一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法，首创性地在反应原料中加入了催化剂四氯化钛，且对原料的投料比进行了调整，在加大3‑氯丙基三甲氧基硅烷的用量的同时减少了过氧化叔丁醇钠的用量，使得过氧化叔丁醇钠与3‑氯丙基三甲氧基硅烷、四氯化钛的摩尔比维持在(0.8～1.0):2:(0.05～0.1)的范围内，由此可提高本发明专利技术产物过氧化硅烷偶联剂的收率，经计算，本发明专利技术所述过氧化硅烷偶联剂的制备方法制备得到的过氧化硅烷偶联剂的的收率为92～98％；此外，由于本发明专利技术调整了原料的投料比，由此也简化了产物过氧化硅烷偶联剂的后处理过程，避免了产品损失，从而也有利于提高产品收率。

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法
本专利技术属于硅烷偶联剂制备
，具体涉及一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法。
技术介绍
随着人们对环保和节能意识的日益增强，近年来全球风靡绿色轮胎，绿色轮胎在减少轮胎滚动阻力的同时还具有较强的抗湿滑性，因而成为轮胎工业发展的趋势，绿色轮胎的制备主要通过两种方法，其一，通过改变橡胶本身的结构来制备绿色轮胎，如溶聚丁苯橡胶的开发与应用；其二，采用无机物质填充制备轮胎的橡胶原料-聚合物材料基体，此方法制得的轮胎具有良好的低滚动阻力和抗湿滑性，无机物质与聚合物材料基体的结合需与硅烷偶联剂并用，硅烷偶联剂可在无机物质和有机聚合高聚物的界面之间架起“分子桥”，从而把两种性质悬殊的材料链接在一起提高复合材料的性能和增加粘粘强度。近年来，由于硅烷偶联剂在无机粒子改性和接枝聚合物联合应用对聚合物基体的改性取得了良好的成效，因而成为研发的热点。为了在无机材料表面接枝聚合高聚物，通常先用含有乙烯基和环氧基的偶联剂对无机材料进行表面处理，引入不饱和碳碳双键或者环氧基团，然后在此基础上加入引发剂进而引发聚合高聚物。利用偶联剂包覆无机粒子的同时在其表面枝接聚合物，大大提高了无机粒子与聚合物基体的相容性，同时也提高了其综合性能。例如，现有技术公开了一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其制备方法具体包括如下步骤:首先制备过氧化叔丁醇钠，而后将制备得到的过氧化叔丁醇钠与3-氯丙基三甲氧基硅烷进行反应并洗涤去除生成物中混杂的过氧化叔丁醇钠和氯化钠及甲苯，最后以正己烷与乙酸乙酯混合溶液作为萃取剂萃取后，低温储藏，过滤，旋蒸，得到过氧化硅烷偶联剂。上述制备方法制备得到的偶联剂，其一端为可水解的甲氧基团，另一端为可引发聚合的过氧基团，可用于无机粒子表面改性和接枝聚合物的联合反应中。但由于上述技术中的硅烷偶联剂的制备是在较低的反应温度进行，导致上述反应时间较长，另外上述技术中的过氧化叔丁醇钠的用量多于或相同于3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量，导致反应结束后处理未反应的反应物和反应后产生的副产物的过程较繁琐，此外，上述技术中的硅烷偶联剂的收率有待进一步的提高。鉴于此，如何对现有的过氧化硅烷偶联剂的制备方法进行改进以缩短反应时间、简化反应后处理过程并提高反应收率，这对于本领域技术人员而言是一个亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有的过氧化硅烷偶联剂的制备方法所存在的反应时间长、反应后处理繁杂、收率低等缺陷，进而提供一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为:本专利技术的第一方面，提供一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤:在四氯化钛的存在且于氮气氛围下，过氧化叔丁醇钠与3-氯丙基三甲氧基硅烷在非质子性溶剂中发生反应，制得过氧化硅烷偶联剂；所述过氧化叔丁醇钠与所述3-氯丙基三甲氧基硅烷、所述四氯化钛的摩尔比为(0.8～1.0):2:(0.05～0.1)，优选0.9:2:0.06。上述过氧化硅烷偶联剂的制备方法中，所述反应的温度介于40℃与所述非质子性溶剂的回流温度之间。优选地，所述反应的温度等于所述非质子性溶剂的回流温度。所述非质子性溶剂为CHCl3、CH2Cl2或CCl4中的一种或多种。以四氯化钛、所述过氧化叔丁醇钠及所述3-氯丙基三甲氧基硅烷的总质量计，每100g所需的所述非质子性溶剂的体积为150～260mL，优选200～240mL。上述过氧化硅烷偶联剂的制备方法中，所述过氧化叔丁醇钠的制备方法包括如下步骤:将过氧化叔丁醇与金属钠按摩尔比(1～10):1混合，优选(2～8):1，在氮气氛围下，于温度低于5℃的条件下搅拌反应4h～6h，优选4.5～5.5h，过滤后，将固相物用三氯甲烷洗涤，烘干，制得过氧化叔丁醇钠。优选地，所述烘干的温度为30～40℃，优选35～38℃，烘干的时间为30～60min，优选40～50min。上述过氧化硅烷偶联剂的制备方法还包括待所述反应结束后对反应体系进行纯化处理的步骤，其包括:(1)向所述反应体系中缓慢滴加水以终止反应，静置后分为三层，收集中间层，向所述中间层补加水后，静置，弃去水层；(2)向步骤(1)的残留物中再加入8～14wt％氢氧化钠水溶液，优选10～12wt％氢氧化钠水溶液，收集有机相，有机相用水洗至中性，而后浓缩制得过氧化硅烷偶联剂。上述过氧化硅烷偶联剂的制备方法，还包括将所述浓缩制得的过氧化硅烷偶联剂进行纯化的步骤:将所述浓缩制得的过氧化硅烷偶联剂溶解于丙酮与水的体积比为(1～3):(1～2)的混合溶剂中，优选丙酮与水的体积比为2:1.5，冷却析晶，过滤得纯化的过氧化硅烷偶联剂。本专利技术的第二方面，提供上述过氧化硅烷偶联剂的制备方法制备得到的过氧化硅烷偶联剂。本专利技术的上述技术方案具有如下优点:1、本专利技术所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，首创性地在反应原料中加入了催化剂四氯化钛，且对原料的投料比进行了调整，在加大3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量的同时减少了过氧化叔丁醇钠的用量，使得过氧化叔丁醇钠与3-氯丙基三甲氧基硅烷、四氯化钛的摩尔比维持在(0.8～1.0):2:(0.05～0.1)的范围内，由此可提高本专利技术产物过氧化硅烷偶联剂的收率，经计算，本专利技术所述过氧化硅烷偶联剂的制备方法制备得到的过氧化硅烷偶联剂的的收率为92～98％；此外，由于本专利技术调整了原料的投料比，由此也简化了产物过氧化硅烷偶联剂的后处理过程，避免了产品损失，从而也有利于提高产品收率。加之本专利技术提高了反应的温度，由此也可缩短反应时间，本专利技术的反应时间为2～3.5h，远低于现有技术的反应时间5～24h。2、本专利技术所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，还包括将所述浓缩制得的过氧化硅烷偶联剂进行纯化的步骤:将所述浓缩制得的过氧化硅烷偶联剂溶解于丙酮与水的体积比为(1～3):(1～2)的混合溶剂中，冷却析晶，过滤得纯化的过氧化硅烷偶联剂，通过纯化步骤，可以提高产物过氧化硅烷偶联剂的纯度。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本实施例提供的过氧化硅烷偶联剂的制备方法包括如下步骤：(1)过氧化叔丁醇钠的制备将1g过氧化叔丁醇与0.2552g金属钠加入到三颈瓶中混合后放入反应釜中，用氮气保护，在温度为4℃的条件下搅拌反应6h，反应结束后，过滤，将固相物用三氯甲烷洗涤以除去未反应的过氧化叔丁醇，经40℃真空干燥箱干燥30min，得到白色粉末过氧化叔丁醇钠；(2)过氧化硅烷偶联剂的制备将0.8g过氧化叔丁醇钠与2g3-氯丙基三甲氧基硅烷溶于4.4mLCHCl3中，加入0.1g四氯化钛，再将得到的溶液放入反应釜中，用氮气保护，以CHCl3的回流温度进行反应，经薄层色谱检测，2h后反应结束；(3)反应的后处理向步骤(2)的反应体系中缓慢滴加水以终止反应，静置后分为三层，收集中间层，向所述中间层补加水后，静置，弃去水层；而后加入浓度为8wt％氢氧化钠水溶液，收集有机相，有机相用水洗至中性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:在四氯化钛的存在且于氮气氛围下，过氧化叔丁醇钠与3‑氯丙基三甲氧基硅烷在非质子性溶剂中发生反应，制得过氧化硅烷偶联剂；所述过氧化叔丁醇钠与所述3‑氯丙基三甲氧基硅烷、所述四氯化钛的摩尔比为(0.8～1.0):2:(0.05～0.1)。

【技术特征摘要】
1.一种过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:在四氯化钛的存在且于氮气氛围下，过氧化叔丁醇钠与3-氯丙基三甲氧基硅烷在非质子性溶剂中发生反应，制得过氧化硅烷偶联剂；所述过氧化叔丁醇钠与所述3-氯丙基三甲氧基硅烷、所述四氯化钛的摩尔比为(0.8～1.0):2:(0.05～0.1)。2.根据权利要求1所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述反应的温度介于40℃与所述非质子性溶剂的回流温度之间。3.根据权利要求1或2所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述反应的温度等于所述非质子性溶剂的回流温度。4.根据权利要求1所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述非质子性溶剂为CHCl3、CH2Cl2或CCl4中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，以四氯化钛、所述过氧化叔丁醇钠及所述3-氯丙基三甲氧基硅烷的总质量计，每100g所需的所述非质子性溶剂的体积为150～260mL。6.根据权利要求1所述的过氧化硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述过氧化叔丁醇钠的制备方法包括如下步骤:将过氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘海刚，刘春枝，张娟，刘超，
申请(专利权)人：山东省宁津县浩润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37