本發(fā)明屬于固化劑合成技術(shù)領域，具體涉及一種硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機化合物，除個別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成不溶的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定，因而廣泛應用于國防、國民經(jīng)濟各部門，作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、涂料等用途。
環(huán)氧樹脂本身為熱塑性的線型結(jié)構(gòu)，分子量在300-2000之間，是一種在分子中含有兩個或者兩個以上活性環(huán)氧基的低分子量化合物，在常溫或者受熱后固態(tài)樹脂即可軟化熔融，變成粘稠態(tài)或者液態(tài)，粘度降低，但是不會固化，因而單純的環(huán)氧樹脂本身并不具備良好的工藝性能，無法直接應用于生產(chǎn)制造等領域。但是，一旦在環(huán)氧樹脂中加入固化劑，給予適當?shù)臈l件，即可使環(huán)氧樹脂固化，生成交聯(lián)網(wǎng)狀的立體結(jié)構(gòu)，形成不溶不熔的聚合產(chǎn)物后，產(chǎn)物即可顯現(xiàn)各種優(yōu)良的性能，成為具有真正實用價值的環(huán)氧樹脂。因此，固化劑在環(huán)氧樹脂的應用上具有不可取代的地位和作用。
相對于現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂固化劑，咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑具有很多的優(yōu)異特性：1)用量少，只需要0.5％左右；2)混合比較均勻，硅烷類咪唑，是一種無色無味的液體，沸點較高，而且無毒無揮發(fā)性，在各種環(huán)氧樹脂中都具有很好的分散性，因此可以使環(huán)氧樹脂更致密，提高各種物理性能；3)硅烷是一種比較優(yōu)良的“化工調(diào)料”，可以很好的提高樹脂的各種耐性，例如耐水、耐寒、耐化學腐蝕和耐候性能；4)硅烷還是一種常用的交聯(lián)劑，在環(huán)氧樹脂的使用過程中，由于硅烷的硅基端水解可以形成硅氧鍵，可以很好的與無機材料結(jié)合。
但對這種硅烷類咪唑的研究基本處于空白，很大程度上制了下游產(chǎn)品的研發(fā)和應用，因此研發(fā)出這種新型的固化劑不僅是增加了一種固化劑種類，而且為環(huán)氧樹脂的高端應用研究做了基礎。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，以解決上述問題。
本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，包括以下步驟：
1)連續(xù)法合成氯丙基硅氧烷：將氯丙基三氯硅烷和醇按照摩爾比1:0.5，在預混罐里預混合，混合均勻后，通過噴淋器噴淋到反應柱中，在反應柱的下部通入醇，通入量為頂部噴淋醇量的1.1倍，控制溫度在60-90℃之間，使醇以蒸汽的狀態(tài)在反應柱中和剩余的氯丙基三氯硅烷反應，反應柱溫度控制在50-80℃之間，反應柱頂部的冷凝器控制冷凝，防止物料被真空抽走，真空度控制在400mmHg-600mmHg之間，生成的氯化氫氣體，通過尾部的水吸收吸收，成高濃度的鹽酸作為副產(chǎn)物，合成液經(jīng)過精餾得到氯丙基硅氧烷；所述醇為甲醇或者乙醇；
2)硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成：反應釜中加入溶劑和縛酸劑的量為摩爾比3:1，升溫20-40℃，將1摩爾比的咪唑類物質(zhì)緩慢加入到體系中，保持溫度不變，反應1-2h，升溫到60-100℃，然后將步驟1)所得的1摩爾比的氯丙基硅氧烷滴加到反應釜中，滴加時間2-4h，溫度升高到90-120℃，滴加結(jié)束后反應1-2h，停止反應，過濾得到合成液，減壓精餾，得到硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑。
所述步驟2)中的溶劑為甲醇、乙醇、乙醚、正己烷、四氫呋喃、苯或甲苯中一種。
所述的縛酸劑為金屬鈉、金屬鉀、氫化鈉、甲醇鈉或者乙醇鈉中的一種。
所述咪唑類物質(zhì)為咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-丙基咪唑或2-丁基咪唑苯中一種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，生產(chǎn)過程中用到的一些原料都是簡單易得的原料；整個生產(chǎn)過程中條件比較溫和，操作簡單，設備要求低，沒有高溫高壓等特別過程，因此安全性和經(jīng)濟性好；不產(chǎn)生含COD的廢水，副產(chǎn)少；第一步酯化中，沒有三廢產(chǎn)生，副產(chǎn)的鹽酸，也是具有經(jīng)濟效益的一種產(chǎn)品，環(huán)境影響??；連續(xù)化的生產(chǎn)氯丙基硅烷，有利于促進反應，減少副產(chǎn)物。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，包括以下步驟：
1)連續(xù)法合成氯丙基三甲氧基硅烷：將氯丙基三氯硅烷2100kg和160kg的甲醇，在預混罐內(nèi)預混合，混合均勻后，通過噴淋器噴淋到反應柱中，在反應柱的下部，通入176kg的甲醇，控制溫度在60℃，使甲醇以蒸汽的狀態(tài)在反應柱中和剩余的氯丙基三氯硅烷反應，反應柱溫度控制在50℃，反應柱頂部的冷凝器控制冷凝，防止物料被真空抽走，真空度控制在400mmHg，生成的氯化氫氣體，通過尾部的水吸收吸收，成高濃度的鹽酸作為副產(chǎn)物，合成液經(jīng)過精餾得到氯丙基三甲氧基硅烷1900kg，含量99％；
2)N-咪唑丙基三甲氧基硅烷的合成：在5L反應釜中加入1000g的四氫呋喃，然后加入270g的甲醇鈉，溫度控制在40℃，將340g的咪唑分10批加入到體系中，體系放熱，每批間隔2分鐘，保持溫度不變，加料完成后，繼續(xù)反應1h，升溫到60℃，然后將995g氯丙基三甲氧基硅烷滴加到反應釜中，滴加時間4h，溫度升高到90℃，滴加結(jié)束后反應2h，停止反應，過濾得到合成液2100g，減壓蒸餾，得到N-咪唑丙基三甲氧基硅烷1030g，收率90％。
實施例2
本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，包括以下步驟：
1)連續(xù)法合成氯丙基硅氧烷：將氯丙基三氯硅烷2100kg和230kg的乙醇，在預混罐內(nèi)預混合，混合均勻后，通過噴淋器噴淋到反應柱中，在反應柱的下部，通入氯丙基三氯硅烷253kg的乙醇，控制溫度在90℃，使甲醇以蒸汽的狀態(tài)在反應柱中和剩余的氯丙基三氯硅烷反應，反應柱溫度控制在80℃，反應柱頂部的冷凝器控制冷凝，防止物料被真空抽走，真空度控制在600mmHg，生成的氯化氫氣體，通過尾部的水吸收吸收，成高濃度的鹽酸作為副產(chǎn)物，合成液經(jīng)過精餾得到氯丙基三乙氧基硅烷2200kg，含量99％；
2)N-咪唑丙基三乙氧基硅烷的合成：在5L反應釜中加入1000g的四氫呋喃，然后加入340g的乙醇鈉，溫度控制在20℃，將340g的咪唑分10批加入到體系中，每批間隔2分鐘，保持溫度不變，加料完成后，繼續(xù)反應1h，升溫到100℃，然后將1200g氯丙基三乙氧基硅烷滴加到反應釜中，滴加時間2h，溫度升高到120℃，滴加結(jié)束后反應1h，停止反應，過濾得到2400g合成液，減壓蒸餾，得到N-咪唑丙基三乙氧基硅烷1180g，產(chǎn)率88％。
實施例3
本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，包括以下步驟：
N-(2-甲基咪唑)丙基三甲氧基硅烷的合成：在5L反應釜中加入1000g的四氫呋喃，加入270g的甲醇鈉，溫度控制在30℃，將410g的2-甲基咪唑分10批加入到體系中，每批間隔2分鐘，保持溫度不變，加料完成后，繼續(xù)反應2h，升溫到80℃，然后將995g氯丙基三甲氧基硅烷(實施例1中所得)滴加到反應釜中，滴加時間3h，溫度升高到100℃，滴加結(jié)束后反應1.5h，停止反應，過濾得到合成液2200g，減壓蒸餾，得到1085g的N-(2-甲基咪唑)丙基三甲氧基硅烷，產(chǎn)率84％。
實施例4
本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，包括以下步驟：
N-(2-丁基咪唑)丙基三甲氧基硅烷的合成：在5L反應釜中加入1000g的甲醇，加入270g的甲醇鈉，溫度控制在40℃，將620g的2-丁基咪唑分10批加入到體系中，每批間隔5分鐘，保持溫度不變，加料完成后，升溫到90℃，繼續(xù)反應1h，然后將995g氯丙基三甲氧基硅烷(實施例2中所得)滴加到反應釜中，滴加時間2h，溫度升高到110℃，滴加結(jié)束后反應1h，停止反應，過濾得到合成液，減壓蒸餾，得到850g的N-(2-乙基咪唑)丙基三甲氧基硅烷，收率達到60％。
實例5
本發(fā)明硅基咪唑類環(huán)氧樹脂固化劑的合成工藝，包括以下步驟：
N-咪唑丙基三甲氧基硅烷的合成：在5L反應釜中加入1400g的甲苯，然后加入120g的氫化鈉，溫度控制在20℃，將340g的咪唑分10批加入到體系中，每批間隔5分鐘，保持溫度不變，加料完成后，升溫到110℃，繼續(xù)反應1h，然后將995g氯丙基三甲氧基硅烷(實施例1中所得)滴加到反應釜中，滴加時間4h，溫度升高到120℃，滴加結(jié)束后反應1h，停止反應，過濾得到合成液，減壓蒸餾，得到920g的N-咪唑丙基三甲氧基硅烷，收率80％。