[发明专利]制备氨烷基硅烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备氨烷基硅烷的方法，尤其是氨丙基烷氧基硅 烷或者烷氧基甲硅烷基丙基胺的制备方法，以及应用环形反应器 (Schlaufenreaktor)以制备这种氨烷基硅烷。特别地，本发明涉及3-氨 丙基三烷氧基硅烷或者γ-氨丙基三烷氧基硅烷的制备。另外，本发明 还涉及氨基官能的有机硅烷的制备方法，其通过卤素官能的有机硅烷 与过量氨或有机胺在压力下反应，并接着蒸馏出过量的氨或有机胺， 所得产物混合物通入结晶器中，其中卤化铵或有机卤化氢胺以及剩余 氨或有机胺在其中分离，之后，得到氨基官能的有机硅烷。下面氨基 官能的有机硅烷也被称为氨基硅烷。

背景技术

氨基硅烷具有广泛的应用范围。例如，其可以用于玻璃纤维抛光 或者作为加工助剂用在铸造工业中，同样，其可以作为粘合剂用于弹 性体、热塑性塑料、热固性塑料，例如用于制备贮存稳定的树脂。从 作为粘合剂使用，到作为表面改性剂使用，直到用作交联剂，其应用 范围得到扩展。其应用领域由电子工业延伸至航空航天工业、汽车工 业、绝缘电缆、管道、涂漆、人造大理石制成的卫生制品、聚合物混 凝土、建筑领域，例如房屋建筑和道路建筑或者铸造工艺。

用于制备氨烷基硅烷的方法是已知的，例如3-氨丙基三乙氧基硅 烷(AMEO，γ-氨丙基三乙氧基硅烷)，其中，氯烷基硅烷，如3-氯丙基 三乙氧基硅烷(CPTEO，γ-氯丙基三乙氧基硅烷)，其与过量的氨或有机 胺以1∶100至1∶10的液体比例，优选以1∶80至1∶20的比例进行反应。 氨或有机胺过量越多，副产物的量越少。除了所希望的伯氨烷基硅烷， 还会形成作为不希望的副产物的仲胺和叔胺(双-(三烷氧基甲硅丙基) 胺，HN[(CH₂)_n-Si(R’)_x(OR_3-x)]₂或者三(三烷氧基甲硅丙基)胺， N[(CH₂)_n-Si(R’)_x(OR_3-x)]₃，n＝3，x＝0、1或2，R’＝甲基、苯基，R＝1-4 个碳原子的烷基)。在高压釜中进行反应，温度为50℃-200℃，尤其为 50℃-90℃，例如T＝90℃，p＝50绝对巴，时间＝6h，分批进行。在已知 温度时，压力例如可以设置为36-50巴_绝对以及更高。接着，挥发或蒸 发并降压，释放过量的氨，氯化铵大多产生结晶。挥发过程一般需要 耗时大于10小时。氯化铵从粗产物中的分离通常通过过滤实现。接着 蒸馏粗产物(DE-OS 2749316，DE-OS2753124)。长久以来已知的是， 氨基官能化的有机硅烷由氯官能化的有机硅烷和氨或有机胺来制备， 将所形成的氯化氢铵或所形成的有机氯化氢胺分离(DE-PS1023462)。 DE-PS1023462记载了一种用于制备烷氧基甲硅丙基胺的方法，其通过 氨与γ-氯丙基烷氧基硅烷的反应而制备。可以获得单-、双-和三-(烷氧 基甲硅丙基)-胺作为反应产物。通过反应所得的单-、双-和三-氨丙基烷 氧基硅烷的比例可以通过所用氨量与卤丙基烷氧基硅烷的比例来调 节。

在所述方法中，其缺点在于，产物混合物降压时，由氯化铵或氯 化氢胺组成的粘块(Anbackung)出现在合成反应器的侧壁以及搅拌器 上，并鉴于挥发过程而会对热量传输产生不利影响。沉淀和粘块经常 需要设备停工，必须关闭、排空、打开合成反应器，加入水以溶解铵 盐结垢，或者再机械地从结块上释放出来，接着干燥并关闭。

另外，缺点还在于，根据上述方法所得产物还明显含有可水解以 及不可水解的氯化物。产物中氯化物含量的降低需要其他昂贵的后处 理步骤(EP0741137A1，EP0702017A1)。因此，EP0741137A1公开了 一种方法，与氨或有机烷基胺不反应的氯官能有机硅烷通过添加金属 烷氧化物而反应。EP0702017公开了一种剩余氯官能有机硅烷与溶解 在醇中的金属烷氧化物反应的改进方法。接着，将形成的金属氯化物 分离。