正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的合成方法，属有机化工领域。
【背景技术】
[0002]硅烷偶联剂是有机硅化学中极具特色的一类化合物，它既含有能与有机聚合物反应的碳官能团，又具有易水解和缩聚的特点，还能形成与无机物料表面化学结合的硅官能团，由于它的这种特性而被广泛应用于国民经济的各个领域中。正丁胺基丙基三甲氧基硅烷作为一种新型胺基硅烷偶联剂，可以代替Y —氨丙基三乙氧基硅烷(简称KH-550)用于处理无机粉体和玻璃纤维等，能显著提高复合材料的硬度、韧性等机械性能，也可以应用于纺织助剂、胶黏剂和涂料的增粘剂等领域，提高其黏结性、耐候性、耐黄变性和柔韧性等。
[0003]制备正丁胺基丙基三甲氧基硅烷通常有两种方法:一种是通过含氢烷氧基硅烷与η- 丁基烯丙胺进行硅氢加成；另一种为卤烃基烷氧基硅烷和正丁胺反应；对比两种制备方式，前者所采用的原料和催化剂昂贵，且获得的产物有两种异构体不易分离，影响最后的纯度。后者方法是现在生产常用的方法，但目前在这种方法的反应物中，正丁胺盐酸盐在正丁胺中的溶解度很大，对反应物的处理是比较大的难题；有人采用非极性溶剂处理，但还存在较多的问题和不足，不仅处理过程复杂，而且产品的收率较低(收率通常只能达到5(Γ70%),增加了生产成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种成本低、收率高、操作简单的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
[0006]所述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，步骤如下:步骤如下:(一)将正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷投入反应釜中，搅拌下开始升温反应，反应压力控制在0.5Mpa?2Mpa之间，反应温度75?120°C; (二)步骤(一)反应结束后，控制反应釜中的温度为40?50°C，然后向反应液中加入甲醇钠，继续搅拌反应；反应结束后将反应液固液分离，分离出滤液和氯化钠沉淀物；(三)将步骤(二)分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和所需的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，获得产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烧。
[0007]进一步地，前述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其中:步骤(一)中所述的正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为2:1?5:1之间，反应温度控制在85?100°C，反应时间为I?3h。
[0008]进一步地，前述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其中:步骤(一)中反应结束后常压蒸出正丁胺作为下釜原料重复使用。
[0009]进一步地，前述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其中:步骤(二)中的反应时间I?3h。
[0010]进一步地，前述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其中:步骤(二)中所述的甲醇钠为质量浓度为28%的液体甲醇钠；甲醇钠和氯丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为1:1 ?1.1:1。
[0011]上述步骤(二)反应液中加入甲醇钠的作用是:搅拌反应除去正丁胺的盐酸盐，得到醇、正丁胺、氯化钠，然后将反应物固液分离，分离出醇、正丁胺和正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的混合物、以及氯化钠滤渣，所得的滤液继续进行步骤(三)。
[0012]本发明所述的制备方法中，其中步骤(一)中所述的正丁胺的来源可以有如下三种:一是新鲜的正丁胺；二是步骤(一)常压蒸出的正丁胺；三是步骤(三)中滤液减压蒸馏得到低沸物，再将低沸物进行常压蒸馏获得正丁胺。回收得到的正丁胺投入循环使用时最好同时满足纯度大于98%和水分小于3000ppm的条件。
[0013]本发明的有益效果是:本发明采用卤烃基烷氧基硅烷和正丁胺反应的合成方法，使用甲醇钠处理反应物，将游离氯以NaCl固体的形式析出后除去，获得的滤液经减压蒸馏可获得以氯丙基三甲氧基硅烷计84%以上的摩尔收率；整个制备方法工艺简单，并且生产成本得以大大降低。
【具体实施方式】
[0014]下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅限制在所述的实施例范围之中。
[0015]实施例1。
[0016](I)正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷按摩尔比2:1的比例投入反应釜中，正丁胺621g，氯丙基三甲氧基硅烷844.7g，搅拌升温，控制反应物的温度在9(Tl00°C，压力0.5?IMpa，搅拌反应2.5h ;反应结束，常压蒸出正丁胺93g 控制反应液的温度在4(T50°C，向其中加入821g质量浓度为28%的液体甲醇钠，搅拌置换反应、除去游离氯，得到甲醇、正丁胺和氯化钠固体，抽滤固液分离，获得1709g的含正丁胺、甲醇和正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的混合物滤液、320g的22%含湿量的氯化钠滤饼:⑶将步骤⑵分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，得到713g主要由甲醇和正丁胺组成的低沸物，861g的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷，收率为86.1%。所得的低沸物再经过常压蒸馏获得185g正丁胺。
[0017]实施例2。
[0018](I)正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷按摩尔比3:1的比例投入反应釜中，正丁胺1181.3g，氯丙基三甲氧基硅烷1070.7g，搅拌升温，控制反应物的温度在85、5°C，压力f 1.5Mpa，搅拌反应1.5h ;反应结束，常压蒸出正丁胺295g 控制反应液的温度在40^50°C,向其中加入1040g质量浓度为28%的液体甲醇钠，搅拌置换反应、除去游离氯，得到甲醇、正丁胺和氯化钠固体，抽滤固液分离，获得2277g的含正丁胺、甲醇和正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的混合物滤液、412g的23%含湿量的氯化钠滤饼:⑶将步骤⑵分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，得到1038g主要由甲醇和正丁胺组成的低沸物、1102g的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷，收率为87%。所得的低沸物再经过常压蒸馏获得370g正丁胺。
[0019]实施例3。
[0020](I)正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷按摩尔比4:1的比例投入反应釜中，正丁胺1575g，氯丙基三甲氧基硅烷1070.7g，搅拌升温，控制反应物的温度在85、0 °C，压力
1.5?2Mpa，搅拌反应Ih ;反应结束，常压蒸出正丁胺534g 控制反应液的温度在4(T50°C，向其中加入1040g质量浓度为28%的液体甲醇钠，搅拌置换反应、除去游离氯，得到甲醇、正丁胺和氯化钠固体，抽滤固液分离，获得2393g的含正丁胺、甲醇和正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的混合物滤液、422g的25%含湿量的氯化钠滤饼:⑶将步骤⑵分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，得到1146g主要由甲醇和正丁胺组成的低沸物、IllOg的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷，收率为87.5%。所得的低沸物再经过常压蒸馏获得465g正丁胺。
[0021]实施例4。
[0022](I)正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷按摩尔比5:1的比例投入反应釜中，正丁胺776.7g (实施例1、实施例2中回收的正丁胺)，氯丙基三甲氧基硅烷422.9g，搅拌升温，控制反应物的温度在85、0°C，压力1.5-2Mpa，搅拌反应Ih ;反应结束，常压蒸出正丁胺332g ；⑵控制反应液的温度在4(T50°C，向其中加入410.8g质量浓度为28%的液体甲醇钠，搅拌置换反应、除去游离氯，得到甲醇、正丁胺和氯化钠固体，抽滤固液分离，获得909g的含正丁胺、甲醇和正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的混合物滤液、176g的30%含湿量的氯化钠滤饼:(3)将步骤⑵分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，得到379g主要由甲醇和正丁胺组成的低沸物、432g的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷，收率为86.4%。所得的低沸物再经过常压蒸馏获得216g正丁胺。
[0023]实施例5。
[0024](I)正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷按摩尔比5:1的比例投入反应釜中，正丁胺776.7g(实施例3中回收的正丁胺)，氯丙基三甲氧基硅烷422.9g，搅拌升温，控制反应物的温度在85、0°C，压力2Mpa，搅拌反应Ih ;反应结束，常压蒸出正丁胺310g ;⑵控制反应液的温度在4(T50°C，向其中加入115g固体甲醇钠，搅拌置换反应、除去游离氯，得到甲醇、正丁胺和氯化钠固体，抽滤固液分离，获得711g的含正丁胺、甲醇和正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的混合物滤液、160g的23%含湿量的氯化钠滤饼:⑶将步骤⑵分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，得到191g主要由甲醇和正丁胺组成的低沸物、422g的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷，收率为84.4%。所得的低沸物再经过常压蒸馏获得170g正丁胺。
【主权项】
1.正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其特征在于:步骤如下:(一)将正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷投入反应釜中，搅拌下开始升温反应，反应压力控制在0.5Mpa?2Mpa之间，反应温度75?120°C; (二)步骤(一)反应结束后，控制反应釜中的温度为40?50°C，然后向反应液中加入甲醇钠，继续搅拌反应；反应结束后将反应液固液分离，分离出滤液和氯化钠沉淀物；(三)将步骤(二)分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和所需的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，获得产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其特征在于:步骤(一)中所述的正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为2:1?5:1之间，反应温度控制在85?100°C，反应时间为I?3h。3.根据权利要求1所述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其特征在于:步骤(一)中反应结束后常压蒸出正丁胺作为下釜原料重复使用。4.根据权利要求1或2所述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其特征在于:步骤(二)中的反应时间I?3h。5.根据权利要求1或2所述的正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，其特征在于:步骤(二)中所述的甲醇钠为质量浓度为28%的液体甲醇钠；甲醇钠和氯丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为1:广1.1:1。
【专利摘要】本发明公开了一种正丁胺基丙基三甲氧基硅烷的制备方法，步骤如下：（一）将正丁胺和氯丙基三甲氧基硅烷投入反应釜中，搅拌下开始升温反应，反应压力控制在0.5Mpa～2Mpa之间，反应温度75～120℃；（二）步骤（一）反应结束后，控制反应釜中的温度为40～50℃，然后向反应液中加入甲醇钠，继续搅拌反应；反应结束后将反应液固液分离，分离出滤液和氯化钠沉淀物；（三）将步骤（二）分离出的滤液减压蒸馏，将未反应的正丁胺、产生的醇和所需的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷进行分离，获得纯度高的产品正丁胺基丙基三甲氧基硅烷。整个制备方法工艺简单，并且生产成本得以大大降低，可获得84%以上的摩尔收率。
【IPC分类】C07F7/18
【公开号】CN104926852
【申请号】CN201410099939
【发明人】卢云龙, 岳立, 刘磊, 戴建才, 赵世勇, 舒亚飞, 朱慧
【申请人】张家港市国泰华荣化工新材料有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年3月19日