3-氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法技术

本发明专利技术涉及一种硅烷偶联剂的合成方法，具体公开了一种3

【技术实现步骤摘要】
3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法


[0001]本专利技术涉及一种硅烷偶联剂的合成方法，具体涉及一种3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法。

技术介绍

[0002]3‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)是一种重要的氨烃基硅烷，具有两种功能团，即氨基和乙氧基。其用途广泛，可作为优良的玻璃纤维处理剂、优异的粘结促进剂、树脂的填料添加剂等，被广泛应用于玻璃钢、涂料、铸造、塑料、粘合剂、密封胶、纺织印染等行业中。
[0003]KH
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550的合成方法按起始原料不同可分为三种方法：
[0004]1、以3
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氯丙基三乙氧基硅烷和液氨，经过氨解，生产KH
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550，并副产氯化氢。其反应特点为高压，以釜式间歇反应为主。专利CN104961762中，吴兵兵等人以3
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氯丙基三乙氧基硅烷和液氨质量比1∶3，反应温度90℃，反应压力4MPa，反应时间8h，间歇制备得到KH
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550，纯化后收率约75.6％；张中法以异丙醇铝和苯基二乙醇胺为催化剂，甲苯为溶剂，3
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氯丙基三乙氧基硅烷和液氨质量比2∶1，反应温度62℃，反应压力2.3MPa，反应时间2.3h。胺解法存在主要问题是，反应压力高、反应时间长，即使在催化剂作用下，反应时间和压力仍然较高，且目前仍以间歇法为主；此外限于原料原因，反应生成的含氯盐(主要为氯化铵)，对设备要求以及后处理要求高。
[0005](EtO)3Si(CH2)3CI+NH3→
(EtO)3Si(CH2)3NH2+HCl
[0006]2、以三乙氧基硅烷与烯丙基胺为原料的加成法，该方法有100％的原子利用率，但是反应过程中容易产生β位加成副产物，导致反应选择性较差，收率不高。胡江华等(CN105669739)开发了先以丙酮与烯丙基胺反应，生成席夫碱酮亚胺保护氨基，继而得到仅有γ位加成产物的方法，产物中KH
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550纯度约为99％，该法收率可达96％。该方法存在原料烯丙基胺不易得，价格较高的问题。
[0007](EtO)3SiH+H2C＝HC
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CH2NH2
→
(EtO)3Si(CH2)3NH2[0008]3、以2
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氰乙基三乙氧基硅烷为原料的加氢法，该方法在釜式或者固定床反应中进行，以雷尼镍、钴等过渡性金属催化下进行加氢还原。Kazimierczuk报道了在5Mpa，150℃下，使用钴金属催化剂下得到KH
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550收率接近100％(PL187626B1)。但该方法原料2
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氰乙基三乙氧基硅烷原料价格较高，反应压力为3
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5MPa，反应温度为120
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150℃，且对反应设备要求较高。
[0009](EtO)3SiCH2CH2CN+2H2→
(EtO)3Si(CH2)3NH2
技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是提供一种连续化制备KH
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550的方法，其可实现连续化稳定生产，提高生产效率。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种3
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)的串联管道化连续合成方法：
[0012]所用合成装置包括依次相连的管道化反应器I和管道化反应器II、收集罐；
[0013]管道化反应器I的内壁设置氧化锂催化剂涂层，氧化锂在管道化反应器I的内壁的附着量为0.02～0.05g/cm2(优选0.02～0.04g/cm2)；
[0014]管道化反应器II的内壁设置氧化镍催化剂涂层，氧化镍在管道化反应器II的内壁的附着量为0.01～0.03g/cm2(优选0.02～0.03g/cm2)；
[0015]串联管道化连续合成方法包括以下步骤：
[0016]1)、加成：
[0017]将三乙氧基硅烷、丙烯腈按照质量流速比2.2～3.2∶1(优选2.25～3.1∶1)泵入管道化反应器I中，于100～150℃的温度、1～3Mpa(优选2.5～3Mpa)的压力反应50～130min(优选50～70min)；
[0018]2)、加氢：
[0019]管道化反应器I流出的反应产物与氢气分别进入管道化反应器II中，于90～120℃的温度、0.8～2.6MPa(优选1.8～2.2Mpa)的压力反应8～12min，氢气与步骤1)中的丙烯腈的质量流速比为0.07～0.13∶1(优选0.07～0.09∶1)；
[0020]3)、收集管道化反应器II流出的反应产物，经过后处理，得到3
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)。
[0021]作为本专利技术的3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法的改进：管道化反应器I内径(直径)为4～20mm，管长为30～100m；管道化反应器II内径为10～50mm，管长为10～120m。
[0022]作为本专利技术的3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法的进一步改进：所述步骤3)的后处理为：管道化反应器II流出的反应产物通过减压蒸馏纯化，收集
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93.8kPa压力下的120～122℃的馏分，得到3
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550，纯度≥99.5％)。
[0023]作为本专利技术的3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法的进一步改进：
[0024]管道化反应器Ⅰ的内壁设置氧化锂催化剂涂层的方法，包括以下步骤：
[0025]A、含锂催化剂溶胶的配制：
[0026]将1.4～1.6mol/L(优选1.5mol/L)的锂盐水溶液与固含量为28～32％(优选30％)的纳米二氧化硅胶体溶液(即，纳米二氧化硅溶胶)按照体积比为1:1.2～2混合配置成含锂催化剂溶胶；
[0027]B、浸渍：
[0028]将含锂催化剂溶胶加入(注射入)管道化反应器Ⅰ中，待充满管道化反应器Ⅰ的内腔后静置2～3h，从而使得管道化反应器Ⅰ的管壁上形成含锂催化剂溶胶层；然后将管道化反应器Ⅰ的内腔中多余的含锂催化剂溶胶用惰性气体(例如氮气)吹扫除去(吹扫时间约为10～15min)；
[0029]C、干燥：
[0030]将管道化反应器Ⅰ的温度控制在120～180℃下干燥2～3h；
[0031]D、依次重复上述浸渍与干燥3～5次后，将管道化反应器Ⅰ于300～600℃(优选450
±
20℃)高温热处理5～8h；
[0032]获得内壁设置氧化锂催化剂涂层的管道化反应器Ⅰ，氧化锂在管道化反应器Ⅰ的内
壁的附着量为0.02～0.05g/cm2。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法，其特征在于：所用合成装置包括依次相连的管道化反应器Ⅰ和管道化反应器Ⅱ、收集罐；管道化反应器Ⅰ的内壁设置氧化锂催化剂涂层，氧化锂在管道化反应器Ⅰ的内壁的附着量为0.02～0.05g/cm2；管道化反应器Ⅱ的内壁设置氧化镍催化剂涂层，氧化镍在管道化反应器Ⅱ的内壁的附着量为0.01～0.03g/cm2；串联管道化连续合成方法包括以下步骤：1)、加成：将三乙氧基硅烷、丙烯腈按照质量流速比2.2～3.2:1泵入管道化反应器Ⅰ中，于100～150℃的温度、1～3Mpa的压力反应50～130min；2)、加氢：管道化反应器Ⅰ流出的反应产物与氢气分别进入管道化反应器Ⅱ中，于90～120℃的温度、0.8～2.6Mpa的压力反应8～12min，氢气与步骤1)中的丙烯腈的质量流速比为0.07～0.13:1；3)、收集管道化反应器Ⅱ流出的反应产物，经过后处理，得到3
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氨丙基三乙氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法，其特征在于：管道化反应器Ⅰ内径为4～20mm，管长为30～100m；管道化反应器Ⅱ内径为10～50mm，管长为10～120m。3.根据权利要求1或2所述的3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法，其特征在于所述步骤3)的后处理为：管道化反应器Ⅱ流出的反应产物通过减压蒸馏纯化，收集
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93.8kPa压力下的120～122℃的馏分，得到3
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氨丙基三乙氧基硅烷。4.根据权利要求1～3任一所述的3
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氨丙基三乙氧基硅烷的串联管道化连续合成方法，其特征在于：管道化反应器Ⅰ的内壁设置氧化锂催化剂涂层的方法，包括以下步骤：A、含锂催化剂溶胶的配制：将1.4～1.6mol/L的锂盐水溶液与固含量为28～32％的纳米二氧化硅胶体溶液按照体积比为1:1.2～2混合配置成含锂催化剂溶胶；B、浸渍：将含锂催化剂溶胶加...

【专利技术属性】
技术研发人员：周少东，阮建成，沈涛，钱超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：