[發(fā)明專利]一種氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010690771.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN111777635B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慶振;王文博;馬松;馬德龍;武繼睿;李云峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東陽(yáng)谷華泰化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C07F7/18
• 分類號(hào): C07F7/18;C08L9/06;C08K13/02;C08K5/548
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 賈波

本發(fā)明公開了一種氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷及其制備方法和應(yīng)用，以N,N?二甲基?4?羥基苯胺作為原料，與γ?氯丙基三氯硅烷反應(yīng)制備了氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷。N,N?二甲基?4?羥基苯胺在該反應(yīng)中的高活性使得反應(yīng)時(shí)間明顯縮短，另外由于N,N?二甲基?4?羥基苯胺具有三級(jí)胺結(jié)構(gòu)，可以兼做縛酸劑捕捉副產(chǎn)物氯化氫以促進(jìn)反應(yīng)的正向進(jìn)行，相較于傳統(tǒng)的制備工藝，本發(fā)明降低了生產(chǎn)成本的同時(shí)使得后處理過(guò)程簡(jiǎn)單易實(shí)施，具有工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。此外，N,N?二甲基?4?羥基苯胺基團(tuán)的引入使所得硅烷偶聯(lián)劑在橡膠中分解產(chǎn)生苯酚結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)位的氨基基團(tuán)對(duì)酚羥基有一定的活化作用，可以捕捉自由基從而在橡膠中起到延緩橡膠老化的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅烷偶聯(lián)劑的中間體及一種新型的硅烷偶聯(lián)劑，具體涉及一種氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷及其制備方法和作為硅烷偶聯(lián)劑中間體的應(yīng)用，還涉及以該氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷為中間體制備的新型硅烷偶聯(lián)劑，屬于有機(jī)硅合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硅烷偶聯(lián)劑作為連接無(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料的分子橋，在汽車、航空、醫(yī)療、建筑、電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如在汽車輪胎領(lǐng)域中，白炭黑可以作為橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑與填充劑，但由于二者物化性質(zhì)相差較大導(dǎo)致白炭黑在橡膠中分散性較差，而硅烷偶聯(lián)劑的引入很好的解決了分散性差的問(wèn)題，顯著提高了輪胎的加工及使用性能。

另外硅烷偶聯(lián)劑作為搭起無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的橋梁，還廣泛應(yīng)用于多種材料的表面改性。近年來(lái)，硅烷偶聯(lián)劑在金屬表面預(yù)處理中的作用逐漸被國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注，與傳統(tǒng)磷化工藝相比，不含有污染的重金屬離子、不含磷、消耗少、防腐效果優(yōu)異、處理過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(又名Si-69)是一種常用的硅烷偶聯(lián)劑，由于其對(duì)橡膠具有多功能的作用，可兼作加工的補(bǔ)強(qiáng)劑、偶聯(lián)劑及增塑劑，而廣泛應(yīng)用于各種橡膠工業(yè)中。目前，Si-69的制備方法一般是以γ-氯丙基三氯硅烷為原料，將γ-氯丙基三氯硅烷與乙醇反應(yīng)形成氯丙基三乙氧基硅烷中間體，然后該中間體再與四硫化二鈉在相轉(zhuǎn)移催化劑下反應(yīng)得到Si-69。在該反應(yīng)過(guò)程中，γ-氯丙基三氯硅烷與乙醇的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，另外會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物氯化氫，需及時(shí)除去以促進(jìn)反應(yīng)的正向進(jìn)行。去除氯化氫的方式有兩種，一種是進(jìn)行減壓抽出氣體氯化氫，這需要額外增加氯化氫吸收裝置，另一種是需要加入縛酸劑，但縛酸劑的加入一方面提高了生產(chǎn)成本，一方面增加了后處理難度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷，該產(chǎn)品可以作為硅烷偶聯(lián)劑中間體使用，與氯丙基三乙氧基硅烷中間體合成的硅烷偶聯(lián)劑有相似的作用，可以作為氯丙基三乙氧基硅烷的替代品。

本發(fā)明提供的氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷的結(jié)構(gòu)式如下：

。

本發(fā)明氯丙基三對(duì)苯胺氧基硅烷合成方法簡(jiǎn)單，以γ-氯丙基三氯硅烷與N,N-二甲基-4-羥基苯胺為原料，通過(guò)這兩者的反應(yīng)得到。

進(jìn)一步的，本發(fā)明以N,N-二甲基-4-羥基苯胺代替乙醇與γ-氯丙基三氯硅烷反應(yīng)，形成新的硅烷偶聯(lián)劑中間體。N,N-二甲基-4-羥基苯胺與γ-氯丙基三氯硅烷的摩爾比為3.0-3.2：1，優(yōu)選為3.0-3.1:1。與乙醇相比，N,N-二甲基-4-羥基苯胺在該反應(yīng)中具有較高的反應(yīng)活性，其原因是第一步反應(yīng)的本質(zhì)是親核取代反應(yīng)，N,N-二甲基-4-羥基苯胺上的羥基氧進(jìn)攻缺電子的硅，脫去氯化氫完成反應(yīng)，由于N,N-二甲基的供電子共軛活化作用，使得羥基氧的親核性增強(qiáng)，從而使得反應(yīng)時(shí)間縮短。另一方面，N,N-二甲基-4-羥基苯胺中的含氮基團(tuán)是三級(jí)胺，可以在反應(yīng)過(guò)程中起到縛酸劑的作用，促進(jìn)反應(yīng)的正向進(jìn)行。本發(fā)明無(wú)須增加氯化氫吸收裝置減壓抽出氯化氫，另外也無(wú)需引入新的縛酸劑，N,N-二甲基-4-羥基苯胺既作為反應(yīng)原料又作為縛酸劑，且無(wú)需過(guò)量加入，避免了成本增加及后處理實(shí)施較為困難的情況，提高了反應(yīng)可操作性，具有反應(yīng)時(shí)間短，后處理簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，有效提高了經(jīng)濟(jì)效益。