γ-氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法技术

本发明专利技术公开了一种γ

【技术实现步骤摘要】
γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法


[0001]本专利技术涉及一种含氮硅烷偶联剂的合成方法，具体涉及一种γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法。

技术介绍

[0002]γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)是一种优良的玻璃纤维处理剂，能提高复合材料的机械强度，电性能和抗老化性能，在玻纤棉和矿物棉生产，聚氨酯、环氧、腈类、酚酫胶粘剂和密封材料中有广泛应用。近几年来，随着对KH
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550应用性能研究的深入，其应用领域已经扩展到催化剂制备、电子电器材料工业、光谱、介孔材料等学科和行业。
[0003]氨解法是一种常见的KH
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550的合成方法。主要有以下几种：
[0004]1、以γ
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氯丙基三乙氧基硅烷为原料，和液氨在高温高压下反应生成KH
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550(如专利CN104961762)，该法需要添加大大过量的液氨(摩尔比过量20倍)，该部分液氨占据了反应釜的大部分空间，但又不参与反应，产能不高。同时产生氯化铵盐固体副产物，必须间断性过滤，目前常见的均为釜式反应器间歇生产，难以实现连续化。此方法中如果液氨量不足，铵盐固体快速析出，传质迅速恶化，未反应完的γ
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氯丙基三乙氧基硅烷难以和液氨继续接触，严重降低产率。
[0005]2、添加催化剂(如专利CN101768180)能降低反应温度，但是催化剂成本高，分离步骤繁琐，工业化成本较高。
[0006]3、加氢还原法，其以2
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氰乙基三乙氧基硅烷为原料通过加氢反应生成KH
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550(如专利CN106749386)，该法存在加氢产率低，需要多次加氢的问题。
[0007]4、使用含氢硅烷和单烯化合物或单炔化合物通过硅氢加成制备KH
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550的报道，但是其需要使用催化剂成分比较复杂。
[0008]因此，开发一种KH
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550制备新工艺，促进KH
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550的绿色化高效生产，提高产品经济效益，意义重大。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的问题是提供一种连续制备KH
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550的方法。该法具有原子利用率高，操作简单，便于连续化生产的特点。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法，包括依次进行以下步骤：
[0011]1)、将液氨泵入管道化反应器的反应管前段内，加热加压，从而形成超临界状态氨；
[0012]2)、将预热过的卤代丙基三乙氧基硅烷泵入管道化反应器的反应管后段内，超临界状态氨与预热过的卤代丙基三乙氧基硅烷在反应管后段中进行反应，反应温度为120～135℃(优选123～132.4℃)，反应压力为10.5～14Mpa(优选11.3～14Mpa)，卤代丙基三乙氧基硅烷在反应管后段内的反应停留时间为20～40min(优选30～40min)；卤代丙基三乙氧基
硅烷泵：液氨的质量流速比＝2.3～5：1(优选3.5～4.7：1)；
[0013]说明：管道化反应器的反应管前段、反应管后段的反应温度和反应压力均相同；
[0014]3)、从管道化反应器流出的反应液经后处理，得γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)。
[0015]作为本专利技术的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法的改进，卤代丙基三乙氧基硅烷为以下任一：γ
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氯丙基三乙氧基硅烷、γ
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溴丙基三乙氧基硅烷、γ
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碘丙基三乙氧基硅烷。
[0016]作为本专利技术的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法的进一步改进，卤代丙基三乙氧基硅烷的预热温度为80～100℃。
[0017]作为本专利技术的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法的进一步改进，所述后处理为：从管道化反应器流出的反应液经过滤(除去氯化铵固体)、减压蒸馏，得γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)；减压蒸馏过程中回收的氨循环使用。
[0018]即，具体为：流出管道化反应器的反应液进入分离罐，分离罐内置筛网，并设置有多个分离罐可切换使用；从分离罐底部流出的液体经进一步减压蒸馏，即得到KH
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550；过量的氨从顶部气相出口经过加压后重新循环使用。
[0019]作为本专利技术的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法的进一步改进：过滤所用筛网孔径为1～4mm。
[0020]作为本专利技术的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法的进一步改进：管道化反应器的内径20～40mm，反应管前段的管长为10～30m。
[0021]本专利技术的制备KH
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550的方法，在管道化反应器内，将卤代丙基三乙氧基硅烷和超临界氨反应制备KH
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550。利用超临界氨的溶解性溶解作为副产物的氯化铵固体，避免其堵塞管路。此外，超临界氨的反应活性高，因此本专利技术无需额外添加催化剂。
[0022]因此，采用本专利技术方法生产KH550具有如下技术优势：原料价格低，操作简单，便于连续化生产，过程安全可控，适合工业上放大生产。
附图说明
[0023]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0024]图1为本专利技术所用的反应器装置示意图。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0026]装置实例1、一种用于制备KH550的连续化管道化装置，如图1所示：
[0027]包括用于装液氨的原料罐1以及用于装卤代丙基三乙氧基硅烷的原料罐2，原料储罐2自带加热保温装置，从而实现对卤代丙基三乙氧基硅烷的预热。
[0028]管道化反应器包括反应管前段51和反应管后段53，反应管前段51和反应管后段53之间通过连接管52相连；整个管道化反应器(即，反应管前段51、连接管52、反应管后段53)均置于加热装置内，从而确保整个管道化反应器温度的一致性。
[0029]原料罐1的出口通过泵Ⅰ3与反应管前段51的入口相连，在原料罐1与泵Ⅰ3之间的管路上设置截止阀101、在泵Ⅰ3与反应管前段51之间的管路上设置截止阀102和压力表；原料罐1上设有压力表，原料罐1内的压力一般略大于室温下液氨的饱和蒸气压，当原料罐1压力表的压力迅速降低，说明液氨量快用完。
[0030]原料罐2的出口通过泵Ⅱ4与连接管52相连；在原料罐2与泵Ⅱ4之间的管路上设置截止阀103、在泵Ⅱ4与连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法，其特征是包括依次进行以下步骤：1)、将液氨泵入管道化反应器的反应管前段内，加热加压，从而形成超临界状态氨；2)、将预热过的卤代丙基三乙氧基硅烷泵入管道化反应器的反应管后段内，超临界状态氨与预热过的卤代丙基三乙氧基硅烷在反应管后段中进行反应，反应温度为120～135℃，反应压力为10.5～14Mpa，卤代丙基三乙氧基硅烷在反应管后段内的反应停留时间为20～40min；卤代丙基三乙氧基硅烷泵：液氨的质量流速比＝2.3～5：1；3)、从管道化反应器流出的反应液经后处理，得γ
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氨丙基三乙氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的γ
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氨丙基三乙氧基硅烷的管道化连续合成方法，其特征是，卤代丙基三乙氧基硅烷为以下任一：γ
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氯丙基三乙氧基硅烷、γ
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈道伟，沈涛，黄亮兵，周少东，周贵平，钱超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：