[发明专利]一种含硫硅烷的合成方法

说明书

本发明提出一种含硫硅烷的合成方法，以二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、1,3‑二甲基‑2‑咪唑烷酮的一种或多种作为溶剂，在所述溶剂中分别对钠、硫进行预处理，制得钠悬浮液和硫悬浮液，向硫悬浮液中加入钠悬浮液反应制得多硫化钠，向多硫化钠中加入卤代烷基烷氧基硅烷，反应后除杂，制得含硫硅烷成品。本发明通过在所述溶剂中进行含硫硅烷的合成，不仅提高了生产中的反应效率，也避免了生产过程中杂质的引入，确保了最终产品的质量，提高了最终产品的纯度、产率及计算收率，同时也避免了钠、硫处理过程中的安全隐患及环境污染，降低了生产过程中的环保处理成本。

技术领域

本发明涉及一种含硫硅烷的合成方法。

背景技术

含硫硅烷是一种常规硅烷偶联剂，具有独特的“双亲”(指分子中同时含有亲有机和通过水解后亲无机的两种基团)官能团，主要用作轮胎橡胶的添加剂，用于改善橡胶的加工性能和使用性能，提高轮胎的抗撕裂、耐磨耗、湿地抓着力等性能。

目前，含硫硅烷的合成方法，主要是制备多硫化钠，利用多硫化钠与卤代烷基烷氧基硅烷反应得到粗品，再经系列除杂处理得到其产品。其中，多硫化钠的质量水平是影响含硫硅烷产品收率高低、质量好坏的最关键因素。

对于多硫化钠的制备，通常采用水相制备法或无水制备法；水相制备法在制备多硫化钠的过程中不可避免的会发生水解，产生有毒气体硫化氢，不仅影响最终产品的质量，而且环境污染严重，同时由于水的存在，在合成含硫硅烷的过程中会发生卤代烷氧基硅烷和目标产物的水解，产生产品收率较低，质量不稳定的问题；无水制备法主要是用硫化钠与硫磺在高温条件下反应生成无水多硫磺化钠固体，另外也有用金属钠与硫磺反应制备多硫化钠的方法。前一种方法存在的问题是：硫化钠的纯度难以保证，生产出来的多硫化钠对含硫硅烷的产品质量影响较大；多硫化钠生产过程中硫磺挥发氧化比较严重，导致产品生产质量波动大，环境污染严重。后一种方法存在的问题是：采用金属钠与硫磺反应制备的多硫化钠的品质较好，但由于金属钠很易自燃，其生产过程中的危险系数较大。

CN102875587A公开了一种利用多硫化钠合成含硫硅烷偶联剂的方法，氢氧化钠水溶液和硫磺反应得到含硫代硫酸盐的多硫化钠水溶液，然后真空抽掉其中水分，得到无水多硫化钠与硫代硫酸钠固体混合物，然后将固体混合物溶于无水乙醇中，向其中滴加卤代烷氧基硅烷，得到相应的含硫硅烷。但该申请采用的真空脱水，能耗高、耗时长，而且很难完全脱除其中水分，在合成含硫硅烷的过程中会发生硅烷水解现象，影响产品收率和质量；此外，反应产生的副产物硫代硫酸钠，不仅使得多硫化钠收率降低，影响产品收率和质量，还增加了固废处理成本。

CN103351401A公开了一种含硫硅烷偶联剂及其制备方法，包括如下步骤：1)取γ-氯丙基三氯硅烷与醇和烃基聚醚混合物、或先后与烃基聚醚和醇反应，通过脱氯化氢，制备得到γ-氯丙基烷氧基(烃基聚醚基)硅烷；2)制备多硫化钠水溶液，或多硫化钠固体；3)步骤1制备得到的γ-氯丙基烷氧基硅烷与步骤2所述的多硫化钠水溶液在相转移催化剂存在下反应，精制后得到产品含硫硅烷偶联剂；或者步骤1制备得到的γ-氯丙基烷氧基硅烷与步骤2所述的多硫化钠固体以无水乙醇作为溶剂，加热回流反应，过滤，除去溶剂后得到产品含硫硅烷偶联剂。该申请中公开了水相制备法和无水制备法生产含硫硅烷偶联剂，其中，水相制备法在制备多硫化钠的过程中不可避免的会发生水解，产生有毒气体硫化氢，不仅影响最终产品的质量，而且环境污染严重，同时由于水的存在，在合成含硫硅烷的过程中会发生卤代烷氧基硅烷和目标产物的水解，产生产品收率较低，质量不稳定的问题；而该申请在无水制备法中没有明确说明多硫化钠固体的制备工艺，因此多硫化钠的纯度及收率难以保证，对最终生产出的含硫硅烷的产品质量及产物收率影响较大；另外，该申请无论是水相制备法或是无水制备法，在制备γ-氯丙基烷氧基(烃基聚醚基)硅烷过程中均引入了烃基聚醚和醇，其中由于醚类分子易发生断链裂解，在合成含硫硅烷的过程中，会导致副反应发生，使得产品收率和产品纯度降低，不利于提高产品质量。