CN103342717A - 一种双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法 - Google Patents
一种双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，它采用三水硫化钠、硫磺粉与γ-氯丙基三乙氧基硅烷在催化剂存在的两相反应体系中进行反应的合成工艺方法，因而，具有生产成本低、安全性高、生产环境友好、操作简单、反应时间短、转化率高、产率高、主含量高等优点,适合进行工业化生产，特别适合于橡胶生产之用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种硅烷偶联剂合成工艺，属于有机化学品的合成，特别是一种双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法。
技术背景：
硅烷偶联剂是分子中含有有机官能团和具有水解性的硅烷活性基团的化合物的总称，使用偶联剂的目的是使有机物和无相溶性的填料以及橡胶基质结合起来，提高胶料的密着性，在胶料中添加偶联剂可改善填充剂的分散性，使混炼胶的材料性能和成型性能得以提高，利用这些特性的材料有橡胶树脂、涂料、胶粘剂、玻璃、金属表面处理剂等。
含硫硅烷偶联剂一直是橡胶加工必不可缺少的助剂，主要用来提高无机填料在橡胶中的分散性及提高无机填料与橡胶的结合性，从而提高橡胶的综合性能。
目前市场上常用的该类偶联剂主要为双－【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物，还没有将双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷作为橡胶偶联剂用于硫磺硫化或白炭黑填充的橡胶胶料,双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂可显著提高橡胶的物理及加工性能；提高填料在基胶中的分散性, 降低了胶料的粘度，提高硫化胶的抗撕裂、耐磨损、耐屈挠龟裂等性能, 相对于双－【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物，双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物作为偶联剂具有主含量高，主含量可达到85%以上，分子量小，具有较低活性的二硫烷官能团，可增加天然橡胶硫化胶的抗硫化返原性, 使橡胶性能更稳定, 因此可以提供更可靠的焦烧安全性。
发明内容：
本发明的目的就是要提供一种具有较低活性的二硫烷官能团、可增加天然橡胶硫化胶的抗硫化返原性、 使橡胶性能更稳定、 可以提供更可靠的焦烧安全性、生产成本低、安全性高、生产环境友好、操作简单、反应时间短、转化率高、产率高、主含量高含的双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，用来提高无机填料在橡胶中的分散性及提高无机填料与橡胶的结合性，从而提高橡胶的综合性能。
本发明的目的是这样实现的：一种双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于将三水硫化钠、硫磺粉和去离子水加入到反应容器中，搅拌并加热反应容器中的混合液至75-78℃，保温溶解直至固体物全部溶解后，再将配好的催化剂溶液加入到反应容器中，温度控制在80-86℃，再将γ-氯丙基三乙氧基硅烷缓慢加入反应容器中，完成后在80-86℃保温反应3--5hr；整个过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为无机相，分掉下层的无机相后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分，过滤后在130-145℃、-0.95atm减压蒸馏，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。
本发明所述的反应介质为去离子水、三水硫化钠、硫磺粉、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、催化剂，其配料配比按重量比为γ-氯丙基三乙氧基硅烷：三水硫化钠:硫磺粉:去离子水：催化剂为1:0.27-0.28:0.07-0.08:0.35-0.36:0.01-0.02。
本发明所述的催化剂为四丁基溴化铵，催化剂溶液采用四丁基溴化铵和水混合而成，四丁基溴化铵用量与水用量的重量比为1:3--5。
本发明所述的γ-氯丙基三乙氧基硅烷的加入方式为流速滴加，其滴加时间控制在1－3hr。
本发明所述的反应容器为搪玻璃反应容器或者不锈钢反应容器。
本发明所述的分出的无机相进入盐水蒸发系统，蒸出的水作为生产配料用水，蒸出的盐作为工业盐。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
由于采用了双－【丙基三乙氧基硅烷】-二硫化物在催化剂存在的两相反应体系中进行反应的合成工艺方法，因而：
1、相对于传统的硅烷偶联剂工艺具有生产成本低、安全性高、生产环境友好、操作简单、反应时间短、转化率高、产率高、主含量高等优点；
2、可显著提高橡胶的物理及加工性能；提高填料在基胶中的分散性, 降低了胶料的粘度，提高硫化胶的抗撕裂、耐磨损、耐屈挠龟裂等性能；
3、具有较低活性的二硫烷官能团、可增加天然橡胶硫化胶的抗硫化返原性、 使橡胶性能更稳定、 可以提供更可靠的焦烧安全性
4、具有主含量高，主含量可达到85%以上，分子量小。
具体实施方式：
实施例1：将55g三水硫化钠、15.4g硫磺粉跟70.4g去离子水加入到反应容器中，搅拌并加热反应容器中的混合液到75-78℃，保温溶解直至固体物全部溶解后，再将配好的催化剂溶液15g，催化剂溶液采用3g四丁基溴化铵加12g去离子水均匀混合而成，加入到反应容器中，温度控制在80-86℃，再将200gγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴入反应容器中，滴加时间为1小时，滴加完成后80-86℃保温反应3hr；整个过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为无机相，分掉下层的无机相后用1.2g吸水树脂吸附有机相中溶解的水分，过滤后130-145℃、-0.95atm减压蒸馏，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂；分出无机相进入盐水蒸发系统，蒸出的水作为生产配料用水，蒸出的盐作为工业盐销售。
实施例2：将138kg三水硫化钠、38.5kg硫磺粉跟176kg去离子水加入到反应容器中，搅拌并加热反应容器中的混合液到75-78℃，保温溶解直至固体物全部溶解后，再将配好的催化剂溶液37.5kg，催化剂溶液采用7.5kg四丁基溴化铵加30kg去离子水均匀混合而成，加入到反应容器中，温度控制在80-86℃，再将500kgγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴入反应容器中，滴加时间为1.5小时，滴加完成后80-86℃保温反应4hr；整个过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为无机相，分掉下层的无机相后用3kg吸水树脂吸附有机相中溶解的水分，过滤后130-145℃、-0.95atm减压蒸馏，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂；分出无机相进入盐水蒸发系统，蒸出的水作为生产配料用水，蒸出的盐作为工业盐销售。
Claims (6)
1.双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于将三水硫化钠、硫磺粉和去离子水加入到反应容器中，搅拌并加热反应容器中的混合液至75-78℃，保温溶解直至固体物全部溶解后，再将配好的催化剂溶液加入到反应容器中，温度控制在80-86℃，再将γ-氯丙基三乙氧基硅烷缓慢加入反应容器中，完成后在80-86℃保温反应3--5hr；整个过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为无机相，分掉下层的无机相后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分，过滤后在130-145℃、-0.95atm减压蒸馏，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于所述的反应介质为去离子水、三水硫化钠、硫磺粉、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、催化剂，其配料配比按重量比为γ-氯丙基三乙氧基硅烷：三水硫化钠:硫磺粉:去离子水：催化剂为1:0.27-0.28:0.07-0.08:0.35-0.36:0.01-0.02。
3.根据权利要求1或2所述的双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于所述的催化剂为四丁基溴化铵，催化剂溶液采用四丁基溴化铵和水混合而成，四丁基溴化铵用量与水用量的重量比为1:3--5。
4. 根据权利要求1所述的双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于所述的γ-氯丙基三乙氧基硅烷的加入方式为流速滴加，其滴加时间控制在1－3hr。
5.根据权利要求1所述的双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于所述的反应容器为搪玻璃反应容器或者不锈钢反应容器。
6.根据权利要求1所述的双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂合成方法，其特征在于所述的分出的无机相进入盐水蒸发系统，蒸出的水作为生产配料用水，蒸出的盐作为工业盐。
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