背景技術(shù)

異丁基三乙氧基硅烷又稱三乙氧基異丁基硅烷，是多種硅烷偶聯(lián)劑生產(chǎn)過程中的重要中間體，還可以作為混凝土防腐硅烷浸漬劑，在混凝土長(zhǎng)期保護(hù)并防止氯離子侵蝕方面，異丁基三乙氧基硅烷處理是最經(jīng)濟(jì)的手段之一，其合理使用壽命大于30年。

現(xiàn)有技術(shù)中，異丁基三乙氧基硅烷的制備方法一般是以異丁基三氯硅烷為原料與乙醇在80～100℃、0.03MPa下發(fā)生酯化反應(yīng)得到，其反應(yīng)式為：

CH3CH(CH3)CH2SiCl3+CH3CH2OH→CH3CH(CH3)CH2Si(OCH2CH3)3+3HCl

反應(yīng)過程中乙醇分批加入，反應(yīng)時(shí)間約為6小時(shí)，反應(yīng)后在0.03MPa下回流3小時(shí)左右，總的反應(yīng)時(shí)間約為10小時(shí)以上；最后將粗產(chǎn)品經(jīng)過中和劑乙醇鈉中和后，打入精餾塔進(jìn)行精餾，制得異丁基三乙氧基硅烷。而原料異丁基三氯硅烷是由三氯硅烷和異丁烯在催化劑作用下通過硅氫加成反應(yīng)合成得到，具有實(shí)際意義的催化劑主要有氯鉑酸和其它均相鉑絡(luò)合物催化劑。此工藝需要在恒溫、恒定真空度的工藝條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)周期長(zhǎng)，能耗高，初產(chǎn)品中含有較多的氯化氫，需要使用價(jià)格比較昂貴的乙醇鈉來中和HCl，致使異丁基三乙氧基硅烷的生產(chǎn)成本高昂。

針對(duì)中和劑乙醇鈉價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，美國專利US 6150551介紹了一種使用氨氣做為中和劑來制備不含氯化物或者含微量(低于10ppm)氯化物的烷基硅氧烷的制備方法，將氯硅烷與乙醇在無水和無溶劑條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)得到含HCl的反應(yīng)混合物，在10℃～50℃下加入氨氣使HCl變成氯化氨，分離出氯化氨后得到的混合物經(jīng)蒸餾得到不含氯化物或者含微量(低于10ppm)氯化物的烷基硅氧烷。

如上所述，傳統(tǒng)的異丁基三乙氧基硅烷的制備生產(chǎn)方法存在反應(yīng)周期長(zhǎng)、催化劑價(jià)格昂貴、生產(chǎn)能耗高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂的缺點(diǎn)。目前國內(nèi)外的專利文獻(xiàn)中對(duì)異丁基三乙氧基硅烷新型的制備方法的報(bào)道較少見。

制備方法

采用鹵代異丁烷與活潑金屬反應(yīng)生成有機(jī)金屬化合物，此有機(jī)金屬化合物因金屬原子直接與碳相連形成極性共價(jià)鍵，碳為負(fù)電性端，為極強(qiáng)的路易斯堿，能從具有路易斯酸性的物質(zhì)中奪取質(zhì)子或正電性基團(tuán)，如與正硅酸乙酯反應(yīng)，能奪取Si(OCH2CH3)3，生成異丁基三乙氧基硅烷，其反應(yīng)過程為：

CH3CH(CH3)CH2X+M→CH3CH(CH3)CH2MX……………………………………………反應(yīng)式(1)

CH3CH(CH3)CH2MX+Si(OCH2CH3)4→CH3CH(CH3)CH2Si(OCH2CH3)3+CH3CH2OMX…反應(yīng)式(2)

反應(yīng)的鹵代異丁烷可為溴代異丁烷或氯代異丁烷，活潑金屬M(fèi)可為鎂、鋰或鈉中的任何一種。

上述反應(yīng)(1)和(2)可以在無水乙醚、四氫呋喃(THF)等溶劑中進(jìn)行，也可以用反應(yīng)(2)中的原料正硅酸乙酯作為反應(yīng)的溶劑，即正硅酸乙酯既是反應(yīng)原料，又作為反應(yīng)溶劑，而不使用額外溶劑，一步完成反應(yīng)。反應(yīng)式為：

CH3CH(CH3)CH2X+M+Si(OCH2CH3)4→CH3CH(CH3)CH2Si(OCH2CH3)3+CH3CH2OMX，其中X為Cl或Br；M為鎂、鋰或鈉中的任意一種。

步、以質(zhì)量克數(shù)計(jì)，取2克鎂屑和15克正硅酸乙酯加入到裝有回流裝置、攪拌裝置及N2接通裝置的反應(yīng)器中，在攪拌和通N2條件下升溫至90℃，加入1克碘粒，在1h內(nèi)滴加完10克溴代異丁烷，然后保溫回流2h；

第二步、將步得到的混合物冷卻至30℃，過濾得到濾液；

第三步、將第二步得到的濾液在4.0kPa條件下進(jìn)行蒸餾，收集100℃～102℃蒸餾餾分，得到15克異丁基三乙氧基硅烷產(chǎn)品。