CN104961761A - 水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，该方法采用氢氧化钠、硫磺与γ-氯丙基三乙氧基硅烷在催化剂存在的两相反应体系中发生反应生成双－【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物。该方法采用水作溶剂，生产成本低，无硫化氢污染，盐水呈中性，操作简单，反应时间短，产率高，总硫含量易控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，属于精细化学品的合成方法。
背景技术
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。
双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷作为一种橡胶偶联剂广泛用于硫磺硫化或白炭黑填充的橡胶胶料，适合于天然橡胶、异戊橡胶、丁苯胶、顺丁胶、丁腈胶、丁基、卤代丁基胶、三元乙丙胶及这些橡胶的并用胶料，用于制造轮胎体、胎侧、胎面、钢丝粘合胶料、传动带外层胶、实心轮胎、胶辊及鞋底等。双-[丙基三乙氧基硅烷]-四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。
发明内容
本发明的目的是：提供一种水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，由该合成方法得到的含硫硅烷偶联剂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。
本发明的技术解决方案是：水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于：将45--55g氢氧化钠跟110--130g去离子水配成混合溶液，搅拌均匀；再加入65--75g硫磺，搅拌并加热至95-102℃，保温溶解；固体物全部溶解后，降温至75-85℃接着加入8--36g催化剂溶液；然后，温度控制在75-88℃，将200gγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴加反应装置中，流加时间为0.5--2小时，流速滴加完成后80-88℃保温反应1-3hr，整个反应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-[丙基三乙氧基基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂，下层为中性的盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，得到淡黄色透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂。
其中，氢氧化钠水溶液的质量浓度是25--33%。
其中，硫磺用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的32--40％。
其中，催化剂溶液由苄基三乙基氯化铵1:3-5的比例溶于水中配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的1--3％。
其中，γ-氯丙基三乙氧基硅烷用量为200g。
本发明采用在催化剂存在的两相反应体系中进行反应的合成工艺，反应介质为去离子水、氢氧化钠、硫磺粉存在的水相及有机相，生产成本低，无硫化氢污染，盐水呈中性，操作简单，反应时间短，产率高，总硫含量易控制，适合进行工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：将46g氢氧化钠跟110g去离子水配成混合溶液，搅拌均匀；再加入66g硫磺，搅拌并加热至95-102℃，保温溶解；固体物全部溶解后，降温至75-85℃接着加入催化剂溶液，催化剂溶液由2g苄基三乙基氯化铵与6g水配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的1％；然后，温度控制在75-88℃，将200gγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴加反应装置中，流加时间为0.5--2小时，流速滴加完成后80-88℃保温反应1-3hr，整个反应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-[丙基三乙氧基基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂，下层为中性的盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，得到淡黄色透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂。
实施例2：将51g氢氧化钠跟125g去离子水配成混合溶液，搅拌均匀；再加入70g硫磺，搅拌并加热至95-102℃，保温溶解；固体物全部溶解后，降温至75-85℃接着加入催化剂溶液，催化剂溶液由4g苄基三乙基氯化铵与16g水配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的2％；然后，温度控制在75-88℃，将200gγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴加反应装置中，流加时间为0.5--2小时，流速滴加完成后80-88℃保温反应1-3hr，整个反应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-[丙基三乙氧基基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂，下层为中性的盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，得到淡黄色透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂。
实施例3：将55g氢氧化钠跟130g去离子水配成混合溶液，搅拌均匀；再加入75g硫磺，搅拌并加热至95-102℃，保温溶解；固体物全部溶解后，降温至75-85℃接着加入催化剂溶液，催化剂溶液由6g苄基三乙基氯化铵与30g水配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的3％；然后，温度控制在75-88℃，将200gγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴加反应装置中，流加时间为0.5--2小时，流速滴加完成后80-88℃保温反应1-3hr，整个反应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-[丙基三乙氧基基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂，下层为中性的盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，得到淡黄色透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂。
Claims (5)
1.水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于：将45--55g氢氧化钠跟110--130g去离子水配成混合溶液，搅拌均匀；再加入65--75g硫磺，搅拌并加热至95-102℃，保温溶解；固体物全部溶解后，降温至75-85℃接着加入8--36g催化剂溶液；然后，温度控制在75-88℃，将200gγ-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴加反应装置中，流加时间为0.5--2小时，流速滴加完成后80-88℃保温反应1-3hr，整个反应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-[丙基三乙氧基基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂，下层为中性的盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，得到淡黄色透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-四硫化物硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于：氢氧化钠水溶液的质量浓度是25--33%。
3.根据权利要求1所述的水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于：硫磺用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的32--40％。
4.根据权利要求1所述的水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于：催化剂溶液由苄基三乙基氯化铵1:3--5的比例溶于水中配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的1--3％。
5.根据权利要求1所述的水相法合成双-【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于：γ-氯丙基三乙氧基硅烷用量为200g。
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