一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂及制备方法，属于有机合成相关技术领域。Al

【技术实现步骤摘要】
一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂及制备方法
本专利技术属于有机合成相关
，特别涉及一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂及制备方法。
技术介绍
乙酰氧丙基烷氧基硅烷含有1个不饱和双键结构的乙酰氧基官能团与1～3个可水解的烷氧基基团，不仅可提高玻纤增强，提高含无机填料的热固性和热塑性树脂的机械和电气性能，特别是那些通过活性游离基机理反应固化的热固性树脂(如不饱和聚酯、聚氨酯和丙烯酸酯)，过氧化物硫化的橡胶(EPR、EPDM、硅橡胶等)和热塑性树脂(包括聚烯烃和热塑性聚氨酯)；还可显著提高无机填料填充的不饱和聚酯复合材料(如浇铸型或压铸型人造石英石等)的干、湿态机械强度和电气性能；也可与醋酸乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚，合成可室温交联固化的硅烷改性聚合物，该类聚合物广泛应用于涂料、胶粘剂和密封胶中，提供优异的粘接力和耐久性。目前，经检索，乙酰氧丙基烷氧基硅烷的工业合成工艺路线主要有：中国专利申请号为201711422451.4，申请公开日为2018年5月22日的专利申请文件公开了一种乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷的工业合成方法。该专利先将三氯氢硅和醋酸烯丙酯在催化剂下进行硅氢加成反应，得到乙酰氧基丙基三氯硅烷，然后将乙酰氧基丙基三氯硅烷用甲醇酯化，得到乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷和盐酸。该上述工业制备方法不仅工艺繁琐、耗时长，而且催化剂使用氯铂酸，价格昂贵，反应生成的副产物氯化氢，难处理，污染环境等，而且该方法先将三氯氢硅和醋酸烯丙酯在催化剂下进行硅氢加成反应，得到乙酰氧基丙基三氯硅烷，只能制备相同硅烷取代基的产品，若是需要制备不同取代基的产物，例如要得到乙酰氧基丙基甲氧基二乙氧基硅烷、乙酰氧基丙基一甲氧基乙氧基二乙氧基硅烷，需要用甲醇、乙醇酯化，反应不可控，难得到目标产物。2011年2月，《杭州化工》第4期第165-168页，陈向前、邵月刚、唐红定公开了一篇名为“γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的合成研究”的文章，该研究采用以甲基丙烯酸烯丙酯与三氯氢硅为原料，通过硅氢加成反应得到甲基丙烯酰氧基丙基三氯硅烷，再将它与甲醇醇解反应制备甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。该反应与上述制备方法类似，工艺繁琐、耗时长，而且催化剂使用氯铂酸，价格昂贵，反应生成的副产物氯化氢，难处理，污染环境等。因此，为了提高企业生产效率，亟需开发一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂及制备方法。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有合成乙酰氧丙基烷氧基硅烷的催化剂昂贵难回收利用的问题，本专利技术提供一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂及制备方法，通过催化剂负载在Al2O3载体上的设计，本专利技术的载体催化剂可进行回收利用，避免了粉状催化剂溶于产品中在储存过程中可能析出造成产品浑浊的现象，节约了成本。针对现有合成乙酰氧丙基烷氧基硅烷的方法工艺复杂、副产物多的问题，本专利技术还提供一种乙酰氧丙基烷氧基硅烷的合成方法，通过取代法，简化工艺流程，减少副产物，得到高纯度的乙酰氧丙基烷氧基硅烷。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂，包括催化剂和载体，所述催化剂为盐类催化剂，所述载体为氧化铝，所述盐类催化剂负载在氧化铝载体上使用。进一步地，所述氧化铝为球状，载体催化剂为负载型球状催化剂。进一步地，所述载体催化剂上催化剂的负载量为50wt％；所述载体催化剂的粒径为2～4mm。进一步地，上述载体催化剂的制备方法为：首先将催化剂溶于水中，再加入氧化铝载体进行搅拌，于85～90℃加热将水去除，置于105～110℃下干燥12～18h，最后放入于300～400℃进行煅烧4～5h。进一步地，所述盐类催化剂包括四丁基溴化铵、苄基三丁基氯化铵、1-丁基溴化吡啶、四丁基溴化膦或十二烷基三苯基溴化膦。进一步地，所述催化剂溶于水后的浓度为300～400g/L。进一步地，所述催化剂与氧化铝载体的质量比为(0.8～1.0):2.0。一种乙酰氧丙基烷氧基硅烷的制备方法，包括如下步骤：将氯丙基烷氧基硅烷和溶剂混合并加热，温度升至60℃～70℃时投入阻聚剂，继续升温至90℃～100℃投入乙酸盐和Al2O3载体催化剂，搅拌均匀，于100℃～110℃保温60min～70min；得到的产物经降温后进行过滤得到粗品，再将粗品进行减压蒸馏收集成品乙酰氧丙基烷氧基硅烷，其中，所述载体催化剂为上述一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂。特别的，上述每一步的反应温度以及反应时间的范围值较宽，范围值外的值也可以基本达到制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷的目的，只是会影响反应周期以及反应产率。进一步地，所述乙酸盐的含水量≤0.2％，乙酸盐的含水量高，即乙酸盐的纯度不高且稳定差，导致制备得到的成品乙酰氧丙基烷氧基硅烷具有发黄的现象。进一步地，所述乙酸盐为乙酸钠、乙酸钾、乙酸铵、乙酸镁或乙酸锌。进一步地，所述乙酰氧丙基烷氧基硅烷其结构通式为：其中：R代表含1～8个碳原子的烷基，R1代表甲氧基或乙氧基或甲氧基乙氧基。进一步地，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或甲苯或二甲苯或正庚烷。进一步地，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚或2,6-二叔丁基对甲酚或对苯二酚。进一步地，所述氯丙基烷氧基硅烷和溶剂的质量比为1:(0.5～1)。进一步地，所述阻聚剂的质量为氯丙基烷氧基硅烷与溶剂总质量的0.01～0.02％。进一步地，所述催化剂的质量为氯丙基烷氧基硅烷与溶剂总质量的1.0～2.0％。进一步地，所述乙酸盐的添加量与氯丙基烷氧基硅烷添加量的摩尔比为(1.0～1.1):1。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术乙酰氧丙基烷氧基硅烷的制备方法，工艺简单，生产成本低，污染小，满足了目前在无机材料、橡胶、塑料、树脂与纺织助剂等行业应用中对提高材料的粘接力、耐久性、机械强度与电气性能等要求；(2)本专利技术采用常见的取代法制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷，制备方法简单，催化剂易得，并且产物纯度高、副产物少，避免了使用现有制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷的硅氢加成法与酯化法合成难度大、催化剂昂贵的问题；(3)本专利技术的制备方法采用溶剂，增加了反应物的接触面积，可使乙酸盐更均匀更快速地溶解，有利于反应进行地更彻底，得到的产物收率高、纯度高，反应时间短；(4)本专利技术的催化剂为盐类催化剂，包括四丁基溴化铵、苄基三丁基氯化铵、1-丁基溴化吡啶、四丁基溴化膦或十二烷基三苯基溴化膦，均为相转移催化剂，增大液固接触面积，加速固体盐的溶解与反应，促使反应发生。相对不加催化剂而言，收率可提高20％左右，其中1-丁基溴化吡啶呈弱碱性，防止卤烷的生成，促进反应正向进行；同时，普通盐类催化剂为粉末态，粒径较小，可均匀分散于产品或溶剂中，采用过滤、精馏等方式仍有残留难进行分离，在气温变化时有可能发生析出从而导致产品出现悬浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂，其特征在于：包括催化剂和载体，所述催化剂为盐类催化剂，所述载体为氧化铝，所述盐类催化剂负载在氧化铝载体上，其中，所述盐类催化剂包括四丁基溴化铵、苄基三丁基氯化铵、1-丁基溴化吡啶、四丁基溴化膦或十二烷基三苯基溴化膦。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂，其特征在于：包括催化剂和载体，所述催化剂为盐类催化剂，所述载体为氧化铝，所述盐类催化剂负载在氧化铝载体上，其中，所述盐类催化剂包括四丁基溴化铵、苄基三丁基氯化铵、1-丁基溴化吡啶、四丁基溴化膦或十二烷基三苯基溴化膦。


2.根据权利要求1所述的一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂，其特征在于：所述的载体催化剂上催化剂的负载量为50wt％，所述载体催化剂的粒径为2～4mm。


3.根据权利要求1或2所述的一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂，其特征在于：所述载体催化剂的制备方法为：首先将催化剂溶于水中，再加入氧化铝载体进行搅拌，于85～90℃加热将水去除，置于105～110℃下干燥12～18h，最后放入于300～400℃进行煅烧4～5h。


4.根据权利要求3所述的一种制备乙酰氧丙基烷氧基硅烷用的氧化铝载体催化剂，其特征在于：所述催化剂溶于水后的浓度为300～400g/L；所述催化剂与氧化铝载体的质量比为(0.8～1):2。


5.一种乙酰氧丙基烷氧基硅烷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将氯丙基烷氧基硅烷和溶剂混合并加热，温度升至60℃～70℃时投入阻聚剂，继续升温至90℃～100℃投入乙酸盐和Al2O3载体催化剂，搅拌均匀，于100℃～110℃保温60min～70min；得到的产物经降温后进行过滤得...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳丽，邱小魁，陈峰，何加勇，杨琴，
申请(专利权)人：安徽硅宝有机硅新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34