甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化合物制備，具體為甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，采用有機相與水形成兩相溶液，利用甲基三氯硅烷上的甲基-CH3易溶于有機溶劑而硅氯鍵溶于水層的特性，使得甲基三氯硅烷就在水層與有機層之間形成了一個反應層，甲基三氯硅烷的水解幾乎全部是在水層與有機層之間同一層進行，生成的nCH3SiO3/2形成一種網(wǎng)狀微觀；控制了水解縮合速度，使產(chǎn)物顆粒較小，而且改變了縮合產(chǎn)物結構，使制備下游產(chǎn)品甲基硅酸鈉等的反應更易進行。本發(fā)明副產(chǎn)物均能回收利用，基本無三廢排放，構成循環(huán)經(jīng)濟體系，具有良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。
【專利說明】甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化合物制備，具體為甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法。
【背景技術】
[0002]倍半硅氧烷，國內(nèi)外主要采用氯甲烷和硅粉在銅催化劑作用下直接合成的方法。該方法除生成目標產(chǎn)物(CH3)2SiCl2外，伴隨著產(chǎn)生部分副產(chǎn)物:CH3SiCl3(3?15 % )，(CH3)3SiCl (3% )，CH3HSiCl2 (I ~ 3% ), (CH3)2HSiCl (0.5% ), (CH3)4Si (0.1% ), SiCl4 的高沸物(I?6% )。其中CH3SiCl3比例最大。目前，CH3SiCl3沒有得到充分開發(fā)利用導致大量累積。由于CH3SiCl3在空氣中易水解產(chǎn)生HC1，給環(huán)境帶來巨大壓力。所以CH3SiCl3的處理與應用不僅成為制約有機硅行業(yè)發(fā)展的瓶頸，也勢必將成為引導整條產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展的關鍵。將CH3SiClJt化歧化轉化為(CH3)2SiCl2有不少研究，但相關技術尚不成熟。由CH3SiCl3制備納米氣相白炭黑雖已工業(yè)化，但工藝技術主要被國外幾家大公司壟斷。也有一些制備甲基娃樹脂，娃燒偶聯(lián)劑，制備甲基娃酸納(鐘)作為防水劑和油田鉆井穩(wěn)定劑以及制備聚甲基硅氧烷憎水劑等方面的研究。大部分產(chǎn)品的開發(fā)需要將甲基三氯硅烷轉化為固態(tài)倍半硅氧烷，CN 101906111發(fā)明的《利用甲基三氯硅烷水解制備甲基硅酸和工業(yè)鹽酸的方法》只能得到顆粒較大的絮狀聚甲基硅酸(即倍半硅氧烷)粗品。采用一甲基三氯硅烷直接與水反應，反應生成的甲基硅酸進行自縮合，形成的CH3S1v2沒有固定形態(tài)，可能是二聚、四聚，六聚，八聚等籠狀結構，即圖1所示的情況。表現(xiàn)出的水解縮合反應太劇烈，不好控制。由于絮狀聚甲基硅酸(即倍半硅氧烷)粗品籠狀結構不易被打開，且密度很小，在制備下游產(chǎn)品時漂浮在液體表面不利于充分反應。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備超細倍半硅氧烷的方法。
[0004]具體的技術方案為:甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，由以下原料按質(zhì)量比制備，去離子水:有機溶劑:甲基三氯硅烷為2?2.5: I?1.2: I?1.2 ;機溶劑為癸烷或十二烷；
[0005]包括以下步驟:
[0006](I)在反應釜中先加入去離子水，再加入有機溶劑，控制在25?40°C，攪拌形成有機-水兩相溶液；
[0007](2)向反應釜中滴加甲基三氯硅烷，控制30?50分鐘滴加完畢，滴加完畢后繼續(xù)反應45分鐘；
[0008](3)將反應料漿放出并轉入過濾機減壓抽濾，用水淋洗沉淀2?3次；
[0009](4)沉淀物轉入100°C恒溫烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固體粉末。
[0010]優(yōu)選方案為，去離子水:有機溶劑:甲基三氯硅烷為2: I: I溫度保持25°C。
[0011]抽濾的混合濾液泵入反應釜重復利用，當濾液中水相氯化氫濃度達30%左右時，靜止分離出下層水相作為工業(yè)濃鹽酸儲存銷售。洗滌濾液水分離出濃鹽酸后的按初始比例作為水相補充到有機相中混合泵入反應釜循環(huán)使用。
[0012]反應產(chǎn)生的氯化氫氣體由反應釜頂部收集回到有機硅單體生產(chǎn)源頭制備氯甲烷，或另作他用。
[0013]本發(fā)明甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法的反應式是:
[0014]CH3SiCl3+3H20 = CH3Si (OH) 3
[0015]nCH3Si (OH) 3 — nCH3Si03/2+H20
[0016]本發(fā)明提供的甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，采用有機相與水形成兩相溶液，利用甲基三氯硅烷上的甲基(-CH3)易溶于有機溶劑而硅氯鍵溶于水層的特性，即及相似相容原理，使得甲基三氯硅烷在水層與有機層之間形成了一個反應層，如圖2所示，甲基三氯硅烷發(fā)生的水解反應只在相界面進行。甲基三氯硅烷的水解幾乎全部是在水層與有機層之間同一層進行的，所以自縮合反應也都是由處于同一層的甲基硅酸之間相互進行，這樣就使生成的nCH3Si03/2形成一種網(wǎng)狀微觀結構而不是如圖1的籠狀結構。這不僅控制了水解縮合速度，使產(chǎn)物顆粒較小，而且改變了縮合產(chǎn)物結構，使制備下游產(chǎn)品甲基硅酸鈉等的反應更易進行。本發(fā)明副產(chǎn)物均能回收利用，基本無三廢排放，構成循環(huán)經(jīng)濟體系，具有良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術的(CH3S1v2)n籠狀結構；
[0018]圖2為甲基三氯硅烷水解的反應層。
【具體實施方式】
[0019]結合實施例說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0020]實施例1
[0021]甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，由以下原料按質(zhì)量比制備，去離子水:有機溶劑:甲基三氯硅烷為2.5: 1.2: 1.2 ；
[0022]包括以下步驟:
[0023](I)在反應釜中先加入去離子水，再加入有機溶劑，控制在40°C，攪拌形成有機-水兩相溶液，
[0024](2)向反應釜中滴加甲基三氯硅烷，控制50分鐘滴加完畢，滴加完畢后繼續(xù)反應45分鐘；
[0025](3)將反應料漿放出并轉入過濾機減壓抽濾，用水淋洗沉淀2?3次；
[0026](4)沉淀物轉入100°C恒溫烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固體粉末。
[0027]實施例2
[0028]甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，由以下原料按質(zhì)量比制備，去離子水:有機溶劑:甲基三氯硅烷為2:1:1機溶劑為十二烷；
[0029]包括以下步驟:
[0030](I)在反應釜中先加入去離子水，再加入有機溶劑，控制在25°C，攪拌形成有機-水兩相溶液，
[0031](2)向反應釜中滴加甲基三氯硅烷，控制30分鐘滴加完畢，滴加完畢后繼續(xù)反應45分鐘；
[0032](3)將反應料漿放出并轉入過濾機減壓抽濾，用水淋洗沉淀2?3次；
[0033](4)沉淀物轉入100°C恒溫烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固體粉末。
【權利要求】
1.甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，其特征在于:由以下原料按質(zhì)量比制備，去離子水:有機溶劑:甲基三氯硅烷為2?2.5: I?1.2: I?1.2 ; 制備方法包括以下步驟: (1)在反應釜中先加入去離子水，再加入有機溶劑，控制在25?40°C，攪拌形成有機-水兩相溶液； (2)向反應釜中滴加甲基三氯硅烷，控制30?50分鐘滴加完畢，滴加完畢后繼續(xù)反應45分鐘； (3)將反應料漿放出并轉入過濾機減壓抽濾，用水淋洗沉淀2?3次； (4)沉淀物轉入100°C恒溫烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固體粉末。
2.根據(jù)權利要求1所述的甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，其特征在于:去離子水:有機溶劑:甲基三氯硅烷為2: I: I溫度保持25°C。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的甲基三氯硅烷水解制備倍半硅氧烷的方法，其特征在于:所述的機溶劑為癸烷或十二烷。
【文檔編號】C07F7/21GK104356159SQ201410682816
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權日:2014年11月25日
【發(fā)明者】陳澤民, 張成根, 于淑媛, 張巧云, 張光霞 申請人:廊坊師范學院