双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物的制备新工艺

背景技术

双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物是一种重要的有机硅偶联剂，广泛用于橡胶、塑料、涂料、胶黏剂及复合材料等领域的表面改性与界面增强。其分子结构中同时含有可水解的三乙氧基硅烷基团和可与有机材料形成共价键的二硫键，具有良好的双亲特性。三乙氧基硅烷基团在水解后可以与无机材料如二氧化硅、玻璃纤维、金属氧化物等表面的羟基发生缩合反应，形成稳定的硅氧键，而二硫键能够在橡胶硫化过程中与有机高分子链发生 交联，提高橡胶与无机填料的结合强度。尤其在绿色轮胎制造中，起到偶联内部无机与有机组分、提高轮胎的抗湿滑性能以及降低滚动阻力等作用。

双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物为淡黄色透明液体，微乙醇气味；密度1.03±0.02 g/cm³（20℃），折光1.450~1.465，闪点＞120℃；溶于甲苯、乙醇、丙酮等有机溶剂，遇水易水解；总硫含量约15.2%，无游离单质硫，加工焦烧安全性优于四硫型硅烷Si69。

在双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物的传统制备过程中，多采用有机相反应体系并依赖相转移催化剂以促进反应物在两相间的迁移与接触。然而，相转移催化剂在反应结束后往往难以彻底去除，极易残留在产物中，不仅会造成目标产物纯度下降，还会对后续分离纯化工序提出更高要求，催化剂残留还可能抑制产物的实际应用性能，导致有效产率降低，且相转移催化剂普遍具有一定的环境毒性和不可降解性，其使用过程中也会带来潜在的环境污染问题，限制了该工艺在绿色合成和规模化生产中的应用。

制备方法

一、深共晶溶剂的制备

深共晶溶剂由L‑薄荷醇与百里酚组成，其摩尔比为1：1，具体制备步骤为分别称取50.96gL‑薄荷醇和49.04g百里酚，置于200mL烧杯中，在70℃恒温电热板上以150rpm搅拌40min，直至形成均一的透明液体，趁热转移至干燥器中，在60℃下真空干燥2h，冷却密封备用。

二、双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物的制备

（1）在配有磁力搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗、球形冷凝管的1000mL四口圆底反应瓶中，加入300mL去离子水，控制反应温度为20℃，依次称取26.55g无水硫化钠水合物和3.54g硫粉加入反应瓶中，以150rpm条件下进行搅拌，反应30min；

（2）另取一200mL烧杯，称取48.4g3‑氯丙基三乙氧基硅烷和60g预先干燥的深共晶溶剂于烧杯中，在30℃下加热并缓慢搅拌10min，直至3‑氯丙基三乙氧基硅烷完全溶解，获得均一透明的混合溶液；

（3）将反应瓶温度加热至35℃，通过恒压滴液漏斗匀速将步骤（2）所获得的混合溶液滴加至反应瓶中，控制滴加时间为30min；滴加完成后将体系温度缓慢升至42℃，继续以150rpm搅拌反应1.5h，反应过程中每隔30min取少量上层有机相样品，使用正己烷稀释后进行气相色谱分析，监测3‑氯丙基三乙氧基硅烷残余质量分数，当其质量分数小于0.5%且无明显巯基硅烷中间体峰时，判定反应完成；

（4）反应结束后，停止加热，自然冷却至室温，静置20min使水相与有机相分层，取有机相层用饱和氯化钠溶液洗涤3次，每次50mL，之后使用无水硫酸钠干燥30min，过滤除去干燥剂，向滤液中加入与滤液体积相同的甲苯，在50℃、80rpm条件下减压浓缩试剂，随后在100℃，1mbar条件下采用短程减压蒸馏，得淡黄色透明液体，为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物，产量为38.88g，产率为96.05%[1]。

参考文献

[1] 日照岚星化工工业有限公司. 水相合成双-〔(三乙氧基硅)丙基〕-二硫化物的新工艺:CN202511353924.4[P]. 2025-11-18.