一種己內酰胺基硅烷及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及有機合成技術領域，更具體地說，涉及一種己內酰胺基硅烷及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 硅烷廣泛應用于微電子、光電子工業，用于制造太陽電池、平板顯示器、玻璃和鋼 鐵鍍層，并且是迄今世界上唯一的大規模生產粒狀高純度硅的中間產物。硅烷的高科技應 用還在不斷出現，包括用于制造先進陶瓷、復合材料、功能材料、生物材料、高能材料等等， 成為許多新技術、新材料、新器件的基礎。
[0003] 聚酰胺俗稱尼龍(Nylon)，英文名稱Polyamid eP，它是大分子主鏈重復單元中含 有酰胺基團的高聚物的總稱。聚酰胺可由內酸胺開環聚合制得，也可由二元胺與二元酸縮 聚等得到的。是美國DuPont公司最先開發用于纖維的樹脂，于1939年實現工業化。20世紀50 年代開始開發和生產注塑制品，以取代金屬滿足下游工業制品輕量化、降低成本的要求。PA 具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性，且摩擦 系數低，有一定的阻燃性，易于加工，適于用玻璃纖維和其它填料填充增強改性，提高性能 和擴大應用范圍。
[0004] 在聚酰胺中添加硅烷是常見的一種方法，目前聚酰胺樹脂中常用的硅烷為氨基硅 烷，氨基可以有伯、仲、叔三種類別，在對于反應不活潑的體系中，不能選擇伯氨的類型，只 有選擇仲氨或叔氨，但是這兩種氨在聚酰胺中的相容性有一定的缺陷，同時樹脂強度的提 升幅度有一定的局限性，在國內尚沒有對此進行改進的方案。
【發明內容】
[0005] 1.要解決的技術問題
[0006] 針對現有技術中存在的產品強度低、相容性差的問題，本發明提供了一種己內酰 胺基硅烷及其制備方法，它具有樹脂產品強度高、與聚酰胺樹脂相容性好的優點。
[0007] 2.技術方案
[0008] 本發明的目的通過以下技術方案實現。
[0009] -種己內酰胺基硅烷，其結構式如下：
[0011] 其中，Rl、R2或R3分別選自甲基、甲氧基、乙氧基中的任意一種。
[0012] 上述所述的己內酰胺基硅烷的制備方法，步驟如下：
[0013] (1)向反應器中加入己內酰胺、含有30%質量分數甲醇鈉的甲醇溶液和苯，三者的 質量比為（56-75): (90-120): (220-310)，將三者混合物于50-90°C下攪拌，時間2-24h，攪拌 反應結束后，反應液降溫冷卻，最后經過濾獲得固體鹽，將固體鹽干燥獲得己內酰胺鈉鹽；
[0014] 反應式如下：
[0016] (2)向反應器中加入步驟（1)制備的己內酰胺鈉鹽，將其與有機溶劑、氯丙基硅烷 和相轉移催化劑混合攪拌，己內酰胺鈉鹽、有機溶劑、氯丙基硅烷和相轉移催化劑的質量比 為(450-680): (650-1150): (15-18): (1500-1900)，在 100-150°C下反應3h，反應結束后降溫 冷卻至室溫;反應式如下：
[0018] (3)隨后反應液過濾，提取濾液；
[0019] ⑷提取的濾液繼續減壓蒸餾濾液，在真空度-〇.〇98MPa，溫度120°C的條件下，保 溫0.5h，去除有機溶劑，即得己內酰胺基硅烷。
[0020] 所述步驟(2)中的有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和二甲基亞 砜中的任意一種。
[0021] 所述氯丙基硅烷選自氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、氯丙基三異丙 氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷、氯丙基甲基二乙氧基硅烷和氯丙基甲基二異丙氧基 硅烷中的任意一種。
[0022] 所述相轉移催化劑選自四丁基溴化銨、三甲基芐基氯化銨、三辛基甲基氯化銨、十 六烷基三甲基溴化銨和三乙基芐基氯化銨中的任意一種。
[0023] 3.有益效果
[0024] 相比于現有技術，本發明的優點在于：
[0025] (1)本發明的與聚酰胺樹脂具有良好的相容性;在進行靜止后的分散中，在聚酰胺 樹脂中分散均勻，比常規產品分散均勻且分散更加快速；
[0026] (2)產品的堿性很弱，對于溫和體系的使用，本產品屬于偏中性的產品，在使用時 候穩定性好；
[0027] (3)本發明的氨基硅烷比常規的氨基硅烷與聚酰胺樹脂結合后的強度增長在20% 以上，成本低，增加強度多。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合具體的實施例，對本發明作詳細描述。
[0029] 實施例1
[0030] 為了保持物質的活潑性，同時在聚酰胺中有較好的相容性，所以本方案開發了一 種己內酰胺基硅烷，該硅烷中己內酰胺基團與聚酰胺中的結構具有良好的協同作用，對聚 酰胺樹脂強度的增加比常規的氨基硅烷更為優越。
[0031] 制造所需的己內酰胺基硅烷具體的步驟如下：
[0032] (1)在帶有攪拌裝置的三口燒瓶中加入己內酰胺56克，30%質量分數甲醇鈉的甲 醇溶液90克，苯220克，進行攪拌升溫，在50°C的條件下保溫24h，冷卻至室溫，過濾，攪拌反 應結束后，反應液降溫冷卻，最后經過濾獲得固體鹽，將固體鹽干燥獲得己內酰胺鈉鹽，備 用。
[0033] (2)在帶有回流裝置的三口燒瓶中投入上述制備的己內酰胺鈉鹽45克，氯丙基硅 烷采用氯丙基三甲氧基硅烷65克，相轉移催化劑為四丁基溴化銨1.5克，此處的有機溶劑為 N，N-二甲基甲酰胺150克，開始攪拌升溫，在100°C的條件下保溫3h，反應結束后降溫冷卻至 室溫；
[0034] (3)過濾，在制備過程中會產生副產物，去除副產物氯化鈉，提取濾液，
[0035] (4)繼續減壓蒸餾濾液，在真空度-0.098MPa，溫度120°C的條件下，保溫0.5h，去除 溶劑，燒瓶中即為己內酰胺基硅烷86.5克，收率95%。
[0036]制得的產物使用紅外光譜進行檢測，在1670CHT1位置處出現強吸收峰，為叔酰胺基 吸收峰，在3100CHT1位置處未出現吸收峰，說明當中無仲酰胺。證明所產生的產品為三個氧 基的叔酰胺，為所述化學式中的己內酰胺基硅烷。
[0037] 本產品的收率高，具有95%的收率，與聚酰胺樹脂結合后強度改進，具體方法如 下：使用兩組作為對比，第一組使用常規的氨基硅烷，本方案中采用氨基丙基三乙氧基硅 烷，使用聚酰胺60份，氨基丙基三乙氧基硅烷5份，填充劑30份，助劑5份，此處的助劑為塑化 劑。第二組采用聚酰胺60份，己內酰胺基硅烷5份，填充劑30份，助劑5份，對獲得的兩組聚酰 胺樹脂進行強度檢測，第一組抗彎強度為1.3MPa，第二組抗彎強度為1.6MPa，比第一組強度 增加了 23%。強度獲得了很大的提高。
[0038] 由于產品是中性產品，對于溫和體