[发明专利]一种新型含硫硅烷偶联剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种新型含硫硅烷偶联剂及其制备方法。其制备方法，包括步骤：在保护性气体保护下，将巯丙基硅烷溶解在溶剂中，加入催化剂，升温至反应温度后，将烷基聚醚平分两次加入体系中，进行反应；待反应体系冷却至‑10～10℃后，加入缚酸剂，之后滴加酰氯；滴加完成后，将体系转移至室温下进行搅拌，之后加热回流反应；反应完成后，过滤，除去溶剂，即得。本发明采用一锅法制备了新型含硫硅烷偶联剂，所得硅烷偶联剂对巯基进行了封端，可以降低反应活性，避免引起混炼胶的早期焦烧现象。本发明的硅烷偶联剂还可以屏蔽填料表面上的羟基使其具有良好的疏水性，减少挥发性有机化合物的排放量，同时也会降低胶料的气孔率，提高胶料性能。

技术领域

本发明属于硅烷偶联剂技术领域，具体涉及一种新型含硫硅烷偶联剂及其制备方法。

背景技术

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。橡胶行业的产品种类非常之多，可为下游许多产业如交通、医疗、建筑、军事、电气、文体、矿业等提供产品以进行后续的加工与使用。橡胶是一种具有优异的伸缩性能的材料，但是仍有许多产品的性能达不到人们在生产生活中的需求，需要通过一定的方式提升其性能。因此人们常常向其中添加一些增强填料对其性能进行补强，借此来提高橡胶基材的耐磨损性能、撕裂强度以及拉伸性能等。然而无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显著差异，两者之间缺乏亲和性，往往会导致橡胶制品的加工性能和力学性能等受到不良影响，为了增加无机物与有机聚合物之间的亲和性，一般可用偶联剂来解决这一问题。偶联剂可以把性能不同的两种物质通过化学或物理作用结合起来。用偶联剂对无机填料的物理或化学处理，可以使无机填料的表面由亲水性变成亲油性，从而可以达到与有机聚合物之间的紧密结合，有利于改进复合材料的各种性能。

硅烷偶联剂是一种有机硅化合物，属于偶联剂的一种，于上世纪中叶最先由UnionCarbide公司和Dow Corning公司研发出来的一种助剂。它是一种双官能团化合物，可以将有机物质和无机物质连接起来，使复合材料同时具有有机和无机的性质。硅烷偶联剂的通式一般为RSiX，其中X为可以发生水解的卤素、烷氧基、酰氧基等基团，R为不能发生水解的环氧基、乙烯基和甲基丙烯酸酯基等有机官能基，因此硅烷偶联剂可以使不同的材料“偶联”，从而改善橡胶材料的各种性能。在橡胶工业中使用较多的是含硫硅烷偶联剂。目前，橡胶产业中所使用的含硫硅烷偶联剂主要为Si69和Si75，但是它们在使用过程中存在着明显的缺点，在较高的混炼温度下，分子中的多硫键可能会发生断裂参与硫化反应，最终出现胶料焦烧的情况，此外，混炼时产生的乙醇会快速地汽化导致材料地孔隙率增大。NXT是GE公司推出的一种新型产品，NXT的辛酰基封闭了分子中活性较强的巯基，这使得在加工过程中硅烷与橡胶的反应活性较低，有利于高温混炼，可以避免胶料黏度增大或发生早期硫化。但是较多乙氧基的存在仍然可能导致挥发性有机化合物(VOC)的排放较多以及无法增强白炭黑疏水性等不足之处。

因此，亟需开发具有高效能、低挥发性、高分散性、低成本的新型含硫硅烷偶联剂，在改善加工性能的同时又能提其物理性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型含硫硅烷偶联剂及其制备方法。本发明采用一锅法制备得到了新型含硫硅烷偶联剂，所得含硫硅烷偶联剂对巯基进行了封端，与未封端的巯基硅烷偶联剂相比，封端后可以降低反应活性，避免引起混炼胶的早期焦烧现象，防止其无法使用传统的加工方法进行加工从而限制了硅烷偶联剂的应用范围。此外，本发明的硅烷偶联剂还具有两条由极性的聚醚和非极性的烷基组成的长链，可以屏蔽填料表面上的羟基使其具有良好的疏水性，此外聚合取代基不具有挥发性，可以减少挥发性有机化合物的排放量，同时也会降低胶料的气孔率，提高胶料性能。

本发明的技术方案如下：

一种新型含硫硅烷偶联剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在保护性气体保护下，将巯丙基硅烷溶解在溶剂中，加入催化剂，升温至反应温度后，将烷基聚醚平分两次加入体系中，进行反应；