[发明专利]有机硅化合物

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅化合物、其制备工艺及其在橡胶混合物中的用途。

背景技术

已知含硫的有机硅化合物，例如3-巯醇基丙基三甲氧基硅烷或者双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷，可在含氧化填料的橡胶混合物中用作硅烷助粘剂或增强剂，而这种橡胶混合物可用于汽车轮胎的外胎胎面和其它组分(DE 2 141 159，DE 2 212 239，US 3 978 103，US 4 048206)。

此外也知道，含硫的硅烷助粘剂可以用于制备密封组合物、金属浇注的浇注模具、油漆和防护涂料膜、粘结剂、含有氧化物填料组分的沥青混合物和塑料、固定无机载体材料上的活性化合物和官能单位如固定均相催化剂和酶、固定床催化剂以及用于液相色谱。

从EP 0 969 033中可知，对于硫官能有机硅烷，若其每个硅单位上具有多于一个的多硫烷官能团，则因其可以形成聚合或低聚的结构，而可改善橡胶混合物的性质，因为其偶联增加。然而，这样所硅烷具有缺点，其在制备时需要烯烃的二氯化物作为原料，如3，4-二氯丁烯，而这种原料不能进行大规模地工业供应。

3-氯丙基三氯硅烷是制备有机功能化硅烷的起始原料，如3-巯醇基丙基三甲氧基硅烷或者双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷，它被大量需要，而在制备这种原料本身的过程中，由于不需要的副反应而形成了丙基三氯硅烷(PTS)(见EP 0 519 181)。这种副反应额外地消耗了三氯硅烷，而三氯硅烷目前是稀缺原料，从而使得上述制备助粘剂的方法非常昂贵。

已知的有机硅化合物作为起始原料时的缺点是价格昂贵，或者形成副产物，如丙基三氯硅烷。

发明内容

本发明的目的是开发用于橡胶的新型助粘剂，这种助粘剂是基于副产物丙基三氯硅烷。

本发明提供的有机硅化合物，特征在于其对应于通式I：式中，R′、R″、R彼此独立地表示1～4个碳原子的烷氧基、1～4个碳

原子的卤代烷氧基或者Cl，

Y表示H或Cl，

x＝0～6，以及

n＝0～30。

通式(I)中“......”表示可以与C₃H₅(Y)基团中的三个碳原子中任意一个结合的化学键，而五个氢原子和基团Y则占据其它空的键。

本发明也涉及一种制备通式I所示有机硅化合物的方法，其特征在于，将通式(II)所示的化合物或其混合物与MSH、M₂S_z或与M₂S/S反应：式中，M是铵离子或金属离子如钠离子或钾离子，z的统计平均值在2至6之间，R′、R″、R、Y和“......”的含义与通式I中相同。

在本发明方法的一个实施方案中，反应可以在溶剂中进行，优选在惰性溶剂或其混合物中进行，如芳香溶剂，象氯苯等；卤化烃，象氯仿或二氯乙烷等；醚，象二异丙醚、叔丁基甲基醚、四氢呋喃或二乙醚等；乙腈；羧酸酯，象乙酸乙酯、乙酸甲酯或乙酸异丙酯等；醇，象甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇或叔丁醇等。

反应温度可以在20℃～150℃，优选在30℃～100℃，更优选在55℃～85℃。

反应可任选第在催化条件下进行，反应压力可为常压或最高超过常压6巴。

通式(II)所示的化合物可以加入到MSH、M₂S/S或M₂S_z在溶剂中的悬浮液中。

反应时间可以长达24小时，优选1～8小时。

反应结束后，形成的沉淀物可以滤出，溶剂可以除去。

本发明通式I所示的化合物可以是透明的、黄色的或红色的液体。

在优选的实施方案中，可以用乙醇作溶剂。反应优选在无水条件下进行，也即除去水分。可以使用预先干燥的溶剂，如分析纯的乙醇等。

化合物MSH、M₂S_z或M₂S/S中的金属离子优选为钠离子。

在JP 722 8588、US 54 05 985和US 54 66 848中已经描述了硫化的方法。该反应可以在催化下进行。此处所用的催化剂的量可为催化量或按化学计量。

通式(II)所示的化合物和/或其混合物可以由通式(III)所示化合物的混合物经适当的反应(如烷氧化合物经醇解反应、卤代烷氧化合物经与卤代醇的反应)制得：式中，Y和“......”的含义同上。