一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法

文献发布时间：2023-06-19 11:59:12

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体为一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法。

背景技术

苯乙烯基氨基硅烷偶联剂含有苯乙烯基和氨基有机和烷氧基无机官能团。同时具有有机和无机反应性，既能和有机聚合物反应，又能和玻璃等无机矿物发生反应。可以直接添加于聚合物中用作添加剂使用，也可作为无机表面的预处理剂；可以提高树脂(热固性树脂如聚酯，环氧树脂和酚醛树脂等)对无机表面化学键接，无机表面对树脂的润湿性，复合材料的弯曲和拉伸强度等。

目前，经检索，苯乙烯基氨基硅烷偶联剂的工业合成工艺路线较为复杂，且副产物较多：因此，为了提高企业创新力与市场竞争力，亟需开发一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法，通过取代法，简化工艺流程，减少副产物，得到高纯度的苯乙烯基氨基硅烷偶联剂，以解决上述背景技术中提出的合成苯乙烯基氨基硅烷偶联剂的方法工艺复杂、副产物多的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂，化学结构通式如下：

其中：R代表甲氧基或乙氧基。

本发明提供另一种技术方案：一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将氨基硅烷与溶剂A混合并加热，50-60℃加入阻聚剂，60-70℃滴加氯甲基苯乙烯，并控制滴加速度为1d/s，滴加完毕于90-100℃保温反应2h；其中，氯甲基苯乙烯为对氯甲基苯乙烯、邻氯甲基苯乙烯、间氯甲基苯乙烯中的一种或多种；

S2：反应结束后降温加入有机胺类，搅拌均匀并进行抽滤，得到的粗品经减压蒸馏收取溶剂得到成品。

更进一步地，S1中的氨基硅烷为N-β-氨乙基γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

更进一步地，S1中的溶剂A为甲苯、二甲苯、环己烷。

更进一步地，S1中氨基硅烷和溶剂A的质量比为1:0.5-1。

更进一步地，S1中氨基硅烷和氯甲基苯乙烯的摩尔比为1-1.1:1。

更进一步地，S1中阻聚剂为酚类阻聚剂，对苯二酚、对羟基苯甲醚、2，6-二叔丁基对甲苯酚或2-叔丁基对苯二酚中的一种或多种。

更进一步地，S1中阻聚剂添加量为氨基硅烷和溶剂A总质量的0.02-0.03％。

更进一步地，S2中有机胺类为乙二胺、二乙胺或三乙胺，其有机胺类的质量为氨基硅烷质量的40-50％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法，其工艺简单，生产成本低，污染小，得到的产品新颖，满足了目前提高材料的粘接力、耐久性、机械强度与电气性能等要求，可应用于电子级玻纤纱、布中。

2、本发明提供的一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法，采用的溶剂A增加了反应物的接触面积，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。

3、本发明提供的一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法，氯甲基苯乙烯为对氯甲基苯乙烯、邻氯甲基苯乙烯或间氯甲基苯乙烯，将氯甲基苯乙烯的滴加速度控制为1d/s，滴加温度不超过100℃，避免温度过高产品发生聚合，也防止产品颜色加深，影响外观。

4、本发明提供的一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂及其制备方法，采用的酚类阻聚剂，主要作用为被氧化成醌类进而捕捉自由基，在氯甲基苯乙烯与氨基硅烷发生取代反应时阻止氯甲基苯乙烯的双键断裂重组，促使正反应的发生，提高收率。

附图说明

图1为本发明的苯乙烯基氨基硅烷偶联剂的化学结构式图；

图2为本发明的氯甲基苯乙烯化学结构式图；

图3为本发明的实施例一制备反应方程式图；

图4为本发明的实施例二制备反应方程式图；

图5为本发明的实施例三制备反应方程式图；

图6为本发明的实施例四制备反应方程式图；

图7为本发明的实施例五制备反应方程式图；

图8为本发明的实施例六制备反应方程式图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中：提供一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂，其化学结构通式如图1所示：其中：R代表甲氧基或乙氧基。

上述苯乙烯基氨基硅烷偶联剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤1)：将氨基硅烷与溶剂A混合并加热，50-60℃加入阻聚剂，60-70℃滴加氯甲基苯乙烯，并控制滴加速度为1d/s，滴加完毕于90-100℃保温反应2h；其中，氯甲基苯乙烯为对氯甲基苯乙烯、邻氯甲基苯乙烯、间氯甲基苯乙烯中的一种或多种，氯甲基苯乙烯的化学结构式如图2所示；

步骤2)：反应结束后降温加入有机胺类，搅拌均匀并进行抽滤，得到的粗品经减压蒸馏收取溶剂得到成品。

在上述实施例中，步骤1)中的氨基硅烷为N-β-氨乙基γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷；其溶剂A为甲苯、二甲苯、环己烷；氨基硅烷和溶剂A的质量比为1:0.5-1；氨基硅烷和氯甲基苯乙烯的摩尔比为1-1.1:1；阻聚剂为酚类阻聚剂，对苯二酚、对羟基苯甲醚、2，6-二叔丁基对甲苯酚或2-叔丁基对苯二酚中的一种或多种；阻聚剂添加量为氨基硅烷和溶剂A总质量的0.02-0.03％；步骤2)中有机胺类为乙二胺、二乙胺或三乙胺，其有机胺类的质量为氨基硅烷质量的40-50％。

为了进一步更好的解释说明本发明，还提供如下具体的实施例：

实施例一：

一种苯乙烯基氨基硅烷偶联剂的制备反应方程式如图3所示，其具体的制备方法如下：

向500ml带有搅拌装置的三口烧瓶中投入222g N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷和150g甲苯，开启搅拌，升温至50℃加入0.08g 2，6-二叔丁基对甲苯酚阻聚剂，升温至70℃滴加152g对氯甲基苯乙烯，控制滴加速度为1d/s，控制滴加温度不超过100℃；滴加结束后，于100℃保温反应2小时；反应结束后降温，加入100g三乙胺，搅拌均匀进行抽滤；得到的粗品进行减压蒸馏，收取溶剂得到成品307g。