一种制备274#有机硅超高真空扩散泵油的方法与流程

文档序号:11270793阅读:986来源:国知局

本发明属于有机高分子化合物领域,具体涉及一种含硅的有机高分子化合物的制备方法。



背景技术:

硅油通常指室温下保持液体状态,含有单一或不同有机基团的低分子线型聚硅氧烷,由于硅氧烷有机聚合物的独特结构,骨架中不含碳,而是硅氧原子交替出现,一些有机官能团连接在硅氧主链上的硅原子上,赋予此类材料独特性能,这些化合物具有沸点高、蒸汽压低、抗氧化、抗辐照、不水解等优点,极限真空度可达10-8~10-11kpa,使用-35℃的冷阱时可达6.67×10-12kpa,是高真空扩散泵油的理想材料(伍川,金晶,蒋剑雄,等.甲基二苯基封端硅油的制备及其热性能研究[j].有机硅材料,2007,21(5):258-262.)。正是拥有如此良好的特性,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、电子电气、轻工纺织、石油化工、建筑建材、能源开发、医疗保健等众多领域。

其中,低黏度高真空扩散泵油典型产品就有274#高真空扩散泵油。这个化合物早在1964年就由sliwinski等合成出来。他采用二苯基甲基硅烷与经甲苯稀释后的氢氧化钠在甲醇溶液中反应生成硅醇钠盐,移除水和甲醇后再与二甲基二氯硅烷反应生成1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷(siegfriedsliwinski.de1201347)。

随后sliwinski又在1970年采用苯基溴化镁与甲基二溴硅烷反应首先生成二苯基甲基硅烷,再将其溶解到甲苯中后并加入氢氧化钠与一定量的甲醇,按照专利de1201347中所述方法获得1,3,3,5- 四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷(siegfriedsliwinski.us3523131)。

1992年,shin-etsu化学公司采用二苯基甲基硅醇、六甲基环三硅氮烷、硫酸铵为原料于140到145℃在甲苯中进行反应,反应结束后用水洗涤数次,蒸出溶剂并纯化出产品1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷(katsuhirouehara;toshinobuishihara,bothofjoetsu;jiyunitirowmaruta,higashikubiki;akirahayashida,higasimurayama;us5097055)。

在这些已报道的合成1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷的方法中,需要敏感的格氏试剂、反应条件苛刻或者操作复杂、产物纯度偏低等缺点。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种制备274#有机硅超高真空扩散泵油的方法。

实现本发明目的的技术方案为:

一种制备274#有机硅超高真空扩散泵油的方法,将底物1、底物2以及溶剂加入到带搅拌的反应器中,在0~50℃温度下加入碱,所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾;维持温度不变反应0~40min,然后在0~50℃温度下加入二甲基二氯硅烷(me2sicl2),加完二甲基二氯硅烷后继续在0~50℃温度下反应10~40min;

其中底物1的结构通式为底物2的结构通式为r为甲基或乙基,底物1和底物2的质量比例为0.01~100:1。制备的反应式为:

本方法不用格式试剂,控制反应时间和温度即可。

所述反应釜带有搅拌,整个过程均有搅拌。优选反应釜有回流装置,在回流条件下反应。因为本反应体系里没有水,加入二甲基二氯硅烷后产生的副产物盐酸为气态,所以反应釜优选装有冷凝装置,将蒸出的盐酸冷凝用水吸收。

其中,所述溶剂为甲苯、吡啶和二甲苯中的一种或多种,底物1和底物2溶于溶剂的摩尔浓度为3~4mol/l。

其中,所述二甲基二氯硅烷用溶剂稀释后滴加到反应器中,滴加的时间为3~4小时,所述溶剂和溶解底物1和底物2的溶剂相同;二甲基二氯硅烷溶于溶剂的摩尔浓度为(2~3)mol/l。

底物1和底物2的质量比例可以是较为任意的比例,例如0.01~100:1。生产中可以选用0.1~10:1的质量比例。

优选地,所述碱的用量为底物1和底物2摩尔数之和的0.1~10倍。

更优选地,所述碱的用量为底物1和底物2摩尔数之和的1~1.2倍。

其中,所述二甲基二氯硅烷的摩尔数与底物1和底物2摩尔数之和的比值为1:0.1~5。

优选地,所述二甲基二氯硅烷的摩尔数与底物1和底物2摩尔数之和的比值为1:2。

更优选地,加入碱时控制反应温度为20~25℃。按一小时内加入25~35mol碱的速度向反应器缓慢地加入碱。因为碱为固体,若一下加入,反应剧烈放热不易控制温度,且会带出溶剂使体系粘度增大,影响反应效果。

其中,加入二甲基二氯硅烷时控制反应温度为25~30℃。

本方法中,加碱温度略低于滴加二甲基二氯硅烷的温度,因反应均为放热反应,但滴加的二甲基二氯硅烷反应活性较低,提高温度有利于增强反应活性,且不致反应温度不易控制。

进一步地,反应结束后蒸出溶剂和副产hcl气体(hcl蒸出后用 水吸收),获得产物。

本发明的有益效果在于:

本发明以有硅氧基团的底物和二甲基二氯硅烷为反应原料,控制碱和二甲基二氯硅烷的加入比例、加入条件,获得纯度90%以上的1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷,且具有较高的收率;

本发明与现有技术相比,其显著优点是:反应条件温和、能耗较少、工艺简单、操作方便、成本低、环境污染小、产物纯度高,有望实现工业化大规模生产。本发明主要解决了产物纯度较低的问题;反应尽可能避免反应过程一直加热、冷却和需精馏制得产成品等高耗能工艺;生成hcl用水吸收后还可用于中和生产底物1时产生的碱水。

具体实施方式

为了便于理解,以下将通过具体的实施例对本发明的进行详细的描述。

实施例中,如无特殊说明,所用试验手段和设备均为本领域常规手段和设备。

实施例1

在装备有搅拌、回流装置、冷凝装置的50l反应釜中,搅拌下加入3.4kg底物1乙氧基甲基二苯硅烷(12.5mol)与5.1kg底物2二甲基四苯基二硅氧烷(12.5mol)的混合物及溶剂甲苯7.5l;分多次在60min内缓慢加入碱koh1.68kg(30mol),维持温度在20~25℃反应30min;再滴加用4.5l用溶剂甲苯稀释的1.6kgme2sicl2(12mol),时间持续3h,控制温度在25~30℃;加完后继续搅拌反应30min,蒸出溶剂及hcl的方法具体为:温度从反应完成后开始升温,至110℃后在负压条件真空度≥-0.09mpa下继续升温至150℃~160℃,至无馏出物为止。蒸出的hcl冷凝用水吸收后回用至生产底物1的工序,用于中和产生的碱水。

获得1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷8.3kg,收率68.60%, 经液相色谱分析产物纯度91.1%。

实施例2

在装备有搅拌、回流装置的50l反应釜中加入3.4kg底物1乙氧基甲基二苯硅烷(12.5mol)与5.1kg底物2二甲基四苯基二硅氧烷(12.5mol)的混合物及溶剂吡啶7.5l;温度在20~25℃下缓慢加入碱naoh1.2kg(30mol),维持温度在20~25℃反应20min;再滴加用4.5l用溶剂吡啶稀释的1.6kgme2sicl2(12mol),时间持续4h,控制温度在25~30℃;加完后继续搅拌15min,蒸出溶剂及hcl后,获得1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷8.63kg,收率71.32%,纯度92.3%。

其他操作同实施例1。

实施例3

操作方法同实施例1,不同之处是将碱koh用量减少为140g(2.5mol),获得1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷0.71kg,收率5.68%,纯度93.8%。

实施例4

操作方法同实施例1,不同之处是将碱koh用量增加为14kg(250mol),获得1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷8.66kg,收率71.57%,纯度92.6%。

实施例5

操作方法同实施例1,不同之处是将me2sicl2用量减少为650g(5mol),获得1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷2.7kg,收率22.31%,纯度92.7%。

实施例6

操作方法同实施例1,不同之处是将me2sicl2用量增加为32.5kg(250mol),获得1,3,3,5-四甲基-1,1,5,5-四苯基硅氧烷9.11kg,收率75.29%,纯度93.1%。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对 本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

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