專利名稱：三(3-三甲氧基硅基丙基)異氰脲酸酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)合成領(lǐng)域，具體涉及一種三(3-三甲氧基硅基丙基)異氰脲酸酯 的制備方法。 1,3,5-三[3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5_三嗪_2，4，6_三酮 (Tris (3-trimethoxysilylpropyl) isocyanurate)又名三(3-三甲氧基硅基丙基)異氰脲 酸酯，分子式為:C21H45N3012Si3, CAS :26115-70-8，沸點(diǎn) 543. 9 °C (760mmHg)，常溫下穩(wěn)定，溶 于乙腈、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等，遇水水解出甲醇，其結(jié)構(gòu)式如下所示。1，3，5_三[3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5_三嗪_2，4，6_三酮是一種優(yōu) 良的附著力促進(jìn)劑和交聯(lián)劑，能夠有效改善聚氯乙烯(PVC)等材料對(duì)基材的粘結(jié)力，被廣 泛應(yīng)用于各種化學(xué)建材和膠粘劑。其合成國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。美國(guó)專利US5，218，133、 US4, 654，428和US3，821，218中亦只提及到相關(guān)的中間體或化合物的合成，主要是以1_氯 丙基三甲氧基硅烷和氰酸鉀或三光氣為原料不經(jīng)任何分離或提純一鍋法合成目的產(chǎn)物1， 3，5_三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪_2，4，6_三酮。由于此類工藝反應(yīng) 體系相對(duì)復(fù)雜，因此副反應(yīng)多、反應(yīng)速度慢，且所有的專利對(duì)其后續(xù)的分離過(guò)程并無(wú)詳細(xì)描 述，不能確保產(chǎn)品的質(zhì)量能夠符合市場(chǎng)的需求。由于1，3，5_三[3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5_三嗪_2，4，6_三酮具有 沸點(diǎn)高、粘度大等特點(diǎn)，因此該產(chǎn)品的分離和提純方法非常困難，目前市場(chǎng)上所能提供的1， 3，5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮純度大多為95%左右， 無(wú)法滿足高端市場(chǎng)的需求。本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)物純度高、操作簡(jiǎn)單、適于工業(yè)化生產(chǎn)的三(3-三 甲氧基硅基丙基)異氰脲酸酯的制備方法?！N三(3-三甲氧基硅基丙基)異氰脲酸酯的制備方法，包括步驟以3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷為單體，在催化劑和溶劑存在條件下進(jìn)行縮 聚反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后的濾液濃縮得到1，3，5_三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1， 3，5_三嗪_2，4，6_三酮粗品，再經(jīng)后處理得到1，3，5_三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙 基]-1，3，5-三嗪-2,4,6-三酮。
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容
所述的催化劑選自醋酸鉀、碳酸鈉、甲醇鈉、三苯基膦、三正丁基膦、苯甲酸鈉等中 的一種，優(yōu)選甲醇鈉。上述催化劑除了提高了反應(yīng)速度、節(jié)約了反應(yīng)時(shí)間之外，還能夠輕易 的從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，并且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理就能夠回收套用。所述的溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N--二乙基甲酰胺、二甲基亞砜等中的一 種或多種，優(yōu)選N，N-二甲基甲酰胺。上述溶劑溶解性能好，不參與體系的反應(yīng)，且沸點(diǎn)高， 便于控制反應(yīng)溫度。所述的縮聚反應(yīng)溫度優(yōu)選80°C -250°C，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)-20小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選 100°C -150°C，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)-6小時(shí)。在該溫度和時(shí)間范圍內(nèi)，反應(yīng)的選擇性能達(dá)到 98 %以上，確保后續(xù)產(chǎn)品的提純?？s聚反應(yīng)產(chǎn)物中包括3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅的二聚體，可通過(guò)濃縮將其 分離出來(lái)，被分離出的二聚體可作為反應(yīng)原料循環(huán)利用，以降低成本，節(jié)約資源。所述的濾 液濃縮條件優(yōu)選為在溫度150°C -200°C、真空度15Pa-25Pa的條件下負(fù)壓濃縮。所述的后處理可采用本領(lǐng)域常用的提純分離方法，優(yōu)選采用分子蒸餾(即短程蒸 餾)。所述的分子蒸餾的條件優(yōu)選為溫度200°C -280°C，真空度OPa-lOPa。根據(jù)分子蒸餾所用容器的大小進(jìn)一步優(yōu)化分子蒸餾時(shí)物料的流速，能夠進(jìn)一步提 高產(chǎn)品的品質(zhì)，如色澤、純度等，一般相對(duì)于0. 2m2的分子蒸餾器，分子蒸餾時(shí)物料的流速優(yōu) 選為80-150g/min，若太慢則能耗高，太快則易產(chǎn)生夾帶現(xiàn)象，影響產(chǎn)物的色澤和純度。采用本發(fā)明方法制備1，3，5_三[3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5_三嗪-2， 4，6-三酮的化學(xué)反應(yīng)式如下本發(fā)明反應(yīng)中對(duì)原料單體、催化劑以及溶劑之間的用量并沒(méi)有嚴(yán)格的限制。原料 單體與催化劑的摩爾比優(yōu)選為10 0.05-3，進(jìn)一步優(yōu)選為10 0. 1-0. 5 ；原料單體與溶劑 的質(zhì)量比優(yōu)選為1 0.5-10，進(jìn)一步優(yōu)選為1 1-3。與一般方法相比，本發(fā)明所采用的工藝是十分新穎的，具有如下特性1)采用甲醇鈉等化合物作為反應(yīng)催化劑，提高了反應(yīng)速度，節(jié)約了反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng) 收率達(dá)到了 74%以上，同時(shí)產(chǎn)物的選擇性達(dá)到了 98%。2)采用分子蒸餾技術(shù)，得到純度大于97%的1，3，5_三[3_(三甲氧基甲硅烷基) 丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮，大大超過(guò)了國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。3)采用分子蒸餾技術(shù)，大大節(jié)約了生產(chǎn)過(guò)程中的能耗、物耗，并且提高了生產(chǎn)效率。4)本發(fā)明方法轉(zhuǎn)化率高、、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)物的選擇性好，且操作簡(jiǎn)單、成本低，適 于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在反應(yīng)器中投入二甲基亞砜2050ml、3_異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷(GC含量 99.0% )2052. 8g(10mol)和甲醇鈉10. 8g(0. 2mol)，通入氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫 至100°C，保溫反應(yīng)6小時(shí)，降溫至20°C，過(guò)濾除去其中的不溶物，得到濾液。將濾液在溫度 150°C，真空15Pa的條件下負(fù)壓濃縮至無(wú)餾出物為止，得到紅棕色粘稠狀液體1847g(即粗 品，含量85% )，產(chǎn)物的選擇性98.5%，將其以lOOg/min的速度通入0. 2m2的分子蒸餾器 中，控制分子蒸餾器的溫度為200°C，真空度5Pa，20分鐘通完，得到的輕組分即為1，3，5-三 [3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮，重量1535g，收率74. 78%，含 量(即純度)97. 64%。實(shí)施例2在反應(yīng)器中投入二甲基亞砜3075ml、3_異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷(GC含量 99.0% )2052. 8g(10mol)、甲醇鈉16. 2g(0. 3mol)，通入氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫 至130°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，降溫至20°C，過(guò)濾除去其中的不溶物。將濾液在溫度180°C，真 空15Pa的條件下負(fù)壓濃縮至無(wú)餾出物為止，得到紅棕色粘稠狀液體1865g(即粗品，含量 83. 4% )，產(chǎn)物的選擇性97. 6%，將其以lOOg/min的速度通入0. 2m2的分子蒸餾器中，控制 分子蒸餾器的溫度為200°C，真空度2Pa，20分鐘通完，得到的輕組分即為1，3，5_三[3-(三 甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪_2，4，6_三酮，重量157(^，收率76.48%，含量(即 純度)97. 35%。實(shí)施例3在反應(yīng)器中投入N，N_ 二甲基甲酰胺2052ml、3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷(GC 含量99.0% )2052. 8g(10mol)、甲醇鈉21. 6g(0. 4mol)，通入氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣， 升溫至150°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，降溫至20°C，過(guò)濾除去其中的不溶物。將濾液在溫度150°C， 真空15Pa的條件下負(fù)壓濃縮至無(wú)餾出物為止，得到紅棕色粘稠狀液體1901g(即粗品，含 量86. )，產(chǎn)物的選擇性99. 1%，將其以150g/min的速度通入0. 2m2的分子蒸餾器中， 控制分子蒸餾器的溫度為230°C，真空度lOPa，15分鐘通完，得到的輕組分即為1，3，5_三 [3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪_2，4，6_三酮，重量1601§，收率77.99%，含 量(即純度)98. 05%。實(shí)施例4在反應(yīng)器中投入N，N-二甲基甲酰胺3000ml、3_異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷 (GC含量99. 0% ) 2052. 8g、三丁基膦20. 2g(0. lmol)，通入氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升 溫至150°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，降溫至20°C，過(guò)濾除去其中的不溶物。將濾液在溫度150°C， 真空20Pa的條件下負(fù)壓濃縮至無(wú)餾出物為止，得到紅棕色粘稠狀液體1935g(即粗品，含 量82. 7 % )，產(chǎn)物的選擇性98. 3 %，將其以lOOg/min的速度通入0. 2m2的分子蒸餾器中， 控制分子蒸餾器的溫度為250°C，真空度10Pa，20分鐘通完，得到的輕組分即為1，3，5_三 [3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮，重量1533g，收率74. 68%，含 量(即純度)98. 23%。實(shí)施例5
5
在反應(yīng)釜中投入N，N_ 二乙基甲酰胺3000ml、3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷(GC 含量99.0% )2052. 8g(10mol)、醋酸鉀49g(0. 5mol)，通入氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)釜中的空氣，緩 慢升溫至150°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，降溫至20°C，通過(guò)砂芯過(guò)濾器壓濾至濃縮釜。將濾液在溫 度200°C，真空15Pa的條件下負(fù)壓濃縮至無(wú)餾出物為止，得到紅棕色粘稠狀液體2001g(即 粗品，含量85.7% )，產(chǎn)物的選擇性98.7%，將其以130g/min的速度通入0. 2m2的分子蒸 餾器中，控制分子蒸餾器的溫度為220°C，真空度5Pa，20分鐘左右通完，得到1，3，5_三 [3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮1705g，收率83. 06%，含量(即 純度)97. 66%。
權(quán)利要求
一種三(3-三甲氧基硅基丙基)異氰脲酸酯的制備方法，包括步驟以3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷為單體，在催化劑和溶劑存在條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后的濾液濃縮得到1，3，5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮粗品，再經(jīng)后處理得到1，3，5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的催化劑選自醋酸鉀、碳酸鈉、 甲醇鈉、三苯基膦、三正丁基膦、苯甲酸鈉中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的催化劑選自甲醇鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、 N，N-二乙基甲酰胺、二甲基亞砜中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的縮聚反應(yīng)溫度為80°C-250°C， 反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)-20小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述的縮聚反應(yīng)溫度為 100°C _150°C，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)-6小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的濾液濃縮條件為在溫度 150°C _200°C、真空度15Pa-25Pa的條件下負(fù)壓濃縮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的后處理采用分子蒸餾；所述的分子蒸餾的條件為溫度200°C -280°C，真空度OPa-lOPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，單體與催化劑的摩爾比為 10 0.05-3 ；原料單體與溶劑的質(zhì)量比為1 0.5-10。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三(3-三甲氧基硅基丙基)異氰脲酸酯的制備方法，包括步驟以3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷為單體，在催化劑和溶劑存在條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后的濾液濃縮得到1，3，5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮粗品，再經(jīng)后處理得到1，3，5-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮。該方法成本低、轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)物的選擇性好，且操作簡(jiǎn)單、適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07F7/18GK101805366SQ20101015073
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者吳建平, 唐欣, 胡文江, 陳思先 申請(qǐng)人:浙江胡涂硅有限公司