CN106995459B - 制备含有硅酸2-乙基己酯的组合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备含有硅酸2‑乙基己酯的组合物的方法。具体地,本发明在四丁氧基钛作为催化剂存在下将硅酸乙酯与过量使用的2‑乙基己醇在充分混合下加热至低于2‑乙基己醇的沸点的温度,使它们反应,并且在反应之后通过蒸馏从反应混合物中除去乙醇和过量的2‑乙基己醇,由此获得产物。
Description
技术领域
本发明涉及具有非常高含量的硅酸2-乙基己酯的组合物及其特定的制备方法,其中在非酸性催化剂存在下将硅酸乙酯与2-乙基己醇进行酯交换,然后将游离醇从反应混合物中除去。
背景技术
多硅酸烷酯,也称为硅酸烷酯,根据化学理解可以主要通过通式如RO-[(RO-)2Si-O]n-R以及[-Si(-OR)2O2/2-]n(其中n > 1和R = 烷基)来表示,并且早已为人所知,例如以所谓的硅酸乙酯的形式。
DE-AS-1010739教导了通过四乙氧基硅烷与高级醇如环己醇、甲基环己醇以及酚在作为缩合剂的无水或含水羧酸(例如乙酸或甲酸)的存在下反应制备多硅酸酯。蒸馏出反应中形成的挥发性化合物,例如低级醇。产物含有酸。
US 2846459公开了通过酯交换制备溴化的硅酸烷酯,其中实例从多硅酸乙酯开始,并且其主要与2,3-二溴丙-1-醇和2-乙基己醇的混合物反应。这里使用的催化剂是甲醇钠或甲醇钠和碳酸钾的混合物。这里,也蒸馏出反应后仍然是易挥发性的化合物,例如低级醇,因此获得相应的溴化的硅酸烷酯。
EP1035184A1的实施例7公开了在作为催化剂的硫酸存在下,100 g硅酸乙酯与18g 2-乙基己醇的反应。所述反应在120℃下进行1小时。然后蒸馏除去仍然存在的易挥发性成分。由此获得仍具有94 mol%的乙基含量和1750 g/mol的分子量的硅酸烷酯。在此仅以低产率实现部分酯交换,并且由于所使用的硫酸的残余量保留在产物中,因此产物此外是酸性的。将产物进一步在THF中处理。
发明内容
因此,本发明的目的在于,提供一种含有硅酸2-乙基己酯的组合物,包括合适的制备方法,其中硅酸乙酯(多硅酸乙酯)在非酸性催化剂存在下与2-乙基己醇应当以尽可能高的产率进行酯交换。
所述目的有利地根据本发明的权利要求中的特征来实现。
因此,以令人惊讶的方式,已经发现一种制备含有硅酸2-乙基己酯的组合物的特殊方法,其中将硅酸乙酯,基于重量相对过量的2-乙基己醇和催化量的四丁氧基钛添加到一起,将该反应物混合物在充分混合下加热至低于2-乙基己醇的沸点的温度,使它们反应,并且在反应之后通过蒸馏从如此获得的反应混合物或产物混合物中除去乙醇和过量的2-乙基己醇,由此在蒸馏之后作为底部产物以极高的产率获得本发明的组合物。此外,本发明的组合物是非酸性的,并且有利地包含≥90重量%的硅酸2-乙基己酯含量和≤1重量%的游离乙醇含量,分别基于所述组合物。
因此,本发明提供了一种制备含有硅酸2-乙基己酯的组合物的方法,其中在四丁氧基钛作为催化剂存在下将硅酸乙酯与过量使用的2-乙基己醇在充分混合下加热至低于2-乙基己醇的沸点的温度,使它们反应,并且在反应之后通过蒸馏从反应混合物中除去乙醇和过量的2-乙基己醇,由此获得产物。
有利地,在根据本发明的方法中,硅酸乙酯和2-乙基己醇以1:1.1至10,优选1:1.5至3,更优选1:2的重量比使用。
此外,在根据本发明的方法中,基于所用的硅酸2-乙基己酯的量,有利地使用0.01至0.5重量%,优选0.01至0.1重量%,更优选0.05重量%的四丁氧基钛。
合适地,在根据本发明的方法中,反应在140至182℃,优选170至181℃,更优选180℃的温度下进行12至60小时,优选为16至48小时的时间段。
通常,根据本发明的方法如下进行:
常规地,将硅酸乙酯和基于重量相对过量的2-乙基己醇以及催化量的四丁氧基钛的混合物预先加入到合适的反应设备(例如具有用于反应物计量的进料装置、搅拌器、加热器、温度控制/调节装置、回流冷凝器和具有接收器的桥的反应容器),将混合物在搅拌下加热,优选加热至略低于2-乙基己醇的沸点的温度,特别是在180℃范围内的温度,使混合物反应足够长的时间,优选12-48小时,然后将仍然存在于如此获得的反应混合物或产物混合物中的易挥发性组分如乙醇和过量的2-乙基己醇适当地蒸馏出,以便通过蒸馏处理反应混合物或产物混合物,从而获得产物。例如,为了进行蒸馏,可以将反应后存在的反应混合物或产物混合物从反应容器转移到单独的蒸馏单元中,并通过蒸馏进行后处理。此外,可以在蒸馏结束时施加真空,即在减压下蒸馏,和/或另外使氮气通过存在于蒸馏设备底部的产物或产物混合物。因此,有利地获得作为本发明组合物的产物,其作为在所使用的蒸馏设备的底部中的无色至淡黄色的微粘的液体。
令人惊讶的是,以特别有利的方式,通过实施本发明的方法实现了几乎完全的酯交换,产率为≥95%,因此有利地使得可以提供相应的反应产物,并且通过根据本发明的方法有利地使得可以获得具有≥90重量%,优选≥95重量%的硅酸2-乙基己酯高含量的组合物。
因此,本发明还提供了可通过本发明的方法获得的具有≥90重量%,优选≥95重量%的硅酸2-乙基己酯含量的组合物。
本发明还提供了组合物或根据本发明制备的组合物,其具有基于所述组合物≥90重量%,优选≥95重量%的硅酸2-乙基己酯含量。此外,本发明的组合物或根据本发明制备的组合物基于所述组合物优选具有≤1重量%,优选≤0.5重量%直到检测限值的乙醇含量,并且因此从环境的观点来看的特点还在于仅有非常低比例的VOC(挥发性有机化合物)。
因此,有利地可以使用根据本发明的组合物,例如但不限于作为在制备功能性聚合物如丁二烯橡胶中或在溶液-苯乙烯-丁二烯-橡胶中的偶联剂。
具体实施方式
通过以下实施例详细阐述本发明,但其不应限制本发明的范围:
实施例:
使用的化学品:
Dynasylan® 40 (硅酸乙酯),Evonik Resource Efficiency GmbH
四丁氧基钛,Sigma-Aldrich
2-乙基己醇,Sigma-Aldrich。
分析方法:
NMR测量:
仪器:Bruker
频率:100.6 MHz (13C-NMR)
扫描:1024 (13C-NMR)
温度:296 K
溶剂:CDCl3
标准:四甲基硅烷。
醇的气相色谱法测定:
所有数值应被理解为指导值。允许具有相似极性的柱,例如来自其它制造商的柱。如果使用具有填充柱的仪器可以明显地实现分离,则这也是允许的。
在操作样品时,应注意其湿度敏感性。
通过标准化至100面积%进行分析。
实施例1:
首先装入Dynasylan® 40(50 g)、2-乙基己醇(100 g)和四丁氧基钛(25μl,基于所用的Dynasylan® 40的量为0.05重量%),并在搅拌下加热至180℃。通过蒸馏系统从反应混合物中除去其中形成的乙醇。将所述混合物在该温度下搅拌24小时,然后在大气压下蒸馏出2-乙基己醇(沸点182℃)。在减压(1 mbar,100℃)下除去残余的游离醇。获得的反应产物(105 g)是淡黄色的微粘的液体。通过13C NMR分析反应产物。所述分析表明,所获得的反应产物是硅酸2-乙基己酯。根据本发明,酯交换产率≥95%,即所用的硅酸乙酯的≥95%的乙氧基被2-乙基己氧基替代,即酯交换。
。
Claims (15)
1.制备含有硅酸2-乙基己酯的组合物的方法,其中在四丁氧基钛作为催化剂存在下将硅酸乙酯与过量使用的2-乙基己醇在充分混合下加热至低于2-乙基己醇的沸点的温度,使它们反应,并且在反应之后通过蒸馏从反应混合物中除去乙醇和过量的2-乙基己醇,由此获得产物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中硅酸乙酯和2-乙基己醇以1:1.1至10的重量比使用。
3.根据权利要求1所述的方法,其中基于所用的硅酸乙酯的量,使用0.01重量%至0.5重量%的四丁氧基钛。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其中所述反应在140至182℃的温度下进行。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其中所述反应进行12-60小时。
6.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其中所述酯交换的产率为≥95%。
7.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其中得到具有≥90重量%的硅酸2-乙基己酯含量的反应产物。
8.根据权利要求2所述的方法,其中硅酸乙酯和2-乙基己醇以1:1.5至3的重量比使用。
9.根据权利要求2所述的方法,其中硅酸乙酯和2-乙基己醇以1:2的重量比使用。
10.根据权利要求3所述的方法,其中基于所用的硅酸乙酯的量,使用0.01重量%至0.1重量%的四丁氧基钛。
11.根据权利要求3所述的方法,其中基于所用的硅酸乙酯的量,使用0.05重量%的四丁氧基钛。
12.根据权利要求4所述的方法,其中所述反应在170至181℃的温度下进行。
13.根据权利要求4所述的方法,其中所述反应在180℃的温度下进行。
14.根据权利要求5所述的方法,其中所述反应进行16-48小时。
15.根据权利要求7所述的方法,其中得到具有≥95重量%的硅酸2-乙基己酯含量的反应产物。
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