一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法，属有机化学领域。发明专利技术是通过在Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液催化剂条件下，用二次加成物1,2-双三烷氧基硅基乙烷作为反应溶剂，乙炔与三烷氧基氢硅烷进行硅氢加成反应生成乙烯基三烷氧基硅烷产品。本发明专利技术合成的产品品质高且稳定、收率高、杂质少、氯离子含量低，且工艺简单，生产成本低，安全环保，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法
本专利技术涉及一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法，属有机化学领域。
技术介绍
有机硅材料具有优异的耐高低温、抗大气老化、憎水防潮、电气绝缘及生理惰性等性能，它是现代国防军工、工农业生产、医疗卫生乃至人们日常生活中不可缺少的新型化工配套材料。乙烯基三烷氧基硅烷作为一种重要的乙烯基类硅烷偶联剂，广泛用于填料表面处理、高压电缆等领域，它可以提高电缆绝缘层的电性能与机械性能，具有缩短混炼时间、快速挤出，及改进磨具损耗等优点。由于综合成本和工艺性能良好，该产品已被美国乙烯丙烯共聚物、三元乙丙橡胶、交联聚乙烯电线电缆的工业标准规范所采用。目前国内外一般有两种合成方法，一种是乙炔先与三氯氢硅加成得到乙烯基三氯硅烷，然后在酯化得到乙烯基三烷氧基硅烷；另一种方法是乙炔直接与三烷氧基氢硅烷直接加成得到产品。前者工艺相对复杂，酯化工艺存在原料消耗高、生产效率低、副产物多、收率不高、产品质量差等因素，后者生产成本低、收率高、环保，产品具备国际市场竞争能力。US2637738（1952）指出用第八族金属作为催化剂，在130℃、2.4MPa条件下，将乙炔通入三乙氧基硅烷中反应2小时，得到乙烯基三乙氧基硅烷，收率50%。此合成方法需要高温高压，反应过程危险性比较大，不适合工业化生产。OkamotoM.(Chem.Commun.,2002:1634)报道了一个固载液相铂催化剂用于催化乙炔与三甲氧基氢硅烷反应，反应温度高达150℃，但产品收率仅为67%。李凤仪在专利CN101012237A中指出，在常压，温度为30-120℃的条件下，金属铂的络合物作催化剂，聚甲基乙烯基硅氧烷或三苯基膦作助催化剂，在用惰性溶剂（如甲苯、氯苯、石油醚等）作反应溶剂来合成乙烯基三烷氧基硅烷，收率在79.5~97.5%之间。以上方法都是用硅氢加成方法合成乙烯基三烷氧基硅烷，反应条件各异，有高温高压下反应，有用固载催化剂反应，也有加助催化剂和各种溶剂条件下反应的，前两种方法的收率都不高，后者虽然收率比较高，但是催化剂体系复杂，且需要加入闪点低的石油醚溶剂或毒性比较大的苯类溶剂，生产安全性欠佳，且需要分离回收溶剂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种可减少产物分离制备的步骤，提高生产效率与产品收率，同时产品质量和产品品质的稳定性也得到很大的提升，且安全环保的乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法。本专利技术的技术方案是：一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：（1）、在带有磁力搅拌、恒压滴液漏斗、乙炔通气管、温度计和低温冷凝器的四口反应烧瓶中投入一定量的1,2-双三烷氧基硅基乙烷溶剂，然后开始慢速通入干燥、净化过的乙炔气体，置换体系里的空气后，继续通乙炔，速度控制在50~300ml/min。（2）、使用微量进样器向反应体系中加入催化剂Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液，催化剂与三烷氧基氢硅烷的摩尔比为1~100×10-6：1；催化剂加完后，体系开始慢慢升温。（3）、当反应体系里的温度达到预定的反应温度时，开始滴加三烷氧基氢硅烷原料，滴加速度控制匀速，滴加时间控制在2~5小时，反应过程中温度控制在25~120℃。（4）、三烷氧基氢硅烷原料滴加完后，然后取反应液进行检测分析，当检测反应液中三烷氧基氢硅烷的含量介于0.1~1.0%之间时，停止反应，并同时停止通乙炔，开始慢慢降温，得到反应粗品。（5）、将反应粗品转移至精馏装置中，减压精馏得到乙烯基三烷氧基硅烷成品，摩尔收率达到98%以上，产品含量为99.5%以上，氯离子含量小于10ppm。（6）、精馏后的后馏成分为1,2-双三烷氧基硅基乙烷，可以在下次反应中继续作为溶剂使用。本专利技术的化学反应式如下：所述的三烷氧基氢硅烷为三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、三（2-甲氧乙氧基）氢硅烷、三异丙氧基氢硅烷、三正丙氧基硅烷、三丁氧基硅烷等中的任意一种。本专利技术的原理：本专利技术是利用乙炔与三氯氢硅反应生成乙烯基三氯硅烷的副产物1,2-双（三氯硅基）乙烷，先进行酯化得到1,2-双三烷氧基硅基乙烷，然后作为本反应的溶剂。催化剂为Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液，反应过程中不需要再添加助催化剂。按照一定的比例先加入1,2-双三烷氧基硅基乙烷作为反应溶剂，再加入微量氯铂酸络合物催化剂，然后通过干燥纯化后的乙炔置换体系的空气，置换完后乙炔仍然连续的导入，同时开始升高温度。达到预定的温度后，开始慢慢滴加三烷氧基氢硅烷，与乙炔进行硅氢加成反应。当三烷氧基氢硅烷全部滴加完后，开始取样进行GC分析检测，如果三烷氧基氢硅烷的含量介于0.1~1.0%之间时，停止反应，同时停止通乙炔，开始慢慢降温。最后将得到的粗品转移至蒸馏反应装置中，再进行精馏得到99.5%以上的产品。本专利技术使用的催化剂为Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液，加入量与三烷氧基氢硅烷的摩尔比为1~100×10-6：1，不需要另外添加其它助催化剂。采用的溶剂为1,2-双三烷氧基硅基乙烷，即是乙炔与三烷氧基硅氢硅烷进行硅氢加成时产生的二次加成物副产物。对于气-液两相的硅氢加成反应而言，溶剂不但可以起到容纳催化剂及原料并充当硅烷和乙炔反应媒介的作用，而且由于乙炔与三烷氧基氢硅烷的硅氢加成反应是一放热反应，溶剂的加入有利于较好地控制反应温度。这里选用二次加成物作为溶剂，既有上述所述作用，同时选择二次加成物作为溶剂，可以得到更高的转化率和选择性，也有利于后期产物的分离。本专利技术与现有技术相比的优点在于：常规合成方法是加入烃类或芳香烃类溶剂，如甲苯、氯苯、石油醚等，然后在铂催化剂与助催化剂共存的条件下，进行硅氢加成反应，反应结束后，先分离出溶剂，然后精馏出产品，最后再把二次加成物，即1,2-双三烷氧基硅基乙烷蒸馏出来。本专利技术的催化剂为Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液，活性高、用量少、选择性好、储存稳定性好，不需要添加其它助催化剂。在反应过程中不需要使用其它苯类或烃类溶剂，而是使用二次加成物，即1,2-双三烷氧基硅基乙烷作为溶剂，由于该反应本身会生成少量的二次加成物，因此在粗品最后分离步骤中，加入的溶剂与产生的二次加成物一起分离出来，可以作为下次反应的溶剂使用。本专利技术产品摩尔收率高，大于98%，游离氯含量低于10ppm。整个合成方法更加简单、产品品质高、成本低、安全环保。具体实施方式实施例1：向带有磁力搅拌、恒压滴液漏斗、乙炔通气管、温度计和低温冷凝器的四口反应烧瓶中加入1,2-双三甲氧基硅基乙烷溶剂500g，然后开始慢速通入干燥、纯化后的乙炔，置换体系里的空气后，用微量进样器加入Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液催化剂80μmol，然后开始慢慢升温，继续通乙炔，速度控制在100ml/min。当反应体系里的温度达到50℃时，开始滴加三甲氧基氢硅烷原料共计500g，滴加速度控制匀速，滴加时间为4.5小时。滴加完后，继续反应10分钟，然后取反应液进行检测分析。当检测反应液中三甲氧基氢硅烷的含量介于0.1~1.0%之间时，停止反应，并同时停止通乙炔，开始慢慢降温，得到反应粗品。将反应粗品转移至精馏装置中进行减压蒸馏得到乙烯基三甲氧基硅烷产品594.3g，收率为98.0%，含量为99.6%，氯离子含量为6ppm。实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：（1）、在带有磁力搅拌、恒压滴液漏斗、乙炔通气管、温度计和低温冷凝器的四口反应烧瓶中投入一定量的1, 2‑双三烷氧基硅基乙烷溶剂，然后开始慢速通入干燥、净化过的乙炔气体，置换体系里的空气后，继续通乙炔，速度控制在50~300ml/min；（2）、使用微量进样器向反应体系中加入催化剂Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液，催化剂与三烷氧基氢硅烷的摩尔比为1~100×10‑6：1；催化剂加完后，体系开始慢慢升温；（3）、当反应体系里的温度达到预定的反应温度时，开始滴加三烷氧基氢硅烷原料，滴加速度控制匀速，滴加时间控制在2~5小时，反应过程中温度控制在25~120℃；（4）、三烷氧基氢硅烷原料滴加完后，然后取反应液进行检测分析，当检测反应液中三烷氧基氢硅烷的含量介于0.1~1.0%之间时，停止反应，并同时停止通乙炔，开始慢慢降温，得到反应粗品；（5）、将反应粗品转移至精馏装置中，减压精馏得到乙烯基三烷氧基硅烷成品，摩尔收率达到98%以上，产品含量为99.5%以上，氯离子含量小于10ppm；（6）、精馏后的后馏成分为1, 2‑双三烷氧基硅基乙烷，可以在下次反应中继续作为溶剂使用；本专利技术的化学反应式如下：。...

【技术特征摘要】
1.一种乙烯基三烷氧基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：（1）、在带有磁力搅拌、恒压滴液漏斗、乙炔通气管、温度计和低温冷凝器的四口反应烧瓶中投入一定量的1,2-双三烷氧基硅基乙烷溶剂，然后开始慢速通入干燥、净化过的乙炔气体，置换体系里的空气后，继续通乙炔，速度控制在50~300mL/min；（2）、使用微量进样器向反应体系中加入催化剂Pt（0）二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液，催化剂与三烷氧基氢硅烷的摩尔比为1~100×10-6：1；催化剂加完后，体系开始慢慢升温；（3）、当反应体系里的温度达到预定的反应温度时，开始滴加三烷氧基氢硅烷原料，滴加速度控制匀速，滴加时间控制在2~5小时，反应过程中温度控制在25~120...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，刘宇，甘俊，陈圣云，甘书官，
申请(专利权)人：荆州市江汉精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42