本發明涉及一種新型異氰酸酯基硅烷的制備方法，屬于化合物合成技術領域。
背景技術：
硅烷交聯的粘合劑和密封劑包括烷氧基硅烷封端的聚合物作為粘合劑。具有反應性烷氧基甲硅烷基的聚合物體系是早已公知的，然而市場上的硅烷封端樹脂材料多數是γ型封端，這類樹脂的活性較低，固化時需要采用有毒的錫類催化劑。α型硅烷封端則樹脂活性更高，不需要錫類催化劑也能很好的交聯固化，但是由于技術原因，α型硅烷無法進行批量生產，α型硅烷在市場上無法購買得到。
α型硅烷的制備也有一些專利文獻公開報道，如：美國專利文獻US5393910公開了一種氨基甲酸酯硅烷高溫裂解生成異氰酸酯基硅烷的方法，但是該方法在氣相條件下裂解，所需設備高度復雜，而且專利中并未具體描述異氰酸酯基甲基烷氧基硅烷的制備實例。
美國專利文獻US6008396公開了一種在裂解液存在下減壓裂解氨基甲酸酯基硅烷生產異氰酸酯基硅烷的方法，然而產物分離困難，造成了產品的最終收率較低，且只能用于生產異氰酸酯基丙基烷氧基硅烷。
通過氨基甲酸酯裂解制備異氰酸酯在行業中是公知的。
綜上所述，目前還沒有一種技術可行、簡單高效、便于推廣的異氰酸酯基硅烷的制備方法。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供一種新型異氰酸酯基硅烷的制備方法，該方法于使用特制的含錫分子篩作為裂化催化劑，選擇性更高，產品收率高。
發明概述：
本發明通過伯胺基甲基烷氧基硅烷和碳酸二烷基酯反應生成氨基甲酸酯基甲基烷氧基硅烷，然后在高溫下、催化劑的作用下裂解生成異氰酸酯基甲基烷氧基硅烷。通過不同的硅鋁源制備分子篩原粉再加入活性錫源制備含錫分子篩原粉后通過后處理制備裂化催化劑，該催化劑選擇性強，催化效率高。
發明詳述：
一種新型異氰酸酯基硅烷的制備方法，包括步驟如下：
(1)氨基烷氧基硅烷與碳酸二烷基酯在溫度30℃～80℃下反應生成氨基甲酸酯基烷氧基硅烷；
(2)氨基甲酸酯基烷氧基硅烷在催化劑的催化下裂解生成異氰酸酯基硅烷。
本發明優選的，步驟(1)氨基烷氧基硅烷與碳酸二烷基酯的質量比為：(9～15)：(6～12)，反應時間為0.5-3h。
本發明優選的，步驟(1)氨基甲酸酯基烷氧基硅烷具體制備步驟如下：
將碳酸二甲酯在磁力攪拌下加入甲醇鈉的甲醇溶液中攪拌均勻，然后滴加氨甲基甲基二甲氧基硅烷，氨基烷氧基硅烷與碳酸二烷基酯的質量比為：(9～15)：(6～12)，滴加結束后升溫至50℃～70℃后反應時間0.5-3h，用氯化銨的甲醇溶液中和所得產物，過濾、減壓蒸餾制得氨基甲酸酯基烷氧基硅烷；甲醇鈉的甲醇溶液中甲醇鈉質量含量為20～40％，甲醇鈉的甲醇溶液的加入量與碳酸二甲酯的質量比為：(1～3)：(80～100)。
本發明優選的，步驟(1)中，所述氨基烷氧基硅烷結構通式如下所示：
OCN-A1-Si(R1)x(OR2)3-x
其中，x是0、1或2，R1是亞甲基殘基。
本發明優選的，步驟(1)中，所述碳酸二烷基酯選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯或碳酸二異丙酯其中一種或任意兩種以上混合。
本發明優選的，步驟(2)中，所述催化劑為含錫分子篩。
進一步優選的，所述含錫分子篩的Na：Al：Si：O的摩爾比為1：(1～4)：(1～3)：(1～8)。
進一步優選的，所述含錫分子篩中錫含量為含錫分子篩的10～65％，以摩爾量計。
本發明優選的，步驟(2)中，所述含錫分子篩為含錫分子篩原粉在硅烷下進行處理得到，所述硅烷為氨基硅烷，所述的氨基硅烷選自氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨甲基三甲氧基硅烷、氨甲基三乙氧基硅烷、氨甲基甲基二甲氧基硅烷、氨甲基甲基二乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷其中一種或任意兩種以上混合。
進一步優選的，含錫分子篩的具體處理方法為，將分子篩原粉在質量含量10％的氨基硅烷的異丙醇溶液中室溫下混合反應3～5h。
本發明優選的，所述含錫分子篩原粉的錫源為氯化亞錫，分子篩原粉的Si源為硅酸鈉和/或正硅酸乙酯；Al源為氯化鋁、氫氧化鋁或偏鋁酸鈉中任意兩種以上混合。
含錫分子篩原粉為現有技術，可市場購得。
本發明優選的，步驟(2)中，氨基甲酸酯基烷氧基硅烷的裂解溫度為100℃～500℃，優選裂解溫度為150℃～300℃，更優選裂解溫度為180℃～250℃。
本發明優選的，步驟(2)中，所述催化劑的加入量為氨基甲酸酯基烷氧基硅烷質量的0.5～3％。
本發明的有益效果：
1、本發明使用的催化劑選擇性高，原料轉化率高，產物收率高。
2、本發明制得的異氰酸酯基硅烷可用于改性硅烷樹脂的生產，提高強度和降低粘度。
3、本發明制得的異氰酸酯基硅烷可以極大的降低樹脂粘度，因此可以加入更多的填料，降低調膠成本，同時增加機械性能，且提高樹脂活性，有助于降低錫類催化劑的用量。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明，但不限于此。
一種新型異氰酸酯基硅烷的制備方法，包括步驟如下：
(1)氨基甲酸酯基硅烷的制備：
將90g碳酸二甲酯加入至500ml帶磁力攪拌的四口瓶中，加入2g30％甲醇鈉的甲醇溶液，然后將135g氨甲基甲基二甲氧基硅烷在30min內滴加如四口瓶中，反應溫度控制在30℃。滴加結束后升溫至70℃后繼續反應1h后用氯化銨的甲醇溶液中和所得產物，過濾、減壓蒸餾所得濾液得185g產物，收率為95.8％。
(2)異氰酸酯基硅烷制備
含錫分子篩原粉a：
a)將30gCTAB溶于200g去離子水中待用。
b)將125g Na2SiO3·9H2O溶于200g去離子水中備用。
c)將60g SnCl22H2O溶于45g水中備用。
d)將50g NaAlO2溶于200g去離子水中備用。
e)將CTAB溶液加入至1000mlSUS304不銹鋼材質容器中，開動高速分散，分散盤線速度為8.6m/s。然后依次加入硅酸鈉溶液、偏鋁酸鈉溶液和氯化亞錫溶液。常溫下分散45min后倒入高壓晶化釜，100℃下晶化8h。通過離心機離心將所得固體在馬弗爐里，550℃下煅燒6h得含錫分子篩原粉a。
催化劑a的制備：
取30g上述分子篩原粉a加入至200g10％氨丙基三甲氧基硅烷的異丙醇溶液，加熱回流2h后過濾得固體，120℃下干燥12h備用。
將200g氨基甲酸酯基甲基甲基二甲氧基硅烷加入至帶加熱和帶磁力攪拌器的500ml四口瓶中，加入2g催化劑a，迅速加熱至150℃，繼續反應3h后升溫，經GC檢測，氨基甲酸酯甲基甲基二甲氧基硅烷轉化率100％，催化劑選擇性98％，收集：155～160℃餾分160g，純度99％，收率為95.5％。
實施例2、
一種新型異氰酸酯基硅烷的制備方法，包括步驟如下：
(1)氨基甲酸酯基硅烷的制備：
將90g碳酸二甲酯加入至500ml帶磁力攪拌的四口瓶中，加入2g30％甲醇鈉的甲醇溶液，然后將135g氨甲基甲基二甲氧基硅烷在30min內滴加如四口瓶中，反應溫度控制在30℃。滴加結束后升溫至70℃后繼續反應1h后用氯化銨的甲醇溶液中和所得產物，過濾、減壓蒸餾所得濾液得185g產物，收率為95.8％。
(2)異氰酸酯基硅烷制備
含錫分子篩原粉b：
a)將15gCTAB溶于150g去離子水中待用。
b)將8.5gNaOH溶于20g去離子水中備用。
c)將71.6g SnCl22H2O溶于59.6g水中備用。
d)將26g NaAlO2溶于200g去離子水中備用。
e)將CTAB溶液加入至1000mlSUS304不銹鋼材質容器中，開動高速分散，分散盤線速度為8.6m/s。然后依次加入氫氧化鈉溶液、110g正硅酸乙酯、偏鋁酸鈉溶液和氯化亞錫溶液。常溫下分散45min后倒入高壓晶化釜，80℃下晶化8h。通過離心機離心將所得固體在馬弗爐里，550℃下煅燒6h得含錫分子篩原粉b。
催化劑b的制備：
取30g上述分子篩原粉b加入至200g10％N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的異丙醇溶液，加熱回流2h后過濾得固體，120℃下干燥12h備用。
將200g氨基甲酸酯基甲基甲基二甲氧基硅烷加入至帶加熱和帶磁力攪拌器的500ml四口瓶中，加入1g催化劑b，迅速加熱至150℃，繼續反應3h后升溫，底物GC檢測氨基甲酸酯基甲基甲基二甲氧基硅烷轉化率100％，催化劑選擇性99.2％，收集：155～160℃餾分155g，純度99％，收率為93％。
對比實施案例：
將200g氨基甲酸酯基甲基甲基二甲氧基硅烷加入至帶加熱和磁力攪拌器的500ml四口瓶中，迅速加熱至150℃，在此溫度下反應3h，經GC檢測，氨基甲酸酯基甲基甲基二甲氧基硅烷的轉化率為65％，選擇性62％，收集155～160℃餾分70.5g，純度99％，收率：41.9％。
上述實施例僅是實例性質的。對于本領域的技術人員，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變性，本發明的范圍又所附權利要求及其等同物限定。