[发明专利]含硫硅烷偶联剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种以多硫化物水溶液和3‑卤丙基三烷氧基硅烷为原料，利用负载型季铵盐相转移催化剂来制备含硫硅烷偶联剂的过程。与现有技术制备含硫硅烷偶联剂所采用的两相相转移催化剂相比，负载型季铵盐相转移催化剂具有不溶于水、酸、碱和有机溶剂的特点，使用后可以直接将催化剂过滤、洗涤、烘干，即可回收利用。采用本发明所提供的方法制备含硫硅烷偶联剂，具有催化剂可回收利用，且产品的收率及品质不受影响、产品易分离、生产成本低、催化剂在水相或有机相中均无残留等环保优势。

技术领域

本发明涉及有机化学技术领域，具体而言，涉及一种含硫硅烷偶联剂的制备方法。

背景技术

进入20世纪90年代，随着绿色轮胎技术的兴起，含硫硅烷偶联剂迅速在绿色轮胎技术中大量使用。含硫硅烷偶联剂是一种常规硅烷偶联剂，主要用作橡胶轮胎的添加剂，可以提高轮胎、胶制品的耐磨性和耐老化性能，一般通过使用无机填料或纤维与橡胶基质进行偶联，以达到性能的改善。目前，在轮胎工业中使用的含硫硅烷偶联剂，主要是：双(三乙氧基硅丙基)四硫化物(又称为Si69)、双(三乙氧基硅丙基)二硫化物(又称为Si75)、γ一巯丙基三甲氧基硅烷。其中，Si69、Si75含硫硅烷偶联剂的用量最大。

目前制备硅烷偶联剂时所采用的催化剂主要为两相相转移催化剂，虽然采用两相相转移催化剂具有催化效率高，且反应转化率也高的优势，但是两相相转移催化剂存在以下缺点：1）两相相转移催化剂不能重复使用，增加了生产成本；2）两相相转移催化剂会部分溶解在产品中，影响产品的应用性能，还有部分催化剂溶解在水相中，导致废水污染。

因此，有必要对现有制备含硫硅烷偶联剂的方法进一步改进，以得到一种成本低、产品易分离、催化剂可回收套用，同时又能够节能减耗的含硫硅烷偶联剂的绿色制备工艺。

发明内容

本发明旨在提供一种含硫硅烷偶联剂的制备方法，该制备方法能耗小、成本低、产品易分离且催化剂可回收利用。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种含硫硅烷偶联剂的制备方法，在负载型季铵盐相转移催化剂的作用下，对多硫化物水溶液和3-卤丙基三烷氧基硅烷混合加热处理。

进一步地，负载型季铵盐相转移催化剂为聚苯乙烯-二乙烯苯负载型季铵盐相转移催化剂或二氧化硅负载型季铵盐相转移催化剂。

进一步地，包括以下步骤：S1、向多硫化物水溶液中加入负载型季铵盐相转移催化剂，搅拌、加热至预定温度，得到第一混合液；S2、在预定温度下，向第一混合液中加入3-卤丙基三烷氧基硅烷，恒温搅拌反应，得到含硫硅烷偶联剂。

进一步地，多硫化物水溶液为多硫化钠水溶液、多硫化钾水溶液和多硫化铵水溶液中的一种或多种。

进一步地，多硫化物水溶液的浓度为1.6～2.8mol/L。

进一步地，多硫化物水溶液的浓度为2.1～2.4mol/L。

进一步地，多硫化物水溶液中多硫化物与3-卤丙基三烷氧基硅烷的摩尔比为1:1.6～1:2.2。

进一步地，负载型季铵盐相转移催化剂中有效季铵盐的摩尔量占3-卤丙基三烷氧基硅烷摩尔量的0.5%～10%。

进一步地，负载型季铵盐相转移催化剂中有效季铵盐的摩尔量占3-卤丙基三烷氧基硅烷摩尔量的5%～9%。

进一步地，3-卤丙基三烷氧基硅烷选自3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三乙氧基硅烷和3-溴丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

进一步地，步骤S2包括：S21、将3-卤丙基三烷氧基硅烷溶解到有机溶剂中，形成含3-卤丙基三烷氧基硅烷的有机溶液；以及S22、将含3-卤丙基三烷氧基硅烷的有机溶液以3.5～10g/分钟的速率加入到第一混合液中；有机溶液为苯、甲苯和二甲苯溶液中的一种或多种。