[发明专利]一种3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，属有机化学技术领域。

背景技术

3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷是一种含有异氰酸酯基活性基团的硅烷偶联剂，其作用是促进无机材料和有机材料之间的粘结性能。广泛用于高档聚氨酯密封胶及改性聚氨酯树脂、也可用作室温硫化硅橡胶的增粘剂、清漆树脂的组成成份等,目前，国内常见的异氰酸酯基硅烷的合成方法有以下几种：

专利CN104203910描述了采用光气与胺在惰性溶剂中反应制备异氰酸酯化合物，该方法存在的缺点是光气为无色无味的剧毒气体，生产过程中光气泄露很容易导致重大的安全事故；专利CN101492468描述了使用三光气(即固体光气)在有机溶剂中、低温(-5～10℃)条件下与三烷氧基硅烷基胺反应制备三烷氧基硅烷基异氰酸酯，该方法相对于光气法(气态光气)安全性得到了很大的提高，但固体光气受热或遇水份容易分解产生剧毒气态光气，安全隐患也较大。专利CN101307067描述了采用氨基甲酸酯基烷氧基硅烷在用SiCl4或SnCl4调节到PH为4-5的环境下，通过高温(300～500℃)裂解法产生异氰酸酯基烷氧基硅烷，该方法相对光气法安全性得到了大大的提高，但反应过程中的温度较高导致生产的能耗较大，高温下异氰酸酯基自身聚合形成环体的聚合物而影响产品的收率，生产过程不容易控制。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种工艺简单、反应条件温和生产所需要的设备要求较低，适合工业化生产的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的制备方法,它包括以下步骤：

1）、将3-氨丙基三甲氧基硅烷、干燥的尿素、二甲亚砜、少量的原乙酸三甲酯投入到反应器中；

2）、在搅拌的条件下加热到体系到65～95℃，在真空-0.08～-0.09MPa反应脱氨气，反应6～10小时，直到反应体系无明显的气泡冒出时停止抽真空，得；脲丙基硅烷与溶剂等物质的混合物；

3）、向反应体系加入少量的催化剂，将98%含量的浓硫酸采用二甲基亚砜按1：0.5～0.8的质量比混合稀释，得混合稀释液，将该混合稀释液缓慢地滴加到体系中搅拌反应，反应温度控制在75～95℃，滴加时间控制在4～6h；

4）、当体系PH值下降到6～7时停止滴加混合稀释液；接着降温到50℃以下，密封过滤除掉生成的铵盐和其它固体物资；得；滤液，将滤液减压精馏分离，得；3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷产品。

所述的3-氨丙基三甲氧基硅烷、尿素、二甲亚砜质量比为1：0.30～0.35：1.0～1.5，原乙酸三甲酯的投入量为3-氨丙基三甲氧基硅烷重量的3～6%。

所述的催化剂为氧化铜、氯化铜、氯化亚铜、硫酸铜中的一种，其中优选为硫酸铜。

所述的催化剂的用量为3-氨丙基三甲氧基硅烷重量的0.5～1.5%。

本发明的反应方程式为：

本发明的优点是：

1、本发明制备异氰酸酯硅烷的主要原料为工业尿素和3-氨丙基三甲氧硅烷，原料易得，价格便宜。

2、本发明生产工艺使用催化脱氨的方法生产异氰酸酯产品，相比光气法生产异氰酸酯产品其生产安全性比较高。

3、相比于氨基甲酸酯基硅烷高温裂解法制备异氰酸酯硅烷工艺，该反应条件温和、生产能耗低、副反应少、产品收率较高。

4、该方法工艺简单、反应条件温和生产所需要的设备要求较低，适合工业化生产。

具体实施方式

实施例1：

在2L的反应烧瓶中装上机械搅拌、温度和抽负压装置，将537.9g(3.0mol)的3-氨丙基三甲氧基硅烷、181.2g(3.0mol)的尿素、550g的二甲亚砜、15g的原乙酸三甲酯投入到烧瓶中，开启搅拌和真空装置，升温到90～95℃，真空度控制在-0.085MPa下反应9h停止真空；接着向烧瓶中加入3.2g的氧化铜作为催化剂，将浓度为98%的浓硫酸175g(1.75mol)用95g的二甲基亚砜稀释后转入到恒压漏斗中，缓慢地滴加到烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加反应温度控制在80～85℃，滴加时间控制在6h进完，此时系的PH值为6～７，反应体系温度下降到20～30℃；将反应的物料用正压过滤器通干燥的氮气加压过滤，滤饼用氮气吹干，收集得到滤液；将此滤液采用减压精馏分离得到3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷产品595.8g,产品收率96.5%，通过气相色谱检测产品含量为98.2%。