專利名稱：一種巰基硅烷偶聯(lián)劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巰基硅烷偶聯(lián)劑的制備方法，屬有機化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在輪胎制造工業(yè)中使用的硅烷偶聯(lián)劑幾乎全是含硫硅烷偶聯(lián)劑，其中最常用的有雙(三乙氧基硅基丙基)四硫化物(TESPT)和雙(三乙氧基硅基丙基)二硫化物(TESPD)兩種。1973年Degussa公司首次將TESPT用作增粘劑，后來將其用于輪胎中發(fā)現(xiàn)可以顯著提高輪胎的抓地力，1976年Degussa公司首次在比利時開始TESPT工業(yè)化生產(chǎn)時，就將其命名為Si69。進入20世紀90年代以后，隨著綠色輪胎技術(shù)的興起，該產(chǎn)品迅速在輪胎工業(yè)中大量使用起來。Si69在橡膠混煉過程中與白炭黑等填料反應(yīng)，并在硫化過程中與橡膠分子鏈形成偶聯(lián)鍵，保持硫化平衡以提高抗硫化返原性及作為硫化劑使其獲得良好熱老化性能。Si69可以提高硫化膠的拉伸強度，減小輪胎滾動阻力、壓縮生熱、磨耗和永久變形，并提高動態(tài)性能，減小對極性溶劑的膨脹性、吸水性和滯后性。雙(三乙氧基硅基丙基)二硫化物(TESPD)是第二代多硫硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品，也稱為Si75，與Si69相比，它可以降低膠料的黏度，改善加工性能。20世紀90年代以后，輪胎工業(yè)已進入了綠色輪胎技術(shù)革命時期，要求使用各種節(jié)能技術(shù)，其中也包括采用使用綠色輪胎，因而也必然會大量應(yīng)用多硫硅烷偶聯(lián)劑。盡管Si69已經(jīng)使用了 30多年，Si75相對Si69也有些優(yōu)勢，但是它們在合成與使用時也存在諸多缺點；如(1)、合成工藝復(fù)雜，后處理繁瑣，產(chǎn)品質(zhì)量較難控制，品質(zhì)不穩(wěn)定。(2)、合成過程耗能大，廢水排放量大。(3)、Si69和Si75在使用中多硫鍵可能斷裂，容易引起膠料燒焦，需要多次混煉。(4)、Si69和Si75在使用時產(chǎn)生的乙醇，高溫混煉時因其快速氣化導(dǎo)致橡膠氣孔率增大。(5)、混煉時容易產(chǎn)生團聚和膠料粘度增加。因此，研發(fā)一種合成過程簡便，耗能小，廢水排放量少且產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定的巰基硅烷偶聯(lián)劑生產(chǎn)方法，是我們亟待解決的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種合成方法簡單，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品收率，大大減少廢水排放的巰基硅烷偶聯(lián)劑的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種巰基硅烷偶聯(lián)劑的合成方法，它包括如下步驟
(I)、在帶有機械攪拌、恒壓滴液漏斗和冷凝器的四口反應(yīng)燒瓶中投入一定量的硫代辛酸和二甲苯，向恒壓滴液漏斗中投入一定量的氯丙基烷氧基硅烷，啟動循環(huán)水真空泵，在每分鐘100— 500轉(zhuǎn)的機械攪拌下開始滴加反應(yīng)，氯丙基烷氧基硅烷的滴加時間為2. 5—5小時，滴加反應(yīng)完成后繼續(xù)反應(yīng)O. 5—1小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體通過水來進行吸收；硫代辛酸與氯丙基烷氧基硅烷的摩爾比為I :1，二甲苯的加入量為硫代辛酸與氯丙基烷氧基硅烷總質(zhì)量的50% —100%，反應(yīng)溫度控制在80— 150°C，整個反應(yīng)時間控制在3— 6小時。
(2),0. 5—1小時后，反應(yīng)體系冷卻降溫至40°C，再向四口反應(yīng)燒瓶中滴加一定量的三乙胺堿溶液(堿可為三乙胺或三丙胺，或三丁胺)，吸收剩余的氯化氫和反應(yīng)徹底完成所釋放的氯化氫，以三乙胺鹽酸鹽的形式沉淀出來，滴加時間為O. 5—1小時，滴加完成后繼續(xù)進行反應(yīng)O. 5—1小時，滴加反應(yīng)溫度控制在40— 100°C。(3)、三乙胺堿溶液滴加反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)體系加入少量的水，以溶解胺鹽酸鹽，然后在機械攪拌速度為每分鐘670轉(zhuǎn)的條件下強力攪拌5分鐘后靜置分層。(4)、靜置分層10分鐘后，反應(yīng)體系分為明顯的上下兩層，上層為巰基硅烷偶聯(lián)劑的粗品，下層為三乙胺鹽酸鹽的水溶液。然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中進行分層，分離出下層鹽酸鹽水溶液后，將上層粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至三口圓底燒瓶中，按照粗產(chǎn)品質(zhì)量的1% — 3%加入無水硫酸鎂進行干燥。經(jīng)減壓過濾、蒸餾后得到巰基硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品。分離出的三乙胺鹽酸鹽水溶液用20%濃度的氫氧化鈉水溶液進行中和、回收處理后，即可進行下一生產(chǎn)循環(huán)。 本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種巰基硅烷偶聯(lián)劑的合成方法，其特征在于它包括如下步驟 (1)、在帶有機械攪拌、恒壓滴液漏斗和冷凝器的四口反應(yīng)燒瓶中投入一定量的硫代辛酸和二甲苯，向恒壓滴液漏斗中投入一定量的氯丙基烷氧基硅烷，啟動循環(huán)水真空泵，在每分鐘100— 500轉(zhuǎn)的機械攪拌下開始滴加反應(yīng)，氯丙基烷氧基硅烷的滴加時間為2. 5—5小時，滴加反應(yīng)完成后繼續(xù)反應(yīng)O. 5—1小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體通過水來進行吸收；硫代辛酸與氯丙基烷氧基硅烷的摩爾比為I :1，二甲苯的加入量為硫代辛酸與氯丙基烷氧基硅烷總質(zhì)量的50% —100%，反應(yīng)溫度控制在80— 150°C，整個反應(yīng)時間控制在3— 6小時； (2)、0.5— I小時后，反應(yīng)體系冷卻降溫至40°C，再向四口反應(yīng)燒瓶中滴加一定量的三乙胺堿溶液，吸收剩余的氯化氫和反應(yīng)徹底完成所釋放的氯化氫，以三乙胺鹽酸鹽的形式沉淀出來，滴加時間為O. 5—1小時，滴加完成后繼續(xù)進行反應(yīng)O. 5—1小時，滴加反應(yīng)溫度控制在40— 100°C ； (3)、三乙胺堿溶液滴加反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)體系加入少量的水，以溶解胺鹽酸鹽,然后在機械攪拌速度為每分鐘670轉(zhuǎn)的條件下強力攪拌5分鐘后靜置分層； (4)、靜置分層10分鐘后，反應(yīng)體系分為明顯的上下兩層，上層為巰基硅烷偶聯(lián)劑的粗品，下層為三乙胺鹽酸鹽的水溶液； 然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中進行分層，分離出下層鹽酸鹽水溶液后，將上層粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至三口圓底燒瓶中，按照粗產(chǎn)品質(zhì)量的1% — 3%加入無水硫酸鎂進行干燥； 經(jīng)減壓過濾、蒸餾后得到巰基硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品； 分離出的三乙胺鹽酸鹽水溶液用20%濃度的氫氧化鈉水溶液進行中和、回收處理后，即可進行下一生產(chǎn)循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種巰基硅烷偶聯(lián)劑的制備方法，屬有機化學(xué)領(lǐng)域。發(fā)明是通過先在減壓條件下讓反應(yīng)完成一部分，然后再加入少量酸吸收劑后使之反應(yīng)完全，從而減少胺的鹽酸鹽的產(chǎn)生，同時也減少了副產(chǎn)物的生成。本發(fā)明制備的巰基硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品品質(zhì)高且穩(wěn)定，收率高，雜質(zhì)少。無廢水排放，不污染環(huán)境，易工業(yè)化生產(chǎn)。避免了現(xiàn)有合成工藝復(fù)雜，后處理繁瑣，產(chǎn)品質(zhì)量較難控制，品質(zhì)不穩(wěn)定，以及合成過程耗能大，廢水排放量大的問題。本發(fā)明制備的巰基硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品可以降低膠料粘度，減少混煉段數(shù)，改善膠料加工性能，促進補強劑分散，提高膠料的動態(tài)力學(xué)性能和胎面膠的耐老化性能，延長膠料儲存時間。
文檔編號C07F7/18GK102875588SQ20121040034
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月21日
發(fā)明者王欣, 陳圣云, 劉宇, 阮少陽, 胡江華, 王燦, 甘書官 申請人:荊州市江漢精細化工有限公司