅烷基化反应。
在整个制造过程中，在滴加通式(III)六烷基二硅氮烷化合物的过程中温度优选控制在60℃～80℃；因为如果温度低于60℃，产品反应较慢，反应时间延长，如果温度高于80℃，通式(III)六烷基二硅氮烷化合物容易被生成的氨气带走，造成物料损失。而在保温合成反应过程中，温度则优选控制在120℃～150℃；因为如果温度低于120℃，产品反应较慢，反应时间延长，如果温度高于150℃，产品容易发现分解，导致反应液中产品的含量下降。
由于本反应有氨气生成，因此需要对反应容器中的压力进行控制，滴加时由于生成的氨气量比较大，因此其釜内压力控制在0～0.2Mpa，优选压力不能大于0.2Mpa，以免提高对设备的要求。
本发明的优点是：工艺相对简单，转化率高，选择性好，生产率较高，得到的产品纯度高、品质稳定。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不应受到这些实施例的任何限制。
实施例1：
由三羟基甲基丙烷制备三(三甲基硅氧基)甲基丙烷
在装有夹套内恒温循环油加热、机械搅拌、滴加装置、尾气吸收塔、塔顶回流器的反应容器中加入100g三羟基甲基丙烷和12g强酸型阳离子交换树脂，然后升温到120℃，滴加280g六甲基二硅氮烷，生成的氨气经过回流器进入尾气吸收塔，在整个过程中反应体系中为微正压，滴加过程中发现六甲基二硅氮烷被生成的氨气带出反应体系，有50g左右.继续反应，发现因为六甲基二硅氮烷损失太多，三羟基甲基丙烷转化率不到75％。
在装有夹套内恒温循环油加热、机械搅拌、滴加装置、尾气吸收塔、塔顶回流器的反应容器中加入100g三羟基甲基丙烷和12g强酸型阳离子交换树脂，然后升温到20℃(室温)，滴加280g六甲基二硅氮烷，生成的氨气经过回流器进入尾气吸收塔，在整个过程中反应体系中为放出的氨气量很少，反应比较慢，然后升温到80℃保温，反应速度一下子加快，生成大量氨气，并有很多六甲基二硅氮烷被带走，约有60g.继续反应，最终因为六甲基二硅氮烷损失太多，三羟基甲基丙烷转化率不到70％。
本实施例证明如果滴加温度不控制好，则六甲基二硅氮烷的损耗是相当大的，因此必须控制滴加的温度。
实施例2：
由三羟基甲基丙烷制备三(三甲基硅氧基)甲基丙烷。
在装有夹套内恒温循环油加热、机械搅拌、滴加装置、尾气吸收塔、塔顶回流器的反应容器中加入100g三羟基甲基丙烷，然后升温到80℃，加入12g强酸型阳离子交换树脂作为催化剂，搅拌均匀，然后滴加280g六甲基二硅氮烷，生成的氨气经过回流器进入尾气吸收塔，在整个过程中反应体系中为微正压，滴加完毕后在120-130℃反应5小时，三羟基甲基丙烷转化率100％，但是产品呈中性，将树脂过滤掉以后，反应液中产品含量高于97％，可以直接作为成品，产品为312g。
本实施例证明如果使用阳离子交换树脂为催化剂，三羟基甲基丙烷制备三(三甲基硅氧基)甲基丙烷反应不仅可以进行完全，而且工艺非常简单。
实施例3：
由三羟基甲基丁烷制备三(三甲基硅氧基)甲基丁烷，整个反应过程在氮气保护下进行。
在装有夹套内恒温循环油加热、机械搅拌、滴加装置、尾气吸收塔、塔顶回流器的反应容器中加入100g三羟基甲基丁烷，然后升温到80℃，加入16g强酸型阳离子交换树脂作为催化剂，搅拌均匀，然后滴加260g六甲基二硅氮烷，生成的氨气经过回流器进入尾气吸收塔，在整个过程中反应体系中为微正压，滴加完毕后在120-130℃反应5小时，三羟基甲基丙烷转化率100％，但是产品呈中性，将树脂过滤掉以后，反应液中产品含量高于97％，可以直接作为成品，产品为325g。
本实施例证明如果使用阳离子交换树脂为催化剂，三羟基甲基丁烷制备三(三甲基硅氧基)甲基丁烷的反应不仅可以进行完全，而且工艺非常简单。

Claims (6)

1.三(三烷基硅氧基)甲基烷烃的制造方法，其结构如通式(I)
 (I)
其特征在于：它是用通式(II)的三羟基甲基烷烃和通式(III)的六烷基二硅
氮烷化合物为原料在离子交换树脂的催化下反应制备的；
 (II)
Figure 2007101346416100001DEST_PATH_IMAGE006
 (III)
上式中：R表示氢或线性或分支的C1~C10烷基；Rl、R2和R3各自独立地表示线性或分支的C1~C10烷基；
所使用的催化剂为强酸性阳离子交换树脂，并且加入的催化剂的量为原料总质量的0.1~10%；
包括如下步骤：
(一)将通式(II)的三羟基甲基烷烃投入反应釜内，然后向反应釜中加入离子交换树脂作为催化剂；
(二)向反应釜内滴加通式(III)的六烷基二硅氮烷化合物，随着反应的进行，会有副产氨气生成，滴加时温度控制在60℃~80℃，釜内压力控制在0~0.2Mpa；(三)滴加结束以后，在120℃~150℃保温反应4~6小时，保温时釜内压力控制在0~0.2Mpa；
(四)等反应完毕后，将反应液中的离子交换树脂过滤掉，得到的就是高纯度的产品；
反应过程中原料的摩尔配比为：化合物 (II)：化合物(III) =1：1.5~1.8。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：整个反应过程在惰性气体的保护下进行。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：R、R1、 R2或R3选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述的通式(II)的三羟基甲基烷烃的纯度为大于95%，其含水量小于3000ppm。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述的通式(III)六烷基二硅氮烷化合物的纯度为大于95%。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：加入的催化剂的量为原料总质量的3~5%。
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