制备氰硫基丙基三乙氧基硅烷的方法技术

将氯丙基三乙氧基硅烷与氰酸钠的溶液在乙醇中反应以制得氰硫基丙基三乙氧基硅烷的方法。第一个方案包括：将洗涤乙醇添加至反应步骤的溶液中，蒸馏离心液以除去乙醇，并且从由蒸馏步骤得到的氰硫基丙基三乙氧基硅烷残余物中除去固体。第二个方案包括：蒸馏氰硫基丙基三乙氧基硅烷残余物并离心过滤该残余物以得到氰硫基丙基三乙氧基硅烷产物。馏出的乙醇能用于洗涤盐，且洗涤步骤的乙醇能够添加至反应步骤的溶液中。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备氰硫基烷基三烷氧基硅烷且优选氰硫基丙基三乙氧基硅烷的方法。氰硫基丙基三乙氧基硅烷在橡胶工业中用作增强剂。该硅烷化合物的乙氧基对填料(例如沉淀二氧化硅)的羟基表现出反应性，而SCN基(与促进剂和硫磺结合)在聚合物中反应。因此，通过该硅烷在填料和聚合物之间形成稳定的键接。氰硫基丙基三乙氧基硅烷通过氯丙基三乙氧基硅烷和氰酸钠在乙醇溶液中于高压下反应而制得。与这些已知反应试剂相关的典型反应按下式进行。将这个反应产生的盐在该反应结束后立即在一离心器中除去。用乙醇洗涤所得的盐的滤饼且根据现有技术使用的方法，然后将该洗涤乙醇与从离心步骤得到的滤液混合。将所得的混合物蒸馏则剩余的物质就不再含有所述乙醇。现有技术方法的问题之一是，它需要较长的时间以蒸馏掉乙醇。因此，如果该方法的效率能够通过缩短蒸馏时间而得到提高，那么这对工业生产将是有利的。由于先前溶解在乙醇中的固体因蒸馏步骤而沉淀，所以必须紧接着采用另一个除去固体的步骤。因此，如果随后的除固体步骤能够删除，这对工业也是一个优点。本专利技术的目的之一是提供一种更有效地。本专利技术通过采用一种具有两个方案的方法而克服了制备氰硫基丙基三乙氧基硅烷的现有技术方法中的缺点。在第一个方案中，将用于洗涤滤饼的乙醇从由离心步骤得到的滤液中分离出来。与现有技术方法不同的是，对滤液组份进行蒸馏，而将用于洗涤滤饼的乙醇在本专利技术的初始反应步骤再利用。在实施本专利技术的方法时，本专利技术第一个方案降低了被蒸馏的滤液中的乙醇浓度且因此降低了总的蒸馏时间。这样，本专利技术能够将蒸馏时间基本上降低一半。根据本专利技术的第二个方案，改变了现有技术方法中的离心过滤和蒸馏步骤。这种改变免除了对第二个除固体步骤的需要，而该步骤在现有技术方法中是必需的，因为在蒸馏时固体从离心过滤步骤所产生的滤液中沉淀出来。因此，生产时间大大降低，且工艺效率提高。这些工艺步骤能够用于制备同类型氰硫基烷基三烷氧基硅烷的方法中。原材料是氰酸钠、氯烷基烷氧基硅烷，且优选用对应的醇作溶剂。例如，氯乙基三甲氧基硅烷与氰酸钠在甲醇溶液中反应以制成氰硫基乙基三甲氧基硅烷。虽然对应醇作为溶剂是优选的，也可使用其他醇，如丙醇，但可能得到较低的产率或转化率。附图的简要说明本专利技术参照后附图形将被更好地理解，其中附图说明图1是用于制备氰硫基丙基三乙氧基硅烷的现有技术方法的基本流程图；图2是根据现有技术方法，详述氯丙基三乙氧基硅烷与氰酸钠反应以制得氰硫基丙基三乙氧基硅烷的示意图。图3是现有技术方法中的第一提纯步骤的示意图，该提纯步骤包括离心过滤反应器中的悬浮液、用乙醇洗涤滤饼且通过蒸馏作用部分地除去产物流体和乙醇；图4是现有技术方法中的第二提纯步骤的示意图，该提纯步骤包括另一个除去固体的步骤和产物的最后蒸馏。图5是显示本专利技术的第一个方案，也就是，将洗涤乙醇和离心过滤步骤的滤液两者分离的流程图。图6是详述根据本专利技术第一个方案(其中反应步骤几乎等同于现有技术方法，只是反应中所用的乙醇不取自馏出液容器)，氯丙基三乙氧基硅烷和氰酸钠反应以制取氰硫基丙基三乙氧基硅烷的示意图；图7是本专利技术第一个方案的示意图，其中将第一提纯步骤的滤液乙醇和所述洗涤乙醇分离；图8是本专利技术第一个方案的示意图，其中第二提纯步骤包括仅使用馏出液作为洗涤乙醇；图9是显示本专利技术第二个方案，也就是相对于现有技术方法，其离心过滤和蒸馏步骤的变化的示意图；图10是详述根据本专利技术第二个方案(其反应步骤几乎等同于现有技术方法)，氯丙基三乙氧基硅烷和氰酸钠反应以制取氰硫基丙基三乙氧基硅烷的示意图；图11是本专利技术第二个方案的示意图，其中本专利技术的蒸馏步骤紧随反应步骤之后；及图12是本专利技术第二个方案的示意图，其中离心过滤步骤紧随蒸馏步骤之后。如图5的流程图所示，的第一个方案，首先将氯丙基三乙氧基硅烷(CIPTES)和氰酸钠(NaSCN)在乙醇(EtOH)的溶液中于反应区内反应以制成氰硫基丙基三乙氧基硅烷悬浮液并将该悬浮液从反应区内转出。该悬浮液是指一种含或不含有乙醇的一种固体(盐)和一种液体(氰硫基丙基三乙氧基硅烷)的混合物。这个反应步骤是类似于如图1中所示的现有技术方法。本专利技术第一个方案的后续步骤包括离心过滤所述悬浮液以分离盐，该盐由氯丙基三乙氧基硅烷与NaSCN反应得到且其在含有乙醇的悬浮液的离心过滤后形成盐饼。可以采用任何使滤饼洗涤的过滤步骤以代替使用压滤器的离心过滤。如所示，所述盐从氰硫基丙基三乙氧基硅烷滤液中分离出来。本专利技术第一个方案的后续步骤包括用乙醇洗涤盐饼并回收利用该洗涤步骤中的乙醇而将其添加至反应区的溶液中。该洗涤和回收利用步骤不同于图1中所示的现有技术方法。如图1所示，将离心过滤步骤的滤液与洗涤步骤的乙醇混合。然后将该混合的液体输送到蒸馏区并根据现有技术的方法蒸馏。如图5所示，根据本专利技术第一个方案的后续步骤包括蒸馏所述离心过滤液以除去乙醇且然后除去在蒸馏步骤中产生的氰硫基丙基三乙氧基硅烷残余物中的固体就得到氰硫基丙基三乙氧基硅烷产物。蒸馏步骤得到的乙醇能够用于洗涤离心过滤步骤中分离出来的盐。本专利技术制备氰硫基丙基三乙氧基硅烷方法的第二个方案如图9流程图所示。这个方案首先将氯丙基三乙氧基硅烷和氰酸钠的溶液在乙醇中于反应区内反应以制取氰硫基丙基三乙氧基硅烷悬浮液，且然后在蒸馏区内蒸馏该悬浮液以除去乙醇。将含盐的氰硫基丙基三乙氧基硅烷残余物转移到离心过滤区并离心过滤以分离盐，该盐由CIPTES与NaSCN反应得到并形成一个盐饼。如图9所示，将该盐从氰硫基丙基三乙氧基硅烷的离心过滤液产物中分离出来。如所示，将在蒸馏步骤中从悬浮液中除去的乙醇用于洗涤盐饼。正如本专利技术第一个方案一样，通过将洗涤步骤得到的乙醇添加至反应步骤的溶液中而使其循环利用。实施例现有技术方法与本专利技术方法的第一个和第二个方案的结果比较综述每批生产时间所给时间是现有技术方法的平均时间。给出了基于本专利技术第一个和第二个方案的方法的时间估计值。下述的本专利技术第二方案的每批生产时间包括本专利技术第一个方案的分离步骤。 所用设备下列设备不为本专利技术的第二个方案所需1台离心过滤机1台滤液输送泵1台循环液体压缩器1台冷凝液上述设备的工作和操作估计为5-6个工时/批。实施例1，2和3分别详细地描述了用于得到上述结果的现有技术方法、本专利技术第一个方案和本专利技术第二个方案。能耗与先前技术方法比较起来，本专利技术方法的两个方案能够节约大量的能量。这主要归功于在蒸馏过程中蒸发更小量的乙醇，省去了几个中间加热和冷却步骤，且只操作一个而不是两个离心过滤器。产物质量在一500ml搅拌高压釜中模拟几次本专利技术中第二个方案中的工艺。所得的产物质量很好地处于产物规格范围内。当采用现有技术的方法(其将蒸馏步骤的乙醇循环回收到反应溶液中)，一种不受欢迎的副产物-双(三乙氧基硅基丙基)二硫烷的浓度偶而会超过规定指标。然而，这个副产物在使用本专利技术的第二个方法方案中的所有实验室批料中意外地保持在检测极限之外。该意外的有利的结果将在实施例4中详细描述。本专利技术的方法能够在生产氰硫基丙基三乙氧基硅烷时显著地降低生产成本。实施例1现有技术方法的步骤描述图1是显示制备氰硫基丙基三乙氧基硅烷的现有技术方法的流程图。图2是对应于图1的流程图中所示的现有技术方法中的反应步骤的示意图并如下述。所有反应均使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备氰硫基烷基三烷氧基硅烷的方法，其包含：将氯烷基三烷氧基硅烷和氰酸钠的混合物在一种醇中反应以制得含盐及含醇的氰硫基烷基三烷氧基硅烷悬浮液；离心过滤该悬浮液以从含醇的氰硫基烷基三烷氧基硅烷离心液中将由所述反应步骤产生的盐分离出来 ；用醇洗涤该盐；将从洗涤步骤得到的醇添加至反应步骤的混合物中；蒸馏所述离心液以除去醇并制得氰硫基烷基三烷氧基硅烷残余物；从所述氰硫基烷基三烷氧基硅烷残余物除去固体以制得一种氰硫基烷基三烷氧基硅烷产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔穆特德勒格，杨慧丽，
申请(专利权)人：德古萨于尔斯股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]