一种3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3‑三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法，包括以下步骤：S1、反应过程：将原料氨基硅烷、碳酸二甲酯(DMC)及催化剂先后投到反应器中，所述氨基硅烷与碳酸二甲酯的摩尔比2:1～4:1，向所述反应器内通氮气置换排出空气，在搅拌的条件下加热反应体系到90～115℃，在微真空或常压条件，反应15～20小时，得粗产品；S2、后处理过程：向反应体系中加入适量酸用于中和，中和结束后，将所述反应器中抽真空后升温至80～100℃，用于脱除残留甲醇及未反应完的碳酸二甲酯，再继续升温至160～180℃蒸馏得到3‑三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯产品。本发明专利技术选用的反应原材料均广泛易得，质量可控，并且原料均为低毒化学品，避免了高毒、剧毒、易燃易爆化学品的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法
本专利技术涉及有机硅化学品中间体领域，具体涉及一种3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法。
技术介绍
硅烷偶联剂主要用途体现在(1)表面处理：能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能；(2)塑料填充：能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善无机填料与树脂之间的相容性；(3)用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂：能提高粘接强度、耐水、耐气候等性能。3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯本身既是一种硅烷偶联剂，又可以作为中间体制备异氰酸酯偶联剂(3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷)，后者是一种重要的偶联剂，广泛用于高档聚氨酯密封胶及改性聚氨酯树脂、也可用作室温硫化硅橡胶的增粘剂、清漆树脂的组成成份等。因此，3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯是一种特殊化学品，在硅烷偶联剂领域有其特殊的作用。目前国内对此化学品制备方法报道很少，基于此，做出本申请。
技术实现思路
有鉴于
技术介绍
所述，本专利技术的目的是提供一种硅烷偶联剂—3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法，包括以下步骤：S1、将原料氨基硅烷、碳酸二甲酯(DMC)及催化剂先后投到反应器中，所述氨基硅烷与碳酸二甲酯的摩尔比2:1～4:1，向所述反应器内通氮气置换排出空气，在搅拌的条件下加热反应体系到90～115℃，在微真空或常压条件下保温，反应15～20小时，反应方程式如下：得粗产品；S2、向反应器中加入适量酸用于中和，中和结束后，将所述反应器中抽真空后升温至80～100℃，用于脱除残留甲醇及未反应完的碳酸二甲酯，再继续升温至160～180℃蒸馏得到3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯产品。所述S1中，反应物料即所述原料对水敏感，投料之前须确保反应釜洁净、干燥无水、充氮气备用。所述S1中，所述原料氨基硅烷的化学名称是氨丙基三甲氧基硅烷，其化学结构式为：进一步的，所述S1中所述的催化剂为碱催化剂，如无机碱：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或磷酸钠等；或有机碱：三乙胺、三甲胺、三苯基膦、正丁基锂、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三乙醇胺或异丙醇醇胺。进一步的，所述S1中若采用无机碱做催化剂，搅拌须充分均匀，控制搅拌速度400～500rpm/min。进一步的，所述S1中反应过程中须及时排出副产物甲醇，反应釜顶部设有冷凝回流装置，排出甲醇的同时又能使反应物料冷凝回流。进一步的，所述S2中用于中和反应物料的酸可以是硫酸、盐酸、冰醋酸、乳酸、丙酸或丁酸。进一步的，一种优选的技术方案为：所述氨基硅烷与碳酸二甲酯摩尔比为2.1:1～2.5:1更为适宜，催化剂无机碱以氢氧化钠(添加量1％～1.4％)、氢氧化钾(添加量0.7％～1％)更为适宜，有机碱以三乙胺(添加量1.4％～1.8％)更为适宜；反应温度90～100℃更为适宜，反应时间15～17h更为适宜，反应结束中和采用硫酸或冰醋酸更为适宜。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术选用的反应原材料均广泛易得，质量可控，并且原料均为低毒化学品，避免了高毒、剧毒、易燃易爆化学品的使用；(2)本专利技术避免了溶剂的使用，省去溶剂分离、回收步骤，所需设备简单，无复杂工序，无危险操作；(3)在本专利技术所优选出条件下，原料氨基硅烷的转化率可达100％，未反应完的部分碳酸二甲酯可以回收再使用。所得产品收率高，且色泽浅。具体实施方式下面就具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。在以下实施例、对比例中，所用到的材料、试剂以及仪器如没有特殊说明，均可从商业途径获得或是其中的材料、试剂可通过常规方法制备得到。实施例1：提供原料：称取六份氨基硅烷(每份均为179g)、六份碳酸二甲酯(每份均为200g)、两份氢氧化钠(分别为3.8g、4.5g)、两份氢氧化钾(分别为2.8g、3.8g)、两份三乙胺(分别为5.3g、6g)：两份氢氧化钠、两份氢氧化钾及两份三乙胺共同构成六份催化剂；以上原料分为六组，每组包括一份氨基硅烷179g、碳酸二甲酯200g及其中一份催化剂；提供一个反应釜，在投料之前须确保反应釜洁净、干燥无水、充氮气备用，反应釜顶部设有冷凝回流装置，做六组平行实验，每一组实验均包括以下步骤：将一组原料投入反应釜内，具体的，将原料氨基硅烷、碳酸二甲酯及催化剂先后投到反应器中，向所述反应器内通氮气置换排出空气，在搅拌的条件下加热反应体系到100℃保温，反应釜顶部配冷凝回流装置，在微真空或常压条件反应16小时，得粗产品。将所得的粗产品通过气相色谱分析反应结果如下：表1不同催化剂对反应效果的影响。由表1可以看出，本实施例优选的三种催化剂在各自较适宜的添加范围内催化效果表现良好，所得粗品转化率及选择性均在工业化可接受范围内。实施例2：称取六组原料，每组均包括：氨基硅烷179g、碳酸二甲酯200g、氢氧化钾2.8g，本实施例与实施例1的工作原理相同，区别在于：不同反应温度下考察反应结果，其他操作条件与实施例1相同，具体反应结果见表2。表2不同反应温度对反应效果的影响由表2可以看出，在所选温度范围内转化率是随着反应温度升高而升高的，选择性在反应温度为90～100℃达到峰值，随后选择性不断减小，原因是产品3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯较为活泼，温度升高会导致产品自身聚合生产二聚物及多聚物，副产物大为增加。因此，可以看出，100℃为最优选的反应温度。实施例3：称取六组原料，每组均包括：氨基硅烷179g、碳酸二甲酯200g、氢氧化钾2.8g，本实施例与实施例1的工作原理相同，区别在于：不同反应时间下考察反应结果，其他操作条件与实施例1相同，具体反应结果见表3。表3不同反应时间对反应效果的影响由表3可以看出，本专利技术的酯化反应所需时间较长，在反应时间为16小时左右转化率与选择性达到峰值，所以16小时为最优选的反应时间。实施例4：相对于实施例1～3讨论反应过程，本实施例侧重讨论后处理过程。称取氨基硅烷895g、碳酸二甲酯1000g及氢氧化钾14g，反应操作条件与实施例1相同，反应结束后，将反应物料均分成五组待用，分别采用硫酸、盐酸、冰醋酸、乳酸中和，另外一组不用酸中和作为空白对比。中和结束后抽真空升温至90℃脱除残留甲醇及未反应完的碳酸二甲酯，再升温至170℃蒸馏得到3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯产品，具体结果见表4。表4氨气量对聚醚胺催化胺化效果的影响由表4可以看出，反应结束粗产品蒸馏精制前须经酸中和，不中和直接蒸馏会导致产品最终收率下降很多。可以看出，所选用酸中硫酸和冰醋酸更为适宜。以上内容是结合本专利技术的优选实施方式对所提供技术方案的进一步详细说明，不能认定本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、反应过程：将原料氨基硅烷、碳酸二甲酯及催化剂先后投到反应器中，所述氨基硅烷与碳酸二甲酯的摩尔比2:1～4:1，向所述反应器内通氮气置换排出空气，在搅拌的条件下加热反应体系到90～115℃，在微真空或常压条件，反应15～20小时，反应方程式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、反应过程：将原料氨基硅烷、碳酸二甲酯及催化剂先后投到反应器中，所述氨基硅烷与碳酸二甲酯的摩尔比2:1～4:1，向所述反应器内通氮气置换排出空气，在搅拌的条件下加热反应体系到90～115℃，在微真空或常压条件，反应15～20小时，反应方程式如下：

得粗产品；
S2、后处理过程：向所述反应器中加入酸用于中和，中和结束后，将所述反应器中抽真空后升温至80～100℃，用于脱除残留甲醇及未反应完的碳酸二甲酯，再继续升温至160～180℃蒸馏得到3-三甲氧基硅烷氨基甲酸甲酯产品。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中所述的催化剂为碱催化剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为无机碱：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或磷酸钠；或有机碱：三乙胺、三甲胺、三苯基膦、正丁基锂、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、...

【专利技术属性】
技术研发人员：余江，王新荣，纪秀俊，王马济世，张玉桥，
申请(专利权)人：浙江皇马科技股份有限公司，浙江皇马新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33