甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法
【专利摘要】本发明涉及一种化合物制备，具体为甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，采用有机相与水形成两相溶液，利用甲基三氯硅烷上的甲基-CH3易溶于有机溶剂而硅氯键溶于水层的特性，使得甲基三氯硅烷就在水层与有机层之间形成了一个反应层，甲基三氯硅烷的水解几乎全部是在水层与有机层之间同一层进行，生成的nCH3SiO3/2形成一种网状微观；控制了水解缩合速度，使产物颗粒较小，而且改变了缩合产物结构，使制备下游产品甲基硅酸钠等的反应更易进行。本发明副产物均能回收利用，基本无三废排放，构成循环经济体系，具有良好的社会、经济和生态环境效益。
【专利说明】甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化合物制备，具体为甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法。
【背景技术】
[0002]倍半硅氧烷，国内外主要采用氯甲烷和硅粉在铜催化剂作用下直接合成的方法。该方法除生成目标产物(CH3)2SiCl2外，伴随着产生部分副产物: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没有得到充分开发利用导致大量累积。由于CH3SiCl3在空气中易水解产生HC1，给环境带来巨大压力。所以CH3SiCl3的处理与应用不仅成为制约有机硅行业发展的瓶颈，也势必将成为引导整条产业链可持续发展的关键。将CH3SiClJt化歧化转化为(CH3)2SiCl2有不少研究，但相关技术尚不成熟。由CH3SiCl3制备纳米气相白炭黑虽已工业化，但工艺技术主要被国外几家大公司垄断。也有一些制备甲基娃树脂，娃烧偶联剂，制备甲基娃酸纳(钟)作为防水剂和油田钻井稳定剂以及制备聚甲基硅氧烷憎水剂等方面的研究。大部分产品的开发需要将甲基三氯硅烷转化为固态倍半硅氧烷，CN 101906111发明的《利用甲基三氯硅烷水解制备甲基硅酸和工业盐酸的方法》只能得到颗粒较大的絮状聚甲基硅酸(即倍半硅氧烷)粗品。采用一甲基三氯硅烷直接与水反应，反应生成的甲基硅酸进行自缩合，形成的CH3S1v2没有固定形态，可能是二聚、四聚，六聚，八聚等笼状结构，即图1所示的情况。表现出的水解缩合反应太剧烈，不好控制。由于絮状聚甲基硅酸(即倍半硅氧烷)粗品笼状结构不易被打开，且密度很小，在制备下游产品时漂浮在液体表面不利于充分反应。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种制备超细倍半硅氧烷的方法。
[0004]具体的技术方案为:甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，由以下原料按质量比制备，去离子水:有机溶剂:甲基三氯硅烷为2?2.5: I?1.2: I?1.2 ;机溶剂为癸烷或十二烷；
[0005]包括以下步骤:
[0006](I)在反应釜中先加入去离子水，再加入有机溶剂，控制在25?40°C，搅拌形成有机-水两相溶液；
[0007](2)向反应釜中滴加甲基三氯硅烷，控制30?50分钟滴加完毕，滴加完毕后继续反应45分钟；
[0008](3)将反应料浆放出并转入过滤机减压抽滤，用水淋洗沉淀2?3次；
[0009](4)沉淀物转入100°C恒温烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固体粉末。
[0010]优选方案为，去离子水:有机溶剂:甲基三氯硅烷为2: I: I温度保持25°C。
[0011]抽滤的混合滤液泵入反应釜重复利用，当滤液中水相氯化氢浓度达30%左右时，静止分离出下层水相作为工业浓盐酸储存销售。洗涤滤液水分离出浓盐酸后的按初始比例作为水相补充到有机相中混合泵入反应釜循环使用。
[0012]反应产生的氯化氢气体由反应釜顶部收集回到有机硅单体生产源头制备氯甲烷，或另作他用。
[0013]本发明甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法的反应式是:
[0014]CH3SiCl3+3H20 = CH3Si (OH) 3
[0015]nCH3Si (OH) 3 — nCH3Si03/2+H20
[0016]本发明提供的甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，采用有机相与水形成两相溶液，利用甲基三氯硅烷上的甲基(-CH3)易溶于有机溶剂而硅氯键溶于水层的特性，即及相似相容原理，使得甲基三氯硅烷在水层与有机层之间形成了一个反应层，如图2所示，甲基三氯硅烷发生的水解反应只在相界面进行。甲基三氯硅烷的水解几乎全部是在水层与有机层之间同一层进行的，所以自缩合反应也都是由处于同一层的甲基硅酸之间相互进行，这样就使生成的nCH3Si03/2形成一种网状微观结构而不是如图1的笼状结构。这不仅控制了水解缩合速度，使产物颗粒较小，而且改变了缩合产物结构，使制备下游产品甲基硅酸钠等的反应更易进行。本发明副产物均能回收利用，基本无三废排放，构成循环经济体系，具有良好的社会、经济和生态环境效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有技术的(CH3S1v2)n笼状结构；
[0018]图2为甲基三氯硅烷水解的反应层。
【具体实施方式】
[0019]结合实施例说明本发明的【具体实施方式】。
[0020]实施例1
[0021]甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，由以下原料按质量比制备，去离子水:有机溶剂:甲基三氯硅烷为2.5: 1.2: 1.2 ；
[0022]包括以下步骤:
[0023](I)在反应釜中先加入去离子水，再加入有机溶剂，控制在40°C，搅拌形成有机-水两相溶液，
[0024](2)向反应釜中滴加甲基三氯硅烷，控制50分钟滴加完毕，滴加完毕后继续反应45分钟；
[0025](3)将反应料浆放出并转入过滤机减压抽滤，用水淋洗沉淀2?3次；
[0026](4)沉淀物转入100°C恒温烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固体粉末。
[0027]实施例2
[0028]甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，由以下原料按质量比制备，去离子水:有机溶剂:甲基三氯硅烷为2:1:1机溶剂为十二烷；
[0029]包括以下步骤:
[0030](I)在反应釜中先加入去离子水，再加入有机溶剂，控制在25°C，搅拌形成有机-水两相溶液，
[0031](2)向反应釜中滴加甲基三氯硅烷，控制30分钟滴加完毕，滴加完毕后继续反应45分钟；
[0032](3)将反应料浆放出并转入过滤机减压抽滤，用水淋洗沉淀2?3次；
[0033](4)沉淀物转入100°C恒温烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固体粉末。
【权利要求】
1.甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，其特征在于:由以下原料按质量比制备，去离子水:有机溶剂:甲基三氯硅烷为2?2.5: I?1.2: I?1.2 ; 制备方法包括以下步骤: (1)在反应釜中先加入去离子水，再加入有机溶剂，控制在25?40°C，搅拌形成有机-水两相溶液； (2)向反应釜中滴加甲基三氯硅烷，控制30?50分钟滴加完毕，滴加完毕后继续反应45分钟； (3)将反应料浆放出并转入过滤机减压抽滤，用水淋洗沉淀2?3次； (4)沉淀物转入100°C恒温烘干室中烘干，得到干燥倍半硅氧烷固体粉末。
2.根据权利要求1所述的甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，其特征在于:去离子水:有机溶剂:甲基三氯硅烷为2: I: I温度保持25°C。
3.根据权利要求1或2所述的甲基三氯硅烷水解制备倍半硅氧烷的方法，其特征在于:所述的机溶剂为癸烷或十二烷。
【文档编号】C07F7/21GK104356159SQ201410682816
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】陈泽民, 张成根, 于淑媛, 张巧云, 张光霞 申请人:廊坊师范学院