连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法
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连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法

2026-01-22 09:18:11 Kaiyun官方网

  1.一种连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:将氨气溶于离子液体达到饱

  和状态,依次加入氯丙基烷氧基硅烷、催化剂、吸收剂形成混合液,将混合液通过柱塞泵注

  入到微通道反应器中进行反应,在微通道反应器末端收集产物,减压蒸馏分离得到氨丙基

  2.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的离子

  3.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的氯丙

  基烷氧基硅烷为γ‑氯丙基三乙氧基硅烷、γ‑氯丙基甲基二乙氧基硅烷、γ‑氯丙基三甲氧

  4.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的催化

  5.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的吸收

  6.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的氯丙

  7.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的氯丙

  8.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:反应温度为

  9.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:反应时的流

  10.根据权利要求1所述的连续制备氨丙基烷氧基硅烷的方法,其特征是:所述的微

  应,分子中氨基和烷氧基官能团分别用来偶联有机高分子和无机填料,增强其粘结性,提高

  产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能,另外还可作为补强剂、交联促进剂、树脂改性剂等,

  氨丙基烷氧基硅烷的合成方法主要有三种:第一种方法是专利CN105669739A和

  CN110506046A所涉及的硅氢加成法,含氢烷氧基硅烷与烯丙基胺,在铂、铑或铱等催化剂,

  常压及一定温度条件下通过硅氢加成反应制备氨丙基烷氧基硅烷,然而该方法因烯丙基胺

  反应活性高,导致硅氢加成反应生成γ位和β位的同分异构体产物,目标产物收率低、难分

  离及提纯。第二种方法是专利CN109517005A所涉及的加氢还原法,氰乙基烷氧基硅烷在加

  压及催化剂条件下同氢气发生还原反应制备氨丙基烷氧基硅烷,但是因原料氰乙基烷氧基

  硅烷成本高,且加氢还原反应对工艺及设备要求苛刻,导致该方法难以实现工业化应用。第

  三种方法是专利CN101768180A和CN113501839A所涉及的氨解法,氯丙基烷氧基硅烷与氨气

  (液氨)两种原料在高温度高压力条件下,通过氨亲核取代反应制备氨丙基烷氧基硅烷,虽然该

  方法是目前工业生产里主要途径,但是还存在反应条件苛刻(高温度高压力)、氨需求量大且利

  用率低(摩尔比过量20倍以上)、副产物多(氯化氨盐及仲、叔氨丙基烷氧基硅烷)等缺陷。此

  外,工业中制备氨丙基烷氧基硅烷常采用间歇釜式反应器,批次之间稳定性差,连续化生产

  状态,依次加入氯丙基烷氧基硅烷、催化剂、吸收剂形成混合液,将混合液通过柱塞泵注入

  到微通道反应器中进行反应,在微通道反应器末端收集产物,减压蒸馏分离得到氨丙基烷

  所述的氯丙基烷氧基硅烷为γ‑氯丙基三乙氧基硅烷、γ‑氯丙基甲基二乙氧基硅

  烷、γ‑氯丙基三甲氧基硅烷或γ‑氯丙基甲基二甲氧基硅烷,优选γ‑氯丙基三乙氧基硅

  所述的催化剂为溴化亚铜(CuBr)或氯化亚铜(CuCl),优选氯化亚铜(CuCl)。

  工业生产中应用的氨解法,本发明方法中加入了离子液体作为反应介质,既能提高氨与氯

  丙基烷氧基硅烷的溶解性,又因其分子极性大,进而促进氨亲核取代反应活性,使该反应能

  在常温常压下进行,且氨需求量少、利用率高。加入氯化亚铜催化剂,降低反应活化能,减少

  仲、叔氨丙基烷氧基硅烷副产物生成。加入氧化锌作为酸吸收剂,与产物盐酸反应生成氯化

  锌,减少氯化氨盐副产物生成,且促进反应正向进行,同时生成的氯化锌补充到离子液体中

  (1)  本发明方法创新性的加入离子液体作为反应介质,既能提高氨与氯丙基烷氧

  基硅烷的溶解性,又因其分子极性大,进而促进氨亲核取代反应活性,使该反应能在常温常

  (2)  本发明方法加入氯化亚铜或溴化亚铜作催化剂,降低反应活化能,减少仲、叔

  (3)  本发明方法加入氧化锌作为酸吸收剂,与产物盐酸反应生成氯化锌,减少氯

  化氨盐副产物生成,且促进反应正向进行,同时生成的氯化锌补充到离子液体中的阴离子

  (4)  本发明方法采用连续微通道反应器在常温常压下反应,且关键反应物离子液

  体及催化剂均可循环利用,提供一种绿色环保、安全稳定、副产物少及连续生产能力高的合

  合液通过柱塞泵注入到持液量为60mL的微通道反应器中,调节柱塞泵使其流速达到1mL/h,

  反应温度40℃,反应压力为常压(0.1MPa),在微通道反应器末端收集产物(产物的

  图如图1所示),减压蒸馏分离得到氨丙基三乙氧基硅烷,收率达90%,纯度为99.5%。

  入0.5mol(99.4g)γ‑氯丙基三甲氧基硅烷、5g催化剂CuCl、30g吸收剂ZnO形成混合液,混合

  液通过柱塞泵注入到持液量为60mL的微通道反应器中,调节柱塞泵使其流速达到0.5mL/h,

  反应温度50℃,反应压力为常压(0.1MPa),在微通道反应器末端收集产物,减压蒸馏分离得

  成混合液,混合液通过柱塞泵注入到持液量为60mL的微通道反应器中,调节柱塞泵使其流

  速达到1.5mL/h,反应温度30℃,反应压力为常压(0.1MPa),在微通道反应器末端收集产物,

  减压蒸馏分离得到氨丙基甲基二乙氧基硅烷,收率达82%,纯度为99.4%。

  成混合液,混合液通过柱塞泵注入到持液量为70mL的微通道反应器中,调节柱塞泵使其流

  速达到1.5mL/h,反应温度60℃,反应压力为常压(0.1MPa),在微通道反应器末端收集产物,

  减压蒸馏分离得到氨丙基甲基二甲氧基硅烷,收率达89%,纯度为99.5%。

  将实施例1中收集的离子液体及催化剂再利用,其余步骤及反应条件同实施例1,

  在微通道反应器末端收集产物,减压蒸馏分离得到氨丙基三乙氧基硅烷,收率达89%,纯度

  图及气相色谱等表征手段发现,微通道反应器末端收集的产物中未有氨丙基三乙氧基硅烷

  征手段发现有目标产物,在微通道反应器末端收集产物,减压蒸馏分离得到氨丙基三乙氧

  征手段发现有目标产物,在微通道反应器末端收集产物,减压蒸馏分离得到氨丙基三乙氧