一种双(n-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法
阅读说明：本技术 一种双(n-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法 (Preparation method of bis (N-methylbenzamide) ethoxymethylsilane ) 是由 王伟 李冲合 徐建清 陈嘉华 金涵 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及硅烷交联剂技术领域,为了克服现有双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷制备方法副产物多、产率低、不易分离提纯、生产耗能较高的不足,提供一种双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法。通过使用甲基二氯氢硅作为起始原料,先后与N-甲基苯甲酰胺、乙醇一锅法反应得到双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷,得到的双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷纯度高、产率高、易分离纯化,且生产耗能少,得到的铵盐还可回收利用,产生的三废少,原子利用率高。(The invention relates to the technical field of silane cross-linking agents, and provides a preparation method of bis (N-methylbenzamide) ethoxy methylsilane in order to overcome the defects of the existing preparation method of bis (N-methylbenzamide) ethoxy methylsilane, such as more byproducts, low yield, difficulty in separation and purification, and high production energy consumption. The method comprises the steps of using methyl dichlorosilane as a starting raw material, reacting with N-methylbenzamide and ethanol in sequence in a one-pot method to obtain bis (N-methylbenzamide) ethoxymethylsilane, wherein the obtained bis (N-methylbenzamide) ethoxymethylsilane is high in purity, high in yield, easy to separate and purify, low in production energy consumption, recyclable in obtained ammonium salt, less in three wastes and high in atom utilization rate.)
技术领域
本发明涉及硅烷交联剂技术领域，尤其涉及一种双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法。
背景技术
室温硫化硅橡胶是属于高新材料，这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热即可就地固化，使用极其方便。因此，一问世就迅速成为整个有机硅产品的一个重要组成部分，在建筑、装饰、汽车、电子、太阳能等各行业得到广泛应用，并且不断开发其新用途。室温硫化硅橡胶有多个体系。常见的有以酮肟基硅烷为交联剂的脱酮肟型体系，以酰氧基硅烷为交联剂的脱酸型体系，以烷氧基硅烷为交联剂的脱醇型体系，以异丙烯氧基硅烷为交联剂的脱丙酮型体系。上述各体系各有特点，有其各种使用范围。
低模量硅橡胶因其低应力、高伸长率而应用与大形变场所、宽接缝场所，向机场跑道、地铁站接缝、楼顶屋面大接缝、集装箱装配以及日用品等。近年来，随着装配式建筑的发展，对低模量硅橡胶的需求更是迅速增长。
市场上制备低模量硅橡胶常采用高粘度107基胶、二官能团酮肟型交联剂、苯基三丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二（N甲基乙酰胺）基硅烷等作为原料。采用上述方法制备的硅橡胶各有缺点，如消粘慢、粘结性差、模量不够低、相对伸长率不够高等缺点。
采用双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷制备RTV硅橡胶，具有固化快、模量低、伸长率非常高、与各种基材（包括各种金属、涂层表面等）粘结性好、耐高低温性好、防水性好等优点，是一种综合性能非常优异的硅橡胶。开发一种高品质双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法，具有重要的研究意义。
现有技术中，常采用甲基三氯硅烷与乙醇进行不完全的酯化反应，得到甲基乙氧基二氯硅烷、甲基二乙氧基氯硅烷、甲基三乙氧基硅烷的混合物，然后通过提纯得到甲基乙氧基二氯硅烷，再用甲基乙氧基二氯硅烷与N-甲基苯甲酰胺进行反应得到双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷，其不足之处在于，产率低，副产物较多，不易分离提纯。
中国专利公开号CN202010037461.1，公开了一种双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法，包括以下步骤：（1）以甲基三氯硅烷和甲基三乙氧基硅烷为原料，加入催化剂，在惰性气体保护下，加热反应，过滤、精馏，得到甲基乙氧基二氯硅烷；（2）将N-甲基苯甲酰胺和有机溶剂混合均匀，加热条件下进行反应，边通氨气，边加入步骤（1）得到的甲基乙氧基二氯硅烷，继续反应，过滤，蒸馏，即得双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷。其不足之处在于，该工艺中间体需纯化分离，增加了反应步骤，且两步反应温度较高，能耗较大。
发明内容
本发明是为了克服现有双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷制备方法副产物多、产率低、不易分离提纯、生产耗能较高的不足，提供一种副产物少、产率高、易分离纯化、生产能耗较低的一种双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法，包括以下步骤：
A. 将N-甲基苯甲酰胺滴加到甲基二氯氢硅溶液中，加热，加入缚酸剂，反应得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.向步骤A中间产物体系中加入催化剂、乙醇继续反应，分离得双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷。
本发明的方法以一锅法完成双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备，无需分离纯化中间产物，先用N-甲基苯甲酰胺与甲基二氯氢硅形成Si-N键得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷，再使用乙醇在催化剂作用下完成乙氧基对Si原子上H的取代，反应简单易行，所需条件也相对温和，具有副产物少易分离，产率高的优点。
作为优选，步骤A中，N-甲基苯甲酰胺与甲基二氯氢硅的摩尔比为2~2.3:1。
作为优选，步骤A中，甲基二氯氢硅溶液的溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚中的至少一种；缚酸剂为氨。
选用氨作为缚酸剂，对反应完成后的铵盐容易进行分离，并可作为化肥原料再利用，且不会有废水的产生。
作为优选，步骤A中，氨与甲基二氯氢硅的摩尔比为2~2.4:1。
作为优选，步骤A中，反应温度为60~120℃，反应时间为1~3h。
作为优选，步骤B中，催化剂为具有脱氢作用的金属或分子筛催化剂，活性成分包含硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的至少一种，催化剂与甲基二氯氢硅的摩尔比为0.005~0.1%。
作为优选，步骤B中，乙醇与甲基二氯氢硅的摩尔比为0.95~1.05:1。
作为优选，步骤B中，反应温度为50~80℃，反应时间为3~5h。
由于采用以上的技术方案，本发明具有这样的有益效果：本发明通过以甲基二氯氢硅作为起始原料，先后与N-甲基苯甲酰胺、乙醇反应得到双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷，得到的双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷纯度高、产率高、易分离纯化，且生产耗能少，得到的铵盐还可回收利用，产生的三废少，原子利用率高。
附图说明
图1是本发明的反应方程式。
图2是本发明实施例1双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的气相色谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷的制备方法，反应方程式如图1所示，包括以下步骤：
A. 将甲基二氯氢硅摩尔量2~2.3倍的N-甲基苯甲酰胺溶液加入搪玻璃釜内，加热至60~120℃，通入甲基二氯氢硅摩尔量2~2.4倍的氨气循环，滴加甲基二氯氢硅反应，反应1~3h，反应得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.控制釜内温度40~80℃，关闭氨气循环，排空尾气，向步骤A中间产物体系中加入氯化镍催化剂，加入与甲基二氯氢硅等摩尔量的乙醇继续反应，保持釜内恒压，继续反应3~5h，过滤反应液，滤液真空蒸馏分离溶剂，得到双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷。
实施例1
A. 将1000kg的N-甲基苯甲酰胺加入3000L搪玻璃釜内，加入1000L的甲苯，置换氮气，搅拌加热至60℃，以12.2kg/hr的速度通入120kg氨气，开启氨气循环机循环，以40kg/h的速度滴加甲基二氯氢硅380kg反应，滴加完毕反应3h，得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.控制釜内温度50℃，关闭氨气循环，排空尾气，向步骤A中间产物体系中加入100g氯化镍催化剂，滴加153kg乙醇继续反应，保持釜内恒压，继续反应5h后过滤反应液，滤渣外运，将滤液真空蒸馏分离出石油醚，得到1130kg双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷，由图2可见，产物峰面积积分比94.9%，收率为91.5%，其中除溶剂峰外，杂质峰的峰高和峰面积都相对偏小。
实施例2
A. 将1000kg的N-甲基苯甲酰胺加入3000L搪玻璃釜内，加入1000L的120#石油醚，置换氮气，搅拌加热至120℃，以12.2kg/hr的速度通入120kg氨气，开启氨气循环机循环，以40kg/h的速度滴加甲基二氯氢硅380kg反应，滴加完毕反应1h，得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.控制釜内温度80℃，关闭氨气循环，排空尾气，向步骤A中间产物体系中加入100g氯化镍催化剂，滴加153kg乙醇继续反应，保持釜内恒压，继续反应3h后过滤反应液，滤渣外运，将滤液真空蒸馏分离出石油醚，得到1135kg双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷，产物峰面积积分比为94.8%，收率为91.5%。
实施例3
A. 将1000kg的N-甲基苯甲酰胺加入3000L搪玻璃釜内，加入1000L的二甲苯，置换氮气，搅拌加热至90℃，以12.2kg/hr的速度通入120kg氨气，开启氨气循环机循环，以40kg/h的速度滴加甲基二氯氢硅380kg反应，滴加完毕反应2h，得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.控制釜内温度80℃，关闭氨气循环，排空尾气，向步骤A中间产物体系中加入100g氯化镍催化剂，滴加153kg乙醇继续反应，保持釜内恒压，继续反应4h后过滤反应液，滤渣外运，将滤液真空蒸馏分离出石油醚，得到1140kg双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷，产物峰面积积分比为95.5%，收率为92.5%。
对比例1
与实施例1相比，对比例1在步骤B中的反应温度稳定在40℃。
A. 将1000kg的N-甲基苯甲酰胺加入3000L搪玻璃釜内，加入1000L的甲苯，置换氮气，搅拌加热至60℃，以12.2kg/hr的速度通入120kg氨气，开启氨气循环机循环，以40kg/h的速度滴加甲基二氯氢硅380kg反应，滴加完毕反应3h，得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.控制釜内温度40℃，关闭氨气循环，排空尾气，向步骤A中间产物体系中加入100g氯化镍催化剂，滴加153kg乙醇继续反应，保持釜内恒压，继续反应5h后过滤反应液，滤渣外运，将滤液真空蒸馏分离出石油醚，得到1100kg双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷粗品，其中16.3%为双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷，目标产物峰面积积分比为78.9%，收率为73.6%。
对比例2
与实施例1相比，对比例2的步骤A中反应温度控制为40℃
A. 将1000kg的N-甲基苯甲酰胺加入3000L搪玻璃釜内，加入1000L的甲苯，置换氮气，搅拌加热至40℃，以12.2kg/hr的速度通入120kg氨气，开启氨气循环机循环，以40kg/h的速度滴加甲基二氯氢硅380kg反应，滴加完毕反应3h，得到中间产物双(N-甲基苯甲酰胺)甲基氢硅烷；
B.控制釜内温度50℃，关闭氨气循环，排空尾气，向步骤A中间产物体系中加入100g氯化镍催化剂，滴加153kg乙醇继续反应，保持釜内恒压，继续反应5h后过滤反应液，滤渣外运，将滤液真空蒸馏分离出石油醚，得到1130kg双(N-甲基苯甲酰胺)乙氧基甲基硅烷粗品，产物峰面积积分比为58.7%，收率为56.6%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。