[发明专利]用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法

说明书

本发明涉及用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法，其中以步骤A)‑D)的顺序A)在碱性催化剂存在下，使烷氧基硅烷基(环)烷基胺与碳酸二烷基酯反应，得到烷氧基硅烷基(环)烷基氨基甲酸酯，B)同时或相继地随后使催化剂失活，以及除去低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物，C)将B)后得到的烷氧基硅烷基(环)烷基氨基甲酸酯热裂解，释放含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，并留下底部材料，和D)将含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物彼此分离并与底部材料分离并收集，其中所述工艺方案至少连续进行步骤C）至D）。

本发明涉及用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法。

含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯可以作为杂官能单元（Bausteine）在多方面使用，并且可以例如用于涂层、密封剂、粘合剂和弹性体材料中，但不限于这些应用领域。

用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法是已知的。例如，它们可以通过在叔胺存在下的烷氧基硅烷基烷基胺与光气的反应来获得(DE 35 44 601 C2, US 9,309,271 B2)，但是其中除了光气的毒性以外含氯副产物和盐的形成也是不利的。

或者，通过在贵金属催化剂存在下含有烯烃基团的异氰酸酯的氢化硅烷化，也可以获得含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯(EP 0 709 392 B1)。这里的缺点通常是选择性不足和催化剂需求高。

另一途径通过卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐的反应形成烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，并且随后热裂解该氨基甲酸酯，释放相应的异氰酸酯，产生含有烷氧基硅烷的异氰酸酯 (US 3,821,218 A, US 3,598,852 A, DE 35 24 215 A1)。这里的缺点是形成大量的盐并且需要使用溶剂，其中通常必须使用二甲基甲酰胺。

US 5,218,133 A描述了一条用于制备烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯的途径，其避免了化学计量量的盐的干扰性形成。为此，使烷氧基硅烷基烷基胺在碱性催化剂存在下，特别是碱金属醇盐存在下，与碳酸烷基酯反应，然后中和反应混合物。

或者，反应混合物中碱性催化剂的失活也可以用含有卤素的中和剂来进行(WO2007/037817 A2)。然而，这在下文所述的裂解反应中具有产生强腐蚀性的含有卤素的物质和中和产物的缺点，这对反应器材料提出了非常高的要求，并因此提高了投资成本和维护成本。

US 5,393,910 A描述了一种用于在气相中在高温下热裂解优选根据US 5,218,133 A制备的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯的方法。该方法的缺点是需要耐高温的且因此成本高的特殊设备。此外，在没有具体提及硅烷基异氰酸酯的专利中，报道了所需的高温导致反应器焦化。这是不利的，因为装置的可使用性受到损害。

替代在气相中的氨基甲酸酯裂解，含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的热诱导释放也可以稀释在惰性溶剂中进行(参见US 5,886,205 A，US 6,008,396 A)。在此，将烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯加入惰性溶剂中并选择如此高的溶剂温度，以至于一方面促进氨基甲酸酯裂解，但另一方面尽可能避免不希望的副反应。US 5,886,205 A公开了，对于该可间歇或连续进行的反应，pH值小于8，温度不高于350℃和催化剂包含至少一种选自Sn、Sb、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Ti 和Pb的金属或至少一种包含所述金属的金属化合物。缺点是，与气相裂解相比需要的用于溶剂纯化的花费和不可避免的溶剂损失。

US 9,663,539 B2记载了一种用于制备并随后热裂解烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯的方法，目的是获得具有高储存稳定性的浅色的含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯。公开了一种用于制备异氰酸根合有机硅烷的方法，其中

a) 在碱性催化剂存在下，使氨基有机硅烷与有机碳酸酯反应，生成甲硅烷基有机氨基甲酸酯，

b) 用有机羧酸将混合物的pH值调节至大于或等于6.0的pH值，

c) 在80-130℃的温度下汽提所得到的混合物，以分离所形成的醇，并且以调节碳酸酯含量小于约5.0重量％，