水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法，属于精细化学品的合成方法。
【背景技术】
[0002]硅烷偶联剂是分子中含有有机官能团和具有水解性的硅烷活性基团的化合物的总称。使用偶联剂的目的是使有机物和无相溶性的填料以及橡胶基质结合起来，提高胶料的密着性。在胶料中添加偶联剂可改善填充剂的分散性，使混炼胶的材料性能和成型性能得以提高，利用这些特性的材料有橡胶树脂、涂料、胶粘剂、玻璃、金属表面处理剂等。
[0003]含硫硅烷偶联剂一直是橡胶加工必不可缺少的助剂，主要用来提高无机填料在橡胶中的分散性及提高无机填料与橡胶的结合性，从而提高橡胶的综合性能。目前市场上常用的该类偶联剂主要为双一【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物。
[0004]双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷作为一种橡胶偶联剂可广泛用于硫磺硫化或白炭黑填充的橡胶胶料，适合于天然橡胶、异戊橡胶、丁苯胶、顺丁胶、丁腈胶、丁基、卤代丁基胶、三元乙丙胶及这些橡胶的并用胶料，用于制造轮胎体、胎侧、胎面、钢丝粘合胶料、传动带外层胶、实心轮胎、胶辊及鞋底等。双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂可显著提高橡胶的物理及加工性能，提高填料在基胶中的分散性，降低了胶料的粘度，提高硫化胶的抗撕裂、耐磨损、耐屈挠龟裂等性能；相对于双一【丙基三乙氧基硅烷】-四硫化物，双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物作为偶联剂具有主含量高(主含量达到85%以上)，分子量小，具有较低活性的二硫烷官能团，可增加天然橡胶硫化胶的抗硫化返原性，使橡胶性能更稳定，因此可以提供更可靠的焦烧安全性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种水相法合成双_[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法，采用双一【丙基三乙氧基硅烷】-二硫化物在催化剂存在的两相反应体系中进行反应的合成工艺，含硫硅烷偶联剂用来提高无机填料在橡胶中的分散性及无机填料与橡胶的结合性，从而提高橡胶的综合性能。
[0006]本发明的技术解决方案是:将37—42g硫氢化钠、80—90g磷酸三钠、13—16g硫磺粉跟82-95g去离子水配成混合溶液，搅拌并加热反应装置中的混合液至65-78°C，保温溶解直至固体物全部溶解；再加入8—24g的催化剂溶液，温度控制在75—88°C ;然后，将200gy-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴入反应装置中，流速滴加完成后75—88°C保温反应2-5hr,整个反应过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，减压蒸馏，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。
[0007]其中，混合溶液由37—42g硫氢化钠、80—90g磷酸三钠、13—16g硫磺粉跟82—95g去呙子水配成。
[0008]其中，13_15g催化剂溶液由十四烷基三甲基氯化铵与水重量比1:3—5配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的1—2%。
[0009]其中，γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量200g。
[0010]本发明的优点是:反应介质为去离子水水、磷酸三钠、硫氢化钠、硫磺粉存在的水相及有机相，比在非质子极性溶液中的反应体系有更高的反应速率和主含量，具有较低活性的二硫烷官能团，增加天然橡胶硫化胶的抗硫化返原性，使橡胶性能更稳定，提供更可靠的焦烧安全性，生产成本低，安全性高，操作简单，反应时间短，转化率高，产率高，适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
[0012]实施例1:将37g硫氢化钠、80g磷酸三钠、13g硫磺粉跟80g去离子水配成混合溶液，搅拌并加热反应装置中的混合液至65°C，保温溶解直至固体物全部溶解；再加入催化剂溶液，温度控制在75°C，催化剂溶液由2g十四烷基三甲基氯化铵与6g水配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的1%;然后，将200gy-氯丙基三乙氧基硅烷流速滴入反应装置中，流速滴加完成后75 °C保温反应2hr，整个反应过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双_[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，减压蒸馈，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。
[0013]实施例2:将40g硫氢化钠、85g磷酸三钠、14.5g硫磺粉跟85g去离子水配成混合溶液，搅拌并加热反应装置中的混合液至70°C，保温溶解直至固体物全部溶解；再加入催化剂溶液，温度控制在75°C，催化剂溶液由3g十四烷基三甲基氯化铵与12g水配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的1.5% ;然后，将200gy-氯丙基三乙氧基娃烧流速滴入反应装置中，流速滴加完成后80°C保温反应2hr，整个反应过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双_[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，减压蒸馏，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双_[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。
[0014]实施例3:将42g硫氢化钠、90g磷酸三钠、16g硫磺粉跟90g去离子水配成混合溶液，搅拌并加热反应装置中的混合液至78°C，保温溶解直至固体物全部溶解；再加入催化剂溶液，温度控制在82°C，催化剂溶液由4g十四烷基三甲基氯化铵与20g水配成，催化剂的用量为γ -氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量的2% ;然后，将200g γ -氯丙基三乙氧基硅烧流速滴入反应装置中，流速滴加完成后85°C保温反应2hr，整个反应过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，减压蒸馈，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。
【主权项】
1.水相法合成双-[丙基二乙氧基娃烧]-二硫化物娃烧偶联剂的方法，其特征在于:将37—42g硫氢化钠、80—90g磷酸三钠、13—16g硫磺粉跟82—95g去离子水配成混合溶液，搅拌并加热反应装置中的混合液至65-78°C，保温溶解直至固体物全部溶解；再加入8—24g的催化剂溶液，温度控制在75—88°C ;然后，将200g γ -氯丙基三乙氧基硅烷流速滴入反应装置中，流速滴加完成后75-88 °C保温反应2—5hr，整个反应过程保持搅拌状态与回流状态；反应结束后，停止搅拌，静置分液，上层为有机相双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂，下层为盐水相，分掉下层的盐水后用吸水树脂吸附有机相中溶解的水分；最后，过滤，减压蒸馈，蒸出低沸点馏分及未吸附净的水分，降温再过滤后，得到透明液体双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的的水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于:混合溶液由37—42g硫氢化钠、80—90g磷酸三钠、13—16g硫磺粉跟82—95g去离子水配成。3.根据权利要求1所述的水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于:催化剂溶液由 十四烷基三甲基氯化铵与水重量比1:3--5配成，催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基娃烧物质量用量的1—2%。4.根据权利要求1所述的水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法，其特征在于:γ -氯丙基三乙氧基硅烷物质量用量200g。
【专利摘要】本发明公开了一种水相法合成双-[丙基三乙氧基硅烷]-二硫化物硅烷偶联剂的方法，采用硫氢化钠、磷酸三钠、硫磺粉与γ-氯丙基三乙氧基硅烷在催化剂存在的两相反应体系中发生反应，水作溶剂，生产成本低，安全性高，操作简单，反应时间短，转化率高，产率高，主含量高，适合工业化生产。
【IPC分类】C07F7/18, C08K5/548
【公开号】CN105001253
【申请号】CN201510394748
【发明人】孙立水, 易思利, 刘莉, 王文钦, 凌坤华
【申请人】江苏斯德瑞克化工有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月8日