3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及烷氧基硅烷的制備方法領(lǐng)域，具體是涉及一種3-丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷是一種帶有不飽和極性鍵的碳官能硅烷。與 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷相比，3-丙烯酰氧基丙基三甲 氧基硅烷更容易在游離基的引發(fā)下，發(fā)生自聚或共聚反應(yīng)。因此，3-丙烯酰氧基丙基三甲氧 基硅烷可以用于制備UV、EB固化型材料，提高反應(yīng)效率、增強粘結(jié)性，還可用于改性共聚合 生成的丙烯類樹脂，應(yīng)用廣泛。
[0003] 3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的合成工藝有以下兩種：
[0004] 加成法：即采用3-丙烯酸烯丙酯和三甲氧基硅烷為原料，鉑催化加成反應(yīng)；
[0005] 縮合法，即采用丙烯酸鹽和3-氯丙基三甲氧基硅烷為原料，通過縮合反應(yīng)得到產(chǎn) 品。
[0006] 丙烯酸烯丙酯原料不易得到，價格高，而且制備過程中易聚合；丙烯酸鹽、3-氯丙 基三甲氧基硅烷原料易得，價格便宜，因此，現(xiàn)有的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷普遍 采用縮合法合成。
[0007]目前，關(guān)于3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的制備方法專利報道較多，但是關(guān) 于3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備方法專利較少。申請?zhí)枮?00910044793. 6的發(fā) 明專利，公開了 3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一種制備方法，該方法采用丙烯酸和氫 氧化鈉合成丙烯酸鈉，在加入阻聚劑對羥基苯甲醚和堿性催化劑三乙基芐基氯化胺的條件 下，與3-氯丙基三甲氧基硅烷進行反應(yīng)，得到3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；該專利沒 有介紹反應(yīng)收率，而且提純后產(chǎn)品純度只能達(dá)到85%，因此，使用現(xiàn)有的3-丙烯酰氧基丙 基三甲氧基硅烷的制備方法得到的產(chǎn)品純度較低，不適合作為原料在工業(yè)生產(chǎn)中使用。申 請?zhí)枮?01410099940. 0的發(fā)明專利申請，公開了一種丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷的制 備方法，該方法的質(zhì)量收率最高只能達(dá)到84. 3%，且在縮合反應(yīng)過程和精餾過程中都采用 了阻聚技術(shù)，制備過程較復(fù)雜，不利于3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種3-丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷的制備方法，本發(fā)明所用的阻聚劑ZJ-705為高效阻聚劑，且在制備過程中增 加洗滌濾渣、合并濾液洗滌液的步驟，得到的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的純度高 達(dá)98. 1 %~99. 6 %，適合作為原料在工業(yè)生產(chǎn)中使用。本發(fā)明的質(zhì)量收率高達(dá)83. 6 %~ 86. 9%，而且制備過程簡單，有利于3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009] 本發(fā)明提供一種3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 在帶有機械攪拌裝置、溫度計、回流冷凝器的反應(yīng)釜中，依次加入3-氯丙基三甲 氧基硅烷、丙烯酸鹽、阻聚劑ZJ-705、相轉(zhuǎn)移催化劑，丙烯酸鹽與3-氯丙基三甲氧基硅烷的 摩爾比為1 :0.9~1 :1. 2,阻聚劑ZJ-705與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為0.001 :1~ 0. 01 :1，相轉(zhuǎn)移催化劑與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為0. 005 :1~0. 03 :1 ;攪拌混 合，反應(yīng)溫度控制在1l〇°C~150°C，在常壓下進行攪拌，攪拌時間為4~8小時，降溫，得到 紅褐色渾濁混合液；對紅褐色渾濁混合液進行過濾，得到濾渣和紅褐色透明濾液；采用甲 醇洗滌濾渣，收集洗滌液，合并濾液和洗滌液；將濾液和洗滌液轉(zhuǎn)入精餾釜中，先在常壓下 精餾，除去甲醇，然后在溫度96°C~100°C、真空度-0. 098~-0. 094MPa下精餾，得到3-丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，為無色透明液體。
[0011] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述丙烯酸鹽為丙烯酸鈉或丙烯酸鉀。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述相轉(zhuǎn)移催化劑為四乙基溴化銨、四丁基溴化銨、三 苯基丁基溴化鱗中的任意一種。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述丙烯酸鹽與3-氯丙基三甲氧基硅烷的摩爾比為 1 :0. 95 ~1 :1. 05。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述阻聚劑ZJ-705與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量 比為 0· 004 :1 ~0· 006 :1。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述相轉(zhuǎn)移催化劑與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量 比為 0· 01 :1 ~0· 02 :1。
[0016] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述反應(yīng)溫度控制在115 °C~135 °C。
[0017] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述攪拌時間為4~6小時。
[0018] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，采用離心機對紅褐色渾濁混合液進行過濾。
[0019] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，包括以下步驟：
[0020] 在帶有機械攪拌裝置、溫度計、回流冷凝器的反應(yīng)釜中，依次加入397. 2千克的 3_氯丙基三甲氧基硅烷、220. 4千克的丙烯酸鉀、2. 0千克的阻聚劑ZJ-705、6. 0千克的四 丁基溴化銨，攪拌混合，通蒸汽加熱，反應(yīng)溫度控制在125°C~130°C，在常壓下進行攪拌， 攪拌時間為5小時，降溫，得到紅褐色渾濁混合液；對紅褐色渾濁混合液采用離心機進行過 濾，得到濾渣和紅褐色透明濾液；采用甲醇洗滌濾渣，收集洗滌液，合并濾液和洗滌液；將 濾液和洗滌液轉(zhuǎn)入精餾釜中，先在常壓下精餾，除去甲醇，然后在溫度96°C~98°C、真空 度-0. 098MPa下精餾，得到3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，為無色透明液體。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0022] (1)本發(fā)明所用的阻聚劑ZJ-705是一種耐高溫型烯基單體的特異阻聚劑，與常規(guī) 的阻聚劑相比，更加高效，能夠有效避免3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在反應(yīng)過程和精 餾過程中發(fā)生聚合，因此，得到的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷產(chǎn)品純度達(dá)到98. 1%~ 99. 6%，產(chǎn)品純度高，適合作為原料在工業(yè)生產(chǎn)中使用。
[0023] (2)本發(fā)明在現(xiàn)有的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備過程中，增加洗滌濾 渣、合并濾液洗滌液這2個步驟，能夠有效增加3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量收 率，以所用的3-氯丙基三甲氧基硅烷計，質(zhì)量收率能夠提高到83. 6%~86. 9%。
[0024] (3)本發(fā)明在制備過程中不需使用有機溶劑，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時間短，制備過 程簡單，有利于3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述。
[0026] 本發(fā)明實施例提供一種3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備方法，包括以下 步驟：
[0027] 在帶有機械攪拌裝置、溫度計、回流冷凝器的反應(yīng)釜中，依次加入3-氯丙基三甲 氧基硅烷、丙烯酸鹽、阻聚劑ZJ-705、相轉(zhuǎn)移催化劑，丙烯酸鹽與3-氯丙基三甲氧基硅烷的 摩爾比為1 :0.9~1 :1. 2,阻聚劑ZJ-705與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為0.001 :1~ 0. 01 :1，相轉(zhuǎn)移催化劑與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為0. 005 :1~0. 03 :1;攪拌混 合，反應(yīng)溫度控制在1l〇°C~150°C，在常壓下進行攪拌，攪拌時間為4~8小時，降溫，得到 紅褐色渾濁混合液；對紅褐色渾濁混合液進行過濾，得到濾渣和紅褐色透明濾液；采用甲 醇洗滌濾渣，收集洗滌液，合并濾液和洗滌液；將濾液和洗滌液轉(zhuǎn)入精餾釜中，先在常壓下 精餾，除去甲醇，然后在溫度96°C~100°C、真空度-0. 098~-0. 094MPa下精餾，得到3-丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，為無色透明液體。
[0028] 丙烯酸鹽可以為丙烯酸鈉或丙烯酸鉀，優(yōu)選丙烯酸鉀。
[0029] 相轉(zhuǎn)移催化劑可以為四乙基溴化銨、四丁基溴化銨、三苯基丁基溴化鱗中的任意 一種，優(yōu)選四丁基溴化銨。
[0030] 丙烯酸鹽與3-氯丙基三甲氧基硅烷的摩爾比可以為1 :0.95~1 :1. 05,優(yōu)選為1 : 1〇
[0031] 阻聚劑ZJ-705與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比可以為0. 004 :1~0. 006 :1， 優(yōu)選為0.005 :1。
[0032] 相轉(zhuǎn)移催化劑與3-氯丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比可以為0. 01 :1~0. 02 :1，優(yōu)選 為 0.015 :1。
[0033] 反應(yīng)溫度可以為115°C~135°C，優(yōu)選為125°C~130°C。
[0034] 攪拌時間可以為4~6小時，優(yōu)選為5小時。
[0035] 可以采用離心機對紅褐色渾濁混合液進行過濾。
[0036] 丙烯酸鉀和3-氯丙基三甲氧基硅烷在阻聚劑ZJ-705和相轉(zhuǎn)移催化劑作用下，生 成3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，反應(yīng)方程式為：
[0037]
[0038] 以下結(jié)合5個實施例和1個比較例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0039] 實施例1
[0040] 本實施例提供一種3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備方法，包括以下步驟：
[0041]在帶有機械攪拌裝置、溫度計、回流冷凝器的1000升的搪瓷反應(yīng)釜中，依次加入 357. 5千克（1.8kmol)3-氯丙基三甲氧基硅烷、220. 4千克（2kmol)丙烯酸鉀、0. 35千克 阻聚劑ZJ-705、1. 8千克四丁基溴化銨，攪拌混合。通蒸汽加熱，反應(yīng)溫度控制在145°C~ 150°C，在常壓下進行攪拌，攪拌時間為8小時，降溫，得到紅褐色渾濁混合液；對紅褐色渾 濁混合液采用離心機進行過濾，得到濾渣和紅褐色透明濾液；用100千克甲醇洗滌濾渣，收 集洗滌液，合并濾液和洗滌液。將濾液和洗滌液轉(zhuǎn)入精餾釜中，先在常壓下精餾，除去甲醇， 然后在溫度96°C~98°C、真空度-0. 098MPa下精餾，得到310. 6千克3-丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷，為無色透明液體。
[0042] 采用上述制備方法得到的3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷產(chǎn)品純度為98. 1%， 以所用3-氯丙基三甲氧基硅烷計，質(zhì)量收率為86. 9%。
[0043] 實施例2
[0044] 本實施例提供一種3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的制備方法，包括以下步驟：
[0045] 在帶有機械攪拌裝置、溫度計、回流冷凝器的1000升的搪瓷反應(yīng)釜中，依次加入 476. 6千克（2. 4kmol