CN103396434A - 一种乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法，属硅烷偶联剂生产领域。本发明以乙烯基三氯硅烷为原料，采用醇解工艺，在搅拌、加热条件下按比例加入甲醇和水的混合物反应，反应完毕进行减压蒸馏，在温度120℃、真空度-0.1MPa的条件下将低沸点物料脱掉，然后加入甲醇钠将残留氯化氢中和掉，最后进行抽滤得到一定聚合度的乙烯基三甲氧基硅烷低聚物产品。本发明提供的合成方法具有工艺简单、生产成本低、产品稳定性好的特点，适合进行工业化生产。

Description

一种乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法

技术领域

本发明涉及一种乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法，属硅烷偶联剂生产领域。

背景技术

乙烯基三甲氧基硅烷是一种最常用的乙烯基类硅烷偶联剂，兼有偶联剂和交联剂的作用，广泛用于交联聚乙烯生产、玻璃纤维处理、无机填料表面改性等领域。由于乙烯基三甲氧基硅烷分子量较小，沸点（123℃）和闪点（22℃）都比较低，因此在应用过程中对温度有限制，并且存在一定的安全隐患。

为了解决乙烯基三甲氧基硅烷沸点低、闪点低，应用过程中存在安全隐患的问题，国内外相继开发一种新型的乙烯基三甲氧基硅烷低聚物，与单分子的乙烯基三甲氧基硅烷相比，该产品是一种低聚硅氧烷，具有以下几个显著的优点：

1）    低挥发、高闪点，使用更安全；

2）    稳定性好，储存期和寿命更长；

3）   VOC排放量少，使用更环保；

目前报道的乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法为水解缩聚工艺，即采用乙烯基三甲氧基硅烷为原料，在溶剂、催化剂、加热、搅拌等条件下，加入一定比例的水进行水解缩聚反应，然后进行蒸馏将副产物甲醇、溶剂脱掉，最后得到一定聚合度（一般以SiO₂含量指标表示）的乙烯基三甲氧基硅烷低聚物产品。其不足是工艺复杂，生产成本偏高，不适合工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种以乙烯基三氯硅烷和含水甲醇为原料，采用醇解工艺一步反应即可得到产品，且工艺简单，生产成本低，适合工业化生产的乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法。

本发明的技术方案是：

一种乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1）将乙烯基三氯硅烷加入到带有电磁搅拌、温度计、油浴加热和回流冷凝器的玻璃反应烧瓶中，其中回流冷凝器冷却水温度控制-10—5℃，冷凝器顶部用导管接到一个碱液喷淋塔。

2）将去离子水和无水甲醇按重量比混合均匀后加入到玻璃恒压滴液漏斗中。

3）开启搅拌，电磁搅拌速度设置为80—300转每分钟，在50—100℃温度条件下将去离子水和无水甲醇的混合物滴加到烧瓶中反应，去离子水和无水甲醇混合物的滴加时间为3—6小时。滴加反应过程中产生的副产物氯化氢气体通过冷凝器顶部的导管，连续导入到碱液喷淋塔中和吸收。

4）反应完毕后，将玻璃反应烧瓶中物料进行减压蒸馏，蒸馏温度设置60—120℃、真空度设置-0.09MPa，将反应物料中低沸点组分脱掉，得到乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品。

5）在乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品中加入甲醇钠，将粗品中残留的少量氯化氢中和掉，最后进行抽滤得到无色或淡黄色透明液体，即乙烯基三甲氧基硅烷低聚物成品。

   本发明的优点在于：

本发明采用乙烯基三氯硅烷为原料，与含水甲醇进行反应，然后进行减压蒸馏、中和、抽滤得到乙烯基三甲氧基硅烷低聚物；与现有技术相比，本发明专利具有以下优点：

1）现有技术需要先以乙烯基三氯硅烷为原料制备乙烯基三甲氧基硅烷，然后再进行水解聚合反应得到产品；本发明采用醇解工艺，以乙烯基三氯硅烷和含水甲醇为原料，一步反应即可得到产品，工艺更简单，生产成本更低，更适合工业化生产。

2）现有技术需要加入酸、金属催化剂；本发明直接利用醇解反应过程中产生的副产物氯化氢即盐酸作催化剂，不仅工艺简单，成本更低，而且不带入金属离子，产品品质和安全性更好。

3）现有技术采用无水碳酸钙为中和剂，中和产物为钙盐、二氧化碳和水，水分的残留会降低产品储存寿命；本发明采用甲醇钠为中和剂，中和产物为氯化钠和甲醇，可通过抽滤去掉，不产生水分残留，产品储存稳定性更好。

具体实施方式

实施例1：

合成乙烯基三甲氧基硅烷低聚物（SiO₂含量=46±1.0%）

1）、将1615g乙烯基三氯硅烷加入到3000ml带有电磁搅拌、温度计、油浴加热和回流冷凝器的玻璃反应烧瓶中，其中回流冷凝器冷却水温度控制5℃，回流冷凝器顶部通过导管与碱液喷淋塔连通。

2）、将72g去离子水和718g无水甲醇混合均匀后加入到1500ml玻璃恒压滴液漏斗中。

3）、开启搅拌，设置搅拌速度为300转每分钟，在100℃温度条件下将甲醇和水的混合物滴加到烧瓶中反应，6小时滴加完毕。反应过程中产生的副产物氯化氢气体通过冷凝器顶部的导管，连续导入到碱液喷淋塔中和吸收。

4）反应完毕后，将玻璃反应烧瓶中物料进行减压蒸馏，蒸馏温度设置60—120℃、真空度设置-0.09MPa，将反应物料中低沸点组分脱掉，得到乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品。

5）、在乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品中加入8g甲醇钠，将粗品中残留的少量氯化氢中和掉，最后进行抽滤得到1285g无色或淡黄色透明液体，即乙烯基三甲氧基硅烷低聚物成品，成品经检测SiO₂含量为46.20%。

实施例2：

合成乙烯基三甲氧基硅烷低聚物（SiO₂含量=50±1.0%）

1）、将1615g乙烯基三氯硅烷加入到3000ml带有电磁搅拌、温度计、油浴加热和回流冷凝器的玻璃反应烧瓶中，其中回流冷凝器冷却水温度控制-10℃，回流冷凝器顶部通过导管与碱液喷淋塔连通。

2）、将108g去离子水和592g无水甲醇混合均匀后加入到1500ml玻璃恒压滴液漏斗中。

3）、开启搅拌，设置搅拌速度为80转每分钟，在50℃温度条件下将甲醇和水的混合物滴加到烧瓶中反应，3小时滴加完毕。反应过程中产生的副产物氯化氢气体通过冷凝器顶部的导管，连续导入到碱液喷淋塔中和吸收。

4）反应完毕后，将玻璃反应烧瓶中物料进行减压蒸馏，蒸馏温度设置60—120℃、真空度设置-0.09MPa，将反应物料中低沸点组分脱掉，得到乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品。

5）在乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品中加入12g甲醇钠，将粗品中残留的少量氯化氢中和掉，最后进行抽滤得到1190g无色或淡黄色透明液体，即乙烯基三甲氧基硅烷低聚物成品，成品经检测SiO₂含量为49.60%。

实施例3：

合成乙烯基三甲氧基硅烷低聚物（SiO₂含量=54±1.0%）

1）、将1615g乙烯基三氯硅烷加入到3000ml带有电磁搅拌、温度计、油浴加热和回流冷凝器的玻璃反应烧瓶中，其中回流冷凝器冷却水温度控制5℃，回流冷凝器顶部通过导管与碱液喷淋塔连通。

2）、将144g去离子水和456g无水甲醇混合均匀后加入到1500ml玻璃恒压滴液漏斗中。

3）、开启搅拌，设置搅拌速度为300转每分钟，在100℃温度条件下将甲醇和水的混合物滴加到烧瓶中反应，6小时滴加完毕。反应过程中产生的副产物氯化氢气体通过冷凝器顶部的导管，连续导入到碱液喷淋塔中和吸收。

4）反应完毕后，将玻璃反应烧瓶中物料进行减压蒸馏，蒸馏温度设置60—120℃、真空度设置-0.09MPa，将反应物料中低沸点组分脱掉，得到乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品。

5）、在乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品中加入15g甲醇钠，将粗品中残留的少量氯化氢中和掉，最后进行抽滤得到1080g无色或淡黄色透明液体，即乙烯基三甲氧基硅烷低聚物成品，成品经检测SiO₂含量为54.40%。

Claims (1)

1.一种乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的合成方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1）将乙烯基三氯硅烷加入到带有电磁搅拌、温度计、油浴加热和回流冷凝器的玻璃反应烧瓶中，其中回流冷凝器冷却水温度控制-10—5℃，冷凝器顶部用导管接到一个碱液喷淋塔；

2）将去离子水和无水甲醇按重量比混合均匀后加入到玻璃恒压滴液漏斗中；

3）开启搅拌，电磁搅拌速度设置为80—300转每分钟，在50—100℃温度条件下将去离子水和无水甲醇的混合物滴加到烧瓶中反应，去离子水和无水甲醇混合物的滴加时间为3—6小时；滴加反应过程中产生的副产物氯化氢气体通过冷凝器顶部的导管，连续导入到碱液喷淋塔中和吸收；

4）反应完毕后，将玻璃反应烧瓶中物料进行减压蒸馏，蒸馏温度设置60—120℃、真空度设置-0.09MPa，将反应物料中低沸点组分脱掉，得到乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品；

5）在乙烯基三甲氧基硅烷低聚物粗品中加入甲醇钠，将粗品中残留的少量氯化氢中和掉，最后进行抽滤得到无色或淡黄色透明液体，即乙烯基三甲氧基硅烷低聚物成品。