CN1305879C - 一种相转移催化剂制造硅－69的工艺 - Google Patents

一种相转移催化剂制造硅－69的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种相转移催化剂制造硅-69的工艺，硅-69可用于子午轮胎及其橡胶制品中，它由以下重量配比的原料制成：在水100中，分析纯的Na2S·9H2O 120—130、硫磺粉40—60、食盐8—12、相转移催化剂6—10、γ-氯丙基三乙氧基硅烷230，其特征在于，不添加任何有机溶剂，其工艺如下：在搪瓷反应锅中先用氮气N2置换；加入水、分析纯的Na2S·9H2O、硫磺粉、食盐搅拌，并加温到70—90℃，时间为25—40分钟，直到全部溶解，恒温25—40分钟，继续搅拌，停止加热；加相转移催化剂四丁基溴化铵和γ-氯丙基三乙氧基硅烷至红色退尽，停止搅拌；沉降10—20分钟，放尽下层无色透明废水进废水槽，留下的黄色透明油状液体为粗品硅-69；将黄色透明油状液体过滤得精品硅-69。本发明的优点是设备投资少，生产周期短，产品得率高，均＞95%；不用易燃、易爆、有毒的有机溶剂，有利于工厂的消防安全管理；没有废渣排放，明显改善了三废治理，有利于环境保护。

Description

一种相转移催化剂制造硅-69的工艺
技术领域
本发明涉及一种相转移催化剂制造硅-69的工艺，硅-69可用于子午轮胎及其橡胶制品中，属于偶联剂技术领域。
背景技术
硅-69是一种硅烷偶联剂，在橡胶工业上可作为高级硫化剂、活化剂、补强剂、软化剂和增柔剂，能提高胶粒拉伸强度、耐磨性、抗疲劳性和弹性，用它来处理橡胶和填料，使所得胶料达到延迟焦化、加速硫化及提高补强效果。
1955年德国迪高沙(Degussa)公司最早发明用直接合成法生产硅-69产品，具体方法是将多硫化钠溶于无水乙醇或石油醚等有机溶剂中，加入氯丙基三乙氧基硅烷，通过一定的温度和时间控制，生成淡黄色透明液状产品即为硅-69。
日本信越化学工业株式会社的生产方法是将硫化钠先溶于一定配比的乙醇和苯的混合溶剂中，利用三相共沸原理除去硫化钠中的水份，生成无水硫化钠再加无水乙醇和硫磺制成多硫化钠，在一定的温度和时间条件下滴加氯丙基三乙氧基硅烷，最后生成硅-69产品。这两种方法存在的缺点均为：
1.必须保证在无水状态下进行反应，遇水易水解；
2.反应时间较长，一般在5-9小时；
3.沉淀物较多，废弃物处理较麻烦；
4.必须用有机溶剂作媒体。
美国联碳公司采用相转移催化法生产硅-69，虽然加快了反应速度，缩短了反应时间，但产品收率较低，一般均在90％以下，但这种方法也必须在反应前加苯类有机溶剂，而且生成后有大量析出的盐类晶体需处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种不加任何有机溶剂、生产时间短、沉淀物较少的相转移催化剂制造硅-69的工艺。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种相转移催化法制造硅-69的工艺，其特征在于，硅-69由以下重量配比的原料制成：
在水    100中
        分析纯的Na2S·9H2O  120-130
        硫磺粉                 40-60
        食盐                   8-12
        相转移催化剂           6-10
        γ-氯丙基三乙氧基硅烷  230-250，
其工艺如下：
(1)按重量配比称取原料；
(2)在搪瓷反应锅中先用氮气N2置换；
(3)加入水、分析纯的Na2S·9H2O、硫磺粉、食盐搅拌，并加温到70-90℃，时间为25-40分钟，至全部溶解，恒温25-40分钟，继续搅拌，停止加热；
(4)加催化剂四丁基溴化铵和γ-氯丙基三乙氧基硅烷至红色退尽，停止搅拌；
(5)沉降10-20分钟，放尽下层无色透明废水进废水槽，留下的黄色透明油状液体为粗品硅-69；
(6)将黄色透明油状液体过滤得精品硅-69。
所述的硅-69由以下重量配比的原料制成：
在水    100中
        分析纯的Na2S·9H2O  125
        硫磺粉                 50
        食盐                   10
        相转移催化剂           8
        γ-氯丙基三乙氧基硅烷  240。
本发明不添加任何有机溶剂，运用相转移催化剂生产硅-69。
本发明的反应原理为：
水相    Q+X-+MY＝Q+Y-+M+Y-
油相    Q+X-+RY＝Q+Y-+RX
式中Q+X-代表相转移催化剂，MY代表溶于水相中的反应物，RX是溶于油相中的作用物，RY为要合成的产品，相转移催化剂Q+X-首先与反应物MY反应形成在油相中有一定溶解度的离子对，此离子对在强烈搅拌下被萃取到油相中，它将与存在于油相中的作用物RX快速反应生成所需要的产品RY，析出的催化剂Q+X重新回到水相，如此循环而使反应连续进行下去。
本发明的化学反应式为：
式中X为Cl或Br。
本发明的优点是：
1.设备投资少，操作简便安全；
2.生产周期短，从投料到出产品不到2小时；
3.产品得率高，均＞95％；
4.不用易燃、易爆、有毒的有机溶剂，有利于工厂的消防安全管理，有利于操作环境的改善；
5.没有废渣排放，废水中含有NaCl和催化剂本发明予以继续回用，明显改善了三废治理，有利于环境保护。
具体实施方案
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
实施例
在搪瓷反应锅中先用氮气N2置换；加入100Kg水、Na2S·9H2O分析纯125Kg、硫磺粉50Kg、食盐10Kg搅拌，并加温到80℃，时间为30分钟，直到全部溶解，恒温30分钟，继续搅拌，停止加热；加相转移催化剂四丁基溴化铵8Kg和γ-氯丙基三乙氧基硅烷240Kg，20-25分钟，红色退尽，停止搅拌；沉降15分钟，放尽下层无色透明废水进废水槽，留下的黄色透明油状液体为粗品硅-69；将黄色透明油状液体过滤得精品硅-69，重量为258.7Kg。
取样分析：总S＝23.04％，产品收率为96.1％。

Claims (2)

1.一种相转移催化法制造硅-69的工艺，其特征在于，硅-69由以下重量配比的原料制成：
在水 100中
     分析纯的Na2S·9H2O    120-130
     硫磺粉                   40-60
     食盐                     8-12
     相转移催化剂             6-10
     γ-氯丙基三乙氧基硅烷    230-250，
其工艺如下：
(1)按重量配比称取原料；
(2)在搪瓷反应锅中先用氮气N2置换；
(3)加入水、分析纯的Na2S·9H2O、硫磺粉、食盐搅拌，并加温到70-90℃，时间为25-40分钟，至全部溶解，恒温25-40分钟，继续搅拌，停止加热；
(4)加催化剂四丁基溴化铵和γ-氯丙基三乙氧基硅烷至红色退尽，停止搅拌；
(5)沉降10-20分钟，放尽下层无色透明废水进废水槽，留下的黄色透明油状液体为粗品硅-69；
(6)将黄色透明油状液体过滤得精品硅-69。
2.根据权利要求1所述的一种相转移催化法制造硅-69的工艺，所述的硅-69由以下重量配比的原料制成：
在水 100中
     分析纯的Na2S·9H2O    125
     硫磺粉                   50
     食盐                     10
     相转移催化剂             8
     γ-氯丙基三乙氧基硅烷    240。
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