一种3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法技术

本发明专利技术提供了一种3

【技术实现步骤摘要】
一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法


[0001]本专利技术涉及一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法，属精细化工


技术介绍

[0002]3‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷是一种重要的硅烷偶联剂，其结构中含有共轭双键的丙烯酰氧基和硅上连接的极易水解的甲氧基，具有能与UV树脂交联和通过水汽水解与基体表面键合的双重特性，能有效改善有机材料和无机材料表面的粘接性能。其主要用途包括：1.用于不饱和聚脂复合材料中，可以提高复合材料机械性能、电气性能、透光性能，特别是能大幅度提高复合材料的湿态性能；2.浸润处理玻纤，可提高玻纤增强复合材料湿态的机械强度和电气性能；3.电线电缆行业，用该偶联剂处理陶土填充过氧化物交联的EPDM体系，改善了消耗因子及比电感容抗；4.与醋酸乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚，广泛用于涂料、胶粘剂和密封剂中，提供优异的粘合力和耐久性。
[0003]目前国内外关于3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的合成方法主要有两种：一种为加成法，如专利DE443420、US5646325介绍，将甲基丙烯酸烯丙酯与Speier催化剂和阻聚剂吩噻嗪加入反应容器中，在90℃左右滴加等摩尔比的三甲氧基氢硅烷进行硅氢加成反应，反应完毕后，进行减压精馏得到3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。加成法主要的问题是产率较低，部分AMA未反应彻底，并在精馏阶段的高温时，发生副反应形成高沸杂质，因此精馏残存的重组分较多，且原料成本较高，不适合工业化生产。
[0004]另一种为缩合法，即甲基丙烯酸钠与3
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氯丙基三甲氧基硅烷进行缩合反应的合成路线。缩合法工艺简单，对设备要求较低，目前国内外厂家多采用此法。但缩合法同样存在一些问题，如部分工艺使用DMF作溶剂，在反应、过滤、精馏过程中有相当一部分损耗，使回收成本增高，且减压精馏分离时部分随真空泵尾气排出，使COD居高不下，严重污染环境；此外，现有工艺多为间歇式釜式反应，即3
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氯丙基三甲氧基硅烷通过进料泵投入反应釜，甲基丙烯酸钠及阻聚剂等固体原料从顶部人口或管道投入，开启搅拌并升温反应。此工艺缺陷在于：1.甲基丙烯酸钠在投料过程中会形成大量粉尘，不仅污染环境甚至有爆炸风险；2.甲基丙烯酸钠在空气中极易吸潮，暴露在空气中时间过长，会导致反应过程中硅烷部分水解，影响产品收率；3.甲基丙烯酸钠粉末由于堆积密度较小，投入到反应釜后会漂浮在液面或粘附于釜壁，需经长时间搅拌才能与3
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氯丙基三甲氧基硅烷液体混合均匀，这也是目前工艺反应时间长、生产效率低的主要原因。
[0005]此外，现有技术生产的3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷产品纯度通常不超过99.6％，且产品总氯含量较高(通常＞200ppm)，无法满足光伏和电子行业的应用需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对现有技术所存在的技术问题，提供一种通过连续进料、反
应、离心、精馏，实现密闭式、连续化生产，使得生产效率显著提高，同时可保证产品的高收率和高品质特点的3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法；其特征在于，它包括以下步骤：1)、将30％浓度的液碱、去离子水、甲基丙烯酸和吩噻嗪按照质量比1.55：3.10：1：0.0005投入到反应釜，在50～70℃条件下反应30～50min；所得反应液通过喷雾干燥机干燥后进入带自动计量装置的计量罐，得纯度99.8％以上的甲基丙烯酸钠成品；2)将3
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氯丙基三甲氧基硅烷、步骤1)获得的甲基丙烯酸钠成品、阻聚剂和相转移催化剂加入到双螺杆捏合机预混成膏状物，进入管道反应器中进行反应，获得反应粗产物；3)将所述反应粗产物导入离心机，以5000～30000r/min的转速连续地离心分离、脱除反应生成的副产物氯化钠盐；4)将所得滤液导入连续精馏装置精馏，获得3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷产品。所述步骤2)中双螺杆捏合机中原料预混物挤出速率为200～800kg/h。
[0008]所述步骤2)中3
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氯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸钠、阻聚剂和相转移催化剂的进料质量比为(1.82～1.83)：1：(0.000282～0.00283)：(0.0141～0.0425)。
[0009]通过实验发现3
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氯丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸钠的进料质量比为1.82～1.83:1(甲基丙烯酸钠过量0.5～1.0％)时可达到较好的反应效果。甲基丙烯酸钠投入过多，则原料成本提高，且离心分离出氯化钠盐因含少量甲基丙烯酸钠而容易吸湿、结块，不利于回收利用；甲基丙烯酸钠投入过少，则不利于3
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氯丙基三甲氧基硅烷反应完全，影响反应收率和产品质量。
[0010]所述步骤2)中阻聚剂为ZJ
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701(磷酸三丁酯)、ZJ
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705(四甲基哌啶氮氧自由基亚磷酸三酯)和吩噻嗪中的至少一种。
[0011]加入阻聚剂以避免发生双键自由基交联聚合反应。阻聚剂的添加量过少，容易导致双键自由基交联聚合，影响产品质量；添加过多，则会造成原料浪费，增加成本，且容易影响产物的后续反应。
[0012]所述步骤2)中相转移催化剂为季铵盐催化剂，包括苄基三乙基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的至少一种。
[0013]催化剂在添加量范围内添加能有效催化反应的进行，添加过少不利于反应进行，添加过多存在原料浪费，且增加后续纯化成本。
[0014]所述步骤2)中管道反应器的反应温度为125℃～150℃。
[0015]通过实验发现反应温度设置为125℃～150℃时可达到较好的反应效果。温度过低时，物料不反应或者反应不充分，严重影响产品收率；温度过高时，催化剂容易分解失活，且原料及产品发生聚合的风险增大，影响产品质量。
[0016]所述步骤2)中管道反应器包括为了原料在反应器中充分反应、不产生钠盐沉积的搅拌装置和保证反应器内温度稳定、利于反应顺利进行的夹套保温装置，管道反应器的管径为400～600mm，管道反应器的管长为2～3m。
[0017]所述连续精馏装置包含用来分离低沸点组分的第一精馏塔和用来分离得到产品的第二精馏塔。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
1、本专利技术提供的一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法，甲基丙烯酸钠从计量罐通过管道直接投入双螺杆捏合机，投料过程可实现自动化控制。相比传统工艺，可避免在装袋和投料过程中产生的粉尘污染，节约人工成本，同时避免接触空气吸潮而影响产品品质。
[0019]2、通过双螺杆捏合机将固...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：1)、将30％浓度的液碱、去离子水、甲基丙烯酸和吩噻嗪按照质量比1.55：3.10：1：0.0005投入到反应釜，在50～70℃条件下反应30～50min；所得反应液通过喷雾干燥机干燥后进入带自动计量装置的计量罐，得纯度99.8％以上的甲基丙烯酸钠成品；2)将3
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氯丙基三甲氧基硅烷、步骤1)获得的甲基丙烯酸钠成品、阻聚剂和相转移催化剂加入到双螺杆捏合机预混成膏状物，进入管道反应器中进行反应，获得反应粗产物；3)将所述反应粗产物导入离心机，以5000～30000r/min的转速连续地离心分离、脱除反应生成的副产物氯化钠盐；4)将所得滤液导入连续精馏装置精馏，获得3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷产品。2.根据权利要求1所述的一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法，其特征在于：所述步骤2)中双螺杆捏合机中原料预混物挤出速率为200～800kg/h。3.根据权利要求1所述的一种3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的连续化制备方法，其特征在于：所述步骤2)中3
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氯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸钠、阻聚剂和相转移催化剂的进料质量比为(1.82～1.83)：1：(0....

【专利技术属性】
技术研发人员：文少卿，胡江华，阮少阳，甘俊，甘书官，陈圣云，
申请(专利权)人：湖北江瀚新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：