[发明专利]一种低VOC排放的巯基硅烷偶联剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低VOC排放的巯基硅烷偶联剂的制备方法，属有机化学领域。

背景技术

早在上世纪90年代，随着人们对轮胎性能要求的提升，轿车轮胎胎面胶中开始使用白炭黑-硅烷填充体系，通过与溶聚丁苯橡胶混合后，这种填充体系能明显提高轿车轮胎的性能。其中，具有划时代意义的多硫官能有机硅烷主要是双(三乙氧基硅基丙基)四硫化物(TESPT，Si69)和双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物(TESPD，Si69)这两种，是除沉淀法白炭黑之外，能大大提高湿路面抓着力和降低滚动阻力的产品。

尽管Si69已经使用了30多年，Si75相对Si69也有些优势，但是它们在合成与使用时也存在诸多缺点；如：（1）合成工艺复杂，后处理繁琐，产品质量较难控制，品质不稳定。（2）合成过程耗能大，废水排放量大。（3）Si69和Si75在使用中多硫键可能断裂，容易引起胶料烧焦，需要多次混炼。（4）Si69和Si75在使用时产生的乙醇，高温混炼时因其快速气化导致橡胶气孔率增大，同时也不利于环保。（5）混炼时容易产生团聚和胶料粘度增加。因此，研发一种合成过程简便、耗能小、废水排放量少、使用时低分子有机物(VOC)排放少，且产品品质稳定的含硫硅烷偶联剂的生产方法，是我们亟待解决的任务。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低VOC排放的巯基硅烷偶联剂的制备方法，该方法可以减少制备的步骤，能够提高产品质量和产品品质的稳定性，以及产品收率，且无废水排放。

本发明的技术方案是：

一种低VOC排放的巯基硅烷偶联剂的制备方法，它包括如下步骤：

（1）在带有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和冷凝器的四口反应烧瓶中投入一定量的氯丙基三氯硅烷，向恒压滴液漏斗中投入一定量的烷基聚醚醇，开动磁力搅拌，升温至100-130℃，启动循环水真空泵，开始滴加反应，反应生成的氯化氢气体按常规工艺通过水来进行吸收，氯丙基三氯硅烷与烷基聚醚醇的摩尔比为1：2，烷基聚醚醇的滴加时间为4-8小时；

（2）滴加反应完成后，将体系反应温度保持在100-130℃，然后向恒压滴液漏斗中加入一定量的乙醇，继续开始滴加酯化反应；氯丙基三氯硅烷与烷基聚醚醇的摩尔比为1：1，烷基聚醚醇的滴加时间为2-5小时，反应结束后，得烷基聚醚醇与乙醇共酯化产品。

（3）在带有机械搅拌、恒压滴液漏斗和冷凝器的四口反应烧瓶中投入无水硫氢化钠和乙醇，同时向恒压滴液漏斗中加入新合成的酯化产品（步骤（2）的烷基聚醚醇与乙醇共酯化产品），在机械搅拌下开始滴加反应，反应体系温度为75℃，滴加完成后，按常规工艺过滤除去氯化钠盐，得巯基硅烷偶联剂成品。

本发明的化学反应式如下：

（1）酯化反应

n的平均值为5。

（2）巯基化反应

n的平均值为5。

本发明的原理

本发明是将氯丙基三氯硅烷与烷基聚醚醇按照一定比例，在真空体系中，先进行一级酯化，然后升温后，继续加入乙醇进行二级酯化。然后将无水硫氢化钠溶于乙醇中，再加入新合成酯化产品进行巯基化反应，反应结束后，过滤除去氯化钠的盐即得到产品。该方案简单、产品品质高、成本低、环保。烷基聚醚醇由于分子量比较大，有一定的位阻效应，其酯化速度相对于乙醇慢些，因此，可以先进行一级酯化，最后加入乙醇进行二级酯化，将硅氯酯化完全。同时利用硫氢化钠在乙醇中好的溶解性，将制备的含氯丙基的共酯化产品加入其中，反应生成巯基硅烷偶联剂产品，溶剂乙醇还有利于降低产品的粘性，有利于盐的过滤。

本发明与现有技术相比的优点在于：