CN103880875B - 一种固砂偶联剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固砂偶联剂的制备方法，包括以下步骤：⑴将3‑(2‑氨乙基)‑氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料投入反应釜中，向反应釜中加入溶剂和胺类化合物，控制反应釜温度在20～150℃，搅拌反应1～15小时，然后将反应物固液分离，分离出滤液和胺盐酸盐沉淀物；⑵将步骤⑴分离出的滤液减压蒸馏，滤液中的溶剂通过蒸馏装置馏出，反应釜内剩余物质即为固砂偶联剂；所述溶剂为C1～C5的直链或支链的烷烃醇，用量为精馏釜料质量的5%～30%；所述胺类化合物为液氨、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯基四胺、环己胺、苯胺中的一种，用量为精馏釜料质量的3%～30%。上述方法制备的固砂偶联剂能够起到长效稳定作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种固砂偶联剂的制备方法，尤其涉及到利用3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料为基础原料生产固砂偶联剂的制备方法。
背景技术
固砂偶联剂应用于铸造行业，能够对型砂和树脂起到偶联作用，提高铸造型芯的机械强度。之前，铸造材料厂普遍采用的固砂偶联剂有KH-550(氨丙基三乙氧硅烷)，KH-602(3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)等，上述固砂偶联剂虽能显著提高粘结强度，但使用成本较高。因此铸造材料厂更愿意使用具有同样连接效果且价格低廉的偶联剂副产品，故利用精馏釜料深加工产品就有机会得以快速发展。
现有的利用3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料为基础原料制备固砂偶联剂的方法是：在反应釜内投入3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料，然后在反应釜内拼混适量比例的溶剂，搅拌稀释后就得到固砂偶联剂产品了。
上述方法制备的固砂偶联剂存在的缺点是：产品稳定性不佳，加入到树脂后储存不到一周就会水解失效，只能满足低端市场的要求，缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种产能大、成本低、控制简单的固砂偶联剂的制备方法，所得到的固砂偶联剂水解速度稳定、和树脂相容性好，能够起到长效稳定的作用。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
一种固砂偶联剂的制备方法，以3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料为基础原料，其特点是：步骤如下：⑴将3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料投入反应釜中，向反应釜中加入溶剂和胺类化合物，控制反应釜温度在20～150℃，搅拌反应1～15小时，然后将反应物固液分离，分离出滤液和胺盐酸盐沉淀物；⑵将步骤⑴分离出的滤液减压蒸馏，将滤液中的溶剂通过蒸馏装置馏出，蒸馏后反应釜内剩余物质即为固砂偶联剂；上述的溶剂为C1～C5的直链或支链的烷烃醇，用量为精馏釜料质量的5%～30%；上述的胺类化合物为液氨、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯基四胺、环己胺、苯胺中的一种，用量为精馏釜料质量的3%～30%。
进一步地，前述的一种固砂偶联剂的制备方法，其中，所述的3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷为：3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合物。
进一步地，前述的一种固砂偶联剂的制备方法，其中，步骤⑴中所述的溶剂为甲醇或乙醇。
进一步地，前述的一种固砂偶联剂的制备方法，其中，步骤⑴中所述的胺类化合物为二乙烯三胺。
进一步地，前述的一种固砂偶联剂的制备方法，其中，步骤⑴分离出的胺盐酸盐沉淀物为氯化铵、乙二铵盐酸盐、二乙烯三胺盐酸盐、三乙烯基四胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、苯胺盐酸盐中的一种或多种。
更进一步地，前述的一种固砂偶联剂的制备方法，其中，若步骤⑴分离出的胺盐酸盐沉淀物中不含有氯化铵，则在胺盐酸盐沉淀物中加入醇钠，搅拌反应得到醇、游离的胺类化合物和氯化钠，然后将反应物固液分离，分离出醇和游离的胺类化合物的混合物、以及氯化钠沉淀物，氯化钠沉淀物经干燥后得到氯化钠固体，醇和游离的胺类混合物经提纯分离后再折算成原料投入步骤（1）中循环利用。
更进一步地，前述的一种固砂偶联剂的制备方法，其中，所述醇钠优选为液体甲醇钠或液体乙醇钠。
本发明的有益效果：由本发明所述方法制备的固砂偶联剂水解速度稳定、和树脂相容性好，树脂保质期可长达1个月，能够起到长效稳定作用；生产1吨固砂偶联剂能消耗掉1.2吨左右 的3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷精馏釜料，溶剂和胺类化合物能够回收循环利用，具有产能大、低成本、控制简单等优点；很好地满足了铸造材料厂对固砂偶联剂的相容性、保存期限及低成本控制的要求。
本发明中所述的3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷，可选择初始原料乙二胺∶氯丙基硅烷的投料摩尔比为（5～15）∶1。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本明作进一步的说明，但本发明并不仅限制在所述的实施例范围之中。
实施例1。
(1)将3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的精馏釜料400g投入到反应釜中，向反应釜中加入40g甲醇、80g二乙烯三胺，控制反应釜温度在40～60℃，搅拌反应8小时，然后将反应物离心过滤，得到滤液共350g，二乙烯三胺的盐酸盐165g；⑵将步骤⑴分离出的滤液通过闪蒸塔减压蒸馏，将滤液中的溶剂减压馏出，得到甲醇33g，反应釜内剩余物质即为固砂偶联剂，总重量为315g；⑶在步骤⑴分离出的二乙烯三胺盐酸盐中加入160g质量浓度为28%的液体甲醇钠，搅拌反应置换，得到甲醇、二乙烯基三胺和氯化钠的混合物，离心过滤，得到甲醇和二乙烯基三胺的混合物共250g、以及氯化钠沉淀物，氯化钠沉淀物经干燥后得到固体氯化钠73g，甲醇和二乙烯基三胺的混合物经提纯分离后再折算成原料循环利用。
实施例2。
(1)将3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的精馏釜料400g投入到反应釜中，向反应釜中加入120g乙醇、80g二乙烯三胺，控制反应釜温度在60～80℃，搅拌反应3小时，然后将反应物离心过滤，得到滤液共332g，二乙烯三胺的盐酸盐163g；⑵将步骤⑴分离出的滤液通过闪蒸塔减压蒸馏，将滤液中的溶剂减压馏出，得到乙醇100g，釜内剩余物质即为固砂偶联剂，总重量为318g；⑶在步骤⑴分离出的二乙烯三胺盐酸盐中加入200g质量浓度为18%的液体乙醇钠，搅拌反应置换，得到乙醇、二乙烯基三胺和氯化钠的混合物，离心过滤，得到乙醇和二乙烯基三胺的混合物共288g、以及氯化钠沉淀物，氯化钠沉淀物经干燥后得到固体氯化钠74g，乙醇和二乙烯基三胺的混合物经提纯分离后再折算成原料循环利用。
实施例3。
(1)将3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷的精馏釜料400g投入到反应釜中，向反应釜中加入20g甲醇，搅拌条件下向反应釜中通入16g液氨，控制反应釜温度在20～40℃，搅拌反应12小时，然后将反应物离心过滤，得到滤液共375g，氯化铵60g；⑵将步骤⑴分离出的滤液通过闪蒸塔减压蒸馏，将滤液中的溶剂减压馏出，得到甲醇8g，釜内剩余物质即为固砂偶联剂，总重量为365g，甲醇可循环利用。
实施例4。
(1)将3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷的精馏釜料400g投入到反应釜中，向反应釜中加入30g乙醇，搅拌条件下向反应釜中通入20g液氨，控制反应釜温度在100～120℃，搅拌反应2小时，然后将反应物离心过滤，得到滤液共383g，氯化铵65g；⑵将步骤⑴分离出的滤液通过闪蒸塔减压蒸馏，将滤液中的溶剂减压馏出，得到乙醇20g，釜内剩余物质即为固砂偶联剂，总重量为361g，乙醇可循环利用。
实施例5。
(1)将3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷的精馏釜料200g和3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的精馏釜料200g投入到反应釜中，向反应釜中加入40g甲醇，搅拌条件下向反应釜中通入20g液氨，控制反应釜温度在110～130℃，搅拌反应2小时，然后将反应物离心过滤，得到滤液共380g，氯化铵69g；⑵将步骤⑴分离出的滤液通过闪蒸塔减压蒸馏，将滤液中的溶剂减压馏出，得到甲醇23g，釜内剩余物质即为固砂偶联剂，总重量为353g，甲醇可循环利用。
实施例6。
(1)将3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷的精馏釜料200g和3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的精馏釜料200g投入到反应釜中，向反应釜中加入35g乙醇，搅拌条件下向反应釜中通入30g液氨，控制反应釜温度在130～150℃，搅拌反应2小时，然后将反应物离心过滤，得到滤液共370g，氯化铵75g；⑵将步骤⑴分离出的滤液通过闪蒸塔减压蒸馏，将滤液中的溶剂减压馏出，得到乙醇28g，釜内剩余物质即为固砂偶联剂，总重量为335g，乙醇可循环利用。
Claims (6)
1.一种固砂偶联剂的制备方法，以3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料为基础原料，所述的3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷由初始原料乙二胺和氯丙基硅烷反应制得；其特征在于：步骤如下：⑴将3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷生产过程中的精馏釜料投入反应釜中，向反应釜中加入溶剂和胺类化合物，控制反应釜温度在20～150℃，搅拌反应1～15小时，然后将反应物固液分离，分离出滤液和胺盐酸盐沉淀物；⑵将步骤⑴分离出的滤液减压蒸馏，将滤液中的溶剂通过蒸馏装置馏出，蒸馏后反应釜内剩余物质即为固砂偶联剂；上述的溶剂为C1～C5的直链或支链的烷烃醇，用量为精馏釜料质量的5%～30%；上述的胺类化合物为液氨、二乙烯三胺中的一种，用量为精馏釜料质量的3%～30%；上述制备过程中，若步骤⑴分离出的胺盐酸盐沉淀物中不含有氯化铵，则在胺盐酸盐沉淀物中加入醇钠，搅拌反应得到醇、游离的胺类化合物和氯化钠，然后将反应物固液分离，分离出醇和游离的胺类化合物的混合物、以及氯化钠沉淀物，氯化钠沉淀物经干燥后得到氯化钠固体，醇和游离的胺类混合物经提纯分离后再折算成原料投入步骤（1）中循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种固砂偶联剂的制备方法，其特征在于：所述的3-(2-氨乙基)-氨丙基烷氧基硅烷为：3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种固砂偶联剂的制备方法，其特征在于：步骤⑴中所述的溶剂为甲醇或乙醇。
4.根据权利要求1所述的一种固砂偶联剂的制备方法，其特征在于：步骤⑴中所述的胺类化合物为二乙烯三胺。
5.根据权利要求1所述的一种固砂偶联剂的制备方法，其特征在于：步骤⑴分离出的胺盐酸盐沉淀物为氯化铵、二乙烯三胺盐酸盐中的一种或二种。
6.根据权利要求1所述的一种固砂偶联剂的制备方法，其特征在于：所述醇钠优选为液体甲醇钠或液体乙醇钠。
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