一种脲基硅烷偶联剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种脲基硅烷偶联剂的制备方法，该方法以尿素和氨基硅烷偶联剂为原料，在加入或不加入溶剂的情况下，并在一定温度和氮气流中反应直接制备得到脲基硅烷偶联剂。本发明的制备方法成本低、产品纯度高、工艺简单、条件温和且操作方便，适合于工业化生产。
【专利说明】一种脲基硅烷偶联剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学合成领域，具体涉及一种脲基硅烷偶联剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅烷偶联剂是一类在分子中间同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物， 最初它作为玻璃纤维的表面处理剂被用于玻璃纤维增强塑料中。1947年RalphKW等发现 用烯丙基三乙氧基硅烷处理玻璃纤维而制成的聚酯复合材料可以得到双倍的强度，至此， 开创了硅烷偶联剂的研究与发展。在复合材料中使用硅烷偶联剂，可以显著地改善它们的 机械性能、电气性能、耐候性、耐水性、难燃性、粘结性、分散性、成型性以及工艺操作性等。
[0003]脲基系列硅烷偶联剂，它是中性的水溶性化合物，在低温下同许多树脂的反应活 性都有所降低，从而保持一定的极限工作性能。与传统的同类化工助剂相比，它具有使用安 全、反应温和，结合力强，粘结性能好等特点。因此，它被广泛应用于各种化学建材和胶粘 齐U，主要作为添加剂用于塑料和橡胶制品，增强无机填料与有机基体之间的结合力。
[0004]脲基系列硅烷偶联剂的合成国内尚未见文献报道。专利号JPS5657792A公开了以 含异氰酸酯的有机硅化物和氨或胺基化合物为原料反应制备含脲基的有机硅化合物的方 法。但该方法需使用昂贵的含异腈酸酯的有机硅化合物，且制备过程中反应条件苛刻，需要 无水、低温或加压等条件，且该方法副反应多、对设备要求较高，不利于工业化生产。专利号 EP0276860公开了以含氨基的有机硅化合物与氨基甲酸酯为原料在催化剂的作用下反应制 备含脲基有机硅化合物的方法。但是该工艺存在催化剂残留，残留的催化剂本身易影响产 品的应用，不利于产品的推广；且由于脲基硅烷偶联剂常温下为蜡状、沸点高，产品后处理 如提纯方法非常困难，不易得到高纯度产品。专利号JPH08333375公开了以氨基硅烷与尿 素为原料在有机锡催化剂的作用下制备得到脲基硅烷偶联剂的方法，但该工艺也存在催化 剂残留的问题，同时该方法制得的产品纯度不高，不利用该产品的应用推广。此外，该专利 使用的有机锡催化剂毒性非常高，它可以摧毁含硫的蛋白质。对于有机锡化合物的限制，欧 盟之前已经先后发布过89/677/EEC、1999/51/EC和2002/62/EC。
[0005]目前市面上所提供的含脲基硅烷偶联剂的纯度大都在95%左右，无法满足高端市 场的需求。
【发明内容】
[0006][要解决的技术问题]
[0007]本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种高纯度脲基硅烷偶联剂的制备方 法，该方法工艺简单，操作方便，适合于工业化的生产，得到的脲基硅烷偶联剂纯度可达 99%。
[0008][技术方案]
[0009] 为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
[0010] 本发明的脲基硅烷偶联剂的化学反应式如下：
【权利要求】
1. 一种脲基硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤： A，混合 将预先干燥的尿素和氨基硅烷偶联剂按物质的量的比〇. 8?1. 5:1混合，接着按溶剂 与氨基硅烷偶联剂的质量比〇?200 :100溶于溶剂中，得到一种混合物； B，亲核取代反应 将步骤A的混合物加热至温度为100?150°C，反应1?8h ;同时用氮气在液面以下鼓 泡，并控制氮气流流速为〇. 5?1. 9mL/min ;得到一种反应物； C，后处理 冷却步骤B的反应物，然后减压去除低沸物。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的氨基硅烷偶联剂选 自氨丙基二甲氧基娃烧、氨丙基二乙氧基娃烧、N- ( β -氨乙基）-γ -氨丙基二甲氧基娃烧、 Ν- ( β -氨乙基）-γ -氨丙基二乙氧基娃烧、Ν- ( β -氨乙基）-γ -氨丙基甲基二甲氧基娃烧 或Ν- ( β -氨乙基）-γ -氨丙基甲基二乙氧基娃烧。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤Α中，所述的溶剂是一种或多种 选自甲醇、乙醇、四氢呋喃、四氯化碳、苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或N-甲基 吡咯烷酮的溶剂。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的溶剂与氨基硅烷偶 联剂的质量比为〇 : 100。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，混合物加热至温度为 120 ?140°C，反应 2 ?6h。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，所述的氮气流流速为 0· 8 ?L 5mL/min。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤C中，所述的冷却是将温度降至 50 ?100。。。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤C中，所述的减压是抽真空至真 空度为50?150Pa。
【文档编号】C07F7/18GK104262382SQ201410458010
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】车国勇, 翟天元, 熊婷, 李步春 申请人:成都硅宝科技股份有限公司