CN109232638A - 一种制备3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的方法,是以[3‑(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯为原料,与甲基三氯硅烷反应,一步合成3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。本发明的制备方法简单,生产过程安全,反应温度易控,生产设备简单,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种异氰酸酯化合物的制备方法,具体是3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的制备方法。
背景技术
3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷是一种带有异氰酸酯基官能团的硅烷,该产品在粘合剂和密封剂中作为交联剂和助粘剂使用。其出众的湿性粘附性,能在玻璃、金属和其他无机基底上粘附;还可以较好的粘附于难以粘附的基底,如尼龙和其他塑料产品。在大气湿度存在下可以快速水解,且具有非常好的热稳定性、化学稳定性和UV稳定性。适合的聚合物:丙烯酸类、硅树脂类(Si)、PU-预聚物等。
目前现有的异氰酸酯烷氧基硅烷的合成方法主要有以下几种:
1、光气法,适合工业生产,但原料光气有剧毒,合成过程危险,带来环境压力。
2、热裂解法,采用硅烷类胺基甲酸酯类化合物,反应需要在高温下(200-260℃)借助碱金属有机盐为催化剂进行裂解而制备异氰酸酯烷氧基硅烷,反应条件苛刻,副产物不易控制。
3、异氰酸碱金属盐法,采用的原料异氰酸钠或异氰酸钾是剧毒化合物,安全性低,且污染环境。
4、尿素法,采用3-氨丙基三甲氧基硅烷、尿素、二甲亚砜为溶剂,加入少量的原乙酸三甲酯,搅拌,加热真空条件下反应,形成脲丙基硅烷,再加入催化剂,用稀硫酸脱氨生成异氰酸酯和硫酸盐,再过滤,精馏分离得到3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷。该反应的产品与溶剂难分离,反应时间长。
5、三光气法,以三光气和三烷氧基硅烷基胺为原料,加入捕氯剂,制备三烷氧基硅烷基异氰酸酯,反应后的溶液分相,水相用有机溶剂萃取,减压蒸馏即得产品。该方法收率低,工业化需要溶剂量较大。
6、羰基二咪唑法,以胺基硅烷与羰基二咪唑为原料,在催化剂作用下,反应生成异氰酸酯硅烷偶联剂。该反应的反应时间长,收率低。
发明内容
本发明涉及一种制备3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的新方法,是以[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯为原料,与甲基三氯硅烷反应,一步合成3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。本发明的制备方法简单,生产过程安全,反应温度易控,生产设备简单,适合工业化生产。
本发明的技术方案是以[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯、甲基三氯硅烷、有机溶剂、有机碱为原料,在氮气保护下,经过σ-重排,过滤,减压蒸馏,得到高纯度3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。
本发明的反应式如下:
本发明的具体过程包括:
将[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯,有机碱投入反应釜中,加入溶剂,启动搅拌。
向釜内通氮气保护,控制温度在20~40℃之间,滴加甲基三氯硅烷,滴加完毕后,缓慢升温加热至95~100℃,反应1h。取样分析,[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯含量小于1%,即可停止加热。
降温至20~30℃,过滤,滤饼用溶剂洗涤两次,合并滤液。
脱溶剂后,再减压蒸馏出无色透明液体,即为产品。产品收率为95~96%,GC含量97~98%。
所述的溶剂为甲苯。
所述的有机碱为三乙胺。
本发明的优势在于:
一是采用甲基三氯硅烷与[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯进行σ-重排,移动了该反应的化学平衡,没有异氰酸酯与甲氧基的加成逆反应发生,转化率高。
二是反应生成的氯化氢与甲基甲氧基二氯硅烷不具有亲核试剂的活性,因而重排副反应不易发生,反应选择性好。
三是甲基三氯硅烷反应活性较强,因而反应条件温和,能够合成高质量的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷,含量达到97%以上,产品质量好。
四是工艺过程简单,安全生产容易控制,适合工业化大规模生产。
具体实施例
实施例1
向1L反应釜中加入[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯126g,三乙胺59g和甲苯400ml,搅拌。氮气保护,在20~40℃下滴加甲基三氯硅烷45g,滴加完毕再缓慢升温至95~100℃,反应1h,取样分析,[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯GC含量小于1%,即可停止加热。降温至20~30℃过滤,滤饼用100ml甲苯洗涤两次。合并滤液,浓缩出甲苯,再减压蒸出产品107g,收率为96%,含量为98%。
实施例2
将[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯150g,三乙胺96g和甲苯400ml投入至1L反应瓶中,搅拌。氮气保护,在20~40℃下滴加甲基三氯硅烷75g,滴加完毕,缓慢升温至95~100℃,反应1h,取样分析,[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯GC含量小于1%,即可停止加热。降温过滤,滤饼用150ml甲苯洗涤两次。合并滤液,蒸出溶剂,再减压蒸出127g产品,收率为95.8%,含量为98%。
实施例3
向1L反应釜中加入[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯169g,三乙胺111g和甲苯400ml,搅拌。氮气保护,在20~40℃下滴加甲基三氯硅烷106g,滴加完毕,缓慢升温至95~100℃,反应1h,取样分析,[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯GC含量小于1%,即可停止加热。降温过滤,滤饼用150ml甲苯洗涤两次。合并滤液,浓缩出溶剂,再减压蒸出产品142g,收率为95.3%,含量为97.7%。
实施例4
将[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯159g,三乙胺91g和甲苯400ml投入至1L反应瓶中,搅拌。氮气保护下,在20~40℃下滴加甲基三氯硅烷90g,滴加完毕,缓慢升温至95~100℃,反应1h,取样分析,[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯含量小于1%,即可停止加热。降温过滤,滤饼用150ml甲苯洗涤两次。合并滤液,浓缩出甲苯,再减压蒸出产品136g,收率为95.5%,含量为97.4%。
Claims (6)
1.一种制备3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的方法,在惰性气体保护下,以[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯、甲基三氯硅烷、有机碱为原料制备得到所述3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷,反应式如下:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述有机碱为三乙胺。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法的原料采用的有机溶剂为甲苯。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法经过滤,减压蒸馏提纯,得所述3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯,有机碱投入反应釜中,加入溶剂,启动搅拌;
(2)向反应釜内通氮气,控制温度在20~40℃之间,滴加甲基三氯硅烷,滴加完毕后,缓慢升温加热至95~100℃,反应1h后取样分析,[3-(三甲氧基硅烷)丙基]氨基甲酸甲酯含量小于1%,即可停止加热;
(3)降温至20~30℃,过滤,滤饼用溶剂洗涤两次,合并滤液;脱溶剂后,再减压蒸馏出无色透明液体,即为所述3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。
6.权利要求1-5任意一项方法制备得到的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷,收率为95~96%,GC含量97~98%。
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