一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法与流程

文档序号:28599741发布日期:2022-01-22 11:03阅读:661来源:国知局

1.本发明属于硅氧烷合成技术领域,特别涉及一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法。


背景技术:

2.有机硅材料主要是一类以si-o键为主链,在si上再引入有机基团作为侧链的 高分子化合物,其性能优异、功能独特。从21世纪开始,有机硅材料被广泛应用在军用技 术、建筑工业、纺织工业、化学工业、金属和油漆工业、医药医疗、电子电气工业,以及航天航 空等领域,被列为国家重点鼓励发展的产业之一。有机氯硅烷是制备有机硅聚合物材料及 其它官能硅烷的最主要原料。因此,有机氯硅烷中间体的生产状况在很大程度上决定了一个国家有机硅工业发展水平的高低。
3.四甲基二乙烯基二硅氧烷是一类性能优良的功能性有机硅材料,适用于加成型硅橡胶、硅凝胶、液体硅胶、乙烯基硅树脂、乙烯基硅油、铂铬合物等生产过程中的添加剂(中间体)。
4.目前,关于四甲基二乙烯基二硅氧烷的合成方法,主要包括格氏试剂法和金属钠缩合法两类。其中,金属钠缩合法生产四甲基二乙烯基二硅氧烷,以二甲基二乙氧基硅烷为原料,在金属钠的作用下,通氯乙烯反应生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷和钠盐,二甲基乙烯基乙氧基硅烷再用路易斯酸水解得到四甲基二乙烯基二硅氧烷,并将产生的钠盐高温蒸干后包装处理。该法收率为70.0%,工序复杂,使用的金属钠不安全,同时反应中产生大量不易处理的乙醇钠和nacl,并且以二甲基二乙氧基硅烷为原料,生产成也较高。


技术实现要素:

5.(一)解决的技术问题本发明提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,解决现有四甲基二乙烯基二硅氧烷的金属钠缩合法生产过程中不安全、收率低和生产成本较高的问题。
6.(二)技术方案为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷和三乙胺,然后滴加乙醇,温度控制度在35-45℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏得二甲基二乙氧基硅烷;(2)取二甲基二乙氧基硅烷和金属钠投入反应釜中,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯,控制反应温度为80-90℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为50-60℃,滴加过程持续2-3小时,滴加
完毕后,继续搅拌反应2-4小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度100-130℃,压强0-0.1mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入乙酸和甲酸,控制水解釜中的温度为80-90℃,压强为0-0.1mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为90-150℃,压强为0-0.1mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷。
7.其中,所述步骤(1)中精馏的温度80-100℃,压强为0-0.1mpa。
8.其中,所述步骤(1)乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为0.15-0.2:1,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比1.5-2:1。
9.其中,所述步骤(2)中二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为10-15:1,所述氯乙烯与金属钠的质量比为1.4-1.6:1。
10.其中,所述步骤(5)中乙酸与甲酸的摩尔比为2-3:1。
11.(三)有益效果本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有以下有益效果:(1)本发明以二甲基二氯硅烷为原料,经过醇解、缩合、中和和水解制备四甲基二乙烯基二硅氧烷,以甲基二氯硅烷为原料生产成本较低,并且在醇解过程中,以三乙胺作为缚酸剂,显著提高了醇解反应的收率。
12.(2)本发明在缩合反应后,先加入乙醇,用于中和过量的金属钠,解决了金属钠不安全的问题,生成的乙醇钠与二甲基二氯硅烷进行中和反应,生成二甲基二乙氧基硅烷,可进一步进行缩合反应。
13.(3)本发明的水解过程采用复合有机酸甲酸和乙酸作为催化剂,解决了现有的采用naoh作为催化剂水解温度较高及易污染环境的问题。
具体实施方式
14.下面将结合本发明具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
15.实施例1本实施例提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷790g和三乙胺101.2g,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比0.18:1,然后滴加乙醇510.6g,乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为1.8:1,温度控制度在40℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏,精馏的温度90℃,压强为0.05mpa,得二甲基二乙氧基硅烷814.5g,收率为89.1%;(2)取二甲基二乙氧基硅烷814.8g和金属钠67.9投入反应釜中,二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为12:1,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯87.6g,氯乙烯与金属钠的质量比为1.5:1,控制反应温度为85℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙
氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为55℃,滴加过程持续2.5小时,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度115℃,压强0.2mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入乙酸和甲酸,乙酸与甲酸的摩尔比为2.5:1,控制水解釜中的温度为85℃,压强为0.05mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为120℃,压强为0.05mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷823.1g,总收率为71.6%。
16.实施例2本实施例提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷790g和三乙胺99.86g,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比0.16:1,然后滴加乙醇425.5g,乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为1.5:1,温度控制度在35℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏,精馏的温度8100℃,压强为0mpa,得二甲基二乙氧基硅烷806.6g,收率为88.2%;(2)取二甲基二乙氧基硅烷806.2g和金属钠80.6g投入反应釜中,二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为10:1,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯111.6,氯乙烯与金属钠的质量比为1.5:1,控制反应温度为80℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为50℃,滴加过程持续3小时,滴加完毕后,继续搅拌反应2小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度100℃,压强0.1mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入乙酸和甲酸,乙酸与甲酸的摩尔比为2:1,控制水解釜中的温度为80-90℃,压强为0mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为90℃,压强为0.1mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷832.31g,总收率为72.4%。
17.实施例3本实施例提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷790g和三乙胺93.6g,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比0.15:1,然后滴加乙醇567.4g,乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为2.0:1,温度控制度在45℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏,精馏的温度80℃,压强为0.1mpa,得二甲基二乙氧基硅烷792.8g,收率为86.7%;
(2)取二甲基二乙氧基硅烷792.5g和金属钠52.8g投入反应釜中,二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为15:1,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯84.5g,氯乙烯与金属钠的质量比为1.6:1,控制反应温度为80-90℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为50℃,滴加过程持续3小时,滴加完毕后,继续搅拌反应4小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度100-130℃,压强0.05mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入乙酸和甲酸,乙酸与甲酸的摩尔比为3:1,控制水解釜中的温度为90℃,压强为0mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为150℃,压强为0mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷803.5g,总收率为69.9%。
18.实施例4本实施例提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷790g和三乙胺124.8g,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比0.20:1,然后滴加乙醇453.9g,乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为1.6:1,温度控制度在40℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏,精馏的温度85℃,压强为0.04mpa,得二甲基二乙氧基硅烷818.4g,收率为89.5%;(2)取二甲基二乙氧基硅烷818.1g和金属钠74.4g投入反应釜中,二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为11:1,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯112.9g,氯乙烯与金属钠的质量比为1.4:1,控制反应温度为85℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为55℃,滴加过程持续2小时,滴加完毕后,继续搅拌反应4小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度110℃,压强0.06mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入乙酸和甲酸,乙酸与甲酸的摩尔比为2.4:1,控制水解釜中的温度为85℃,压强为0.08mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为90-150℃,压强为0-0.1mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷834.6g,总收率为72.6%。
19.实施例5本实施例提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷790g和三乙胺118.6g,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比0.19:1,然后滴加乙醇539.0g,乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为1.9:
1,温度控制度在40℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏,精馏的温度95℃,压强为0.06mpa,得二甲基二乙氧基硅烷817.5g,收率为89.4%;(2)取二甲基二乙氧基硅烷817.2g和金属钠58.4g投入反应釜中,二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为14:1,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯101.8g,氯乙烯与金属钠的质量比为1.5:1,控制反应温度为90℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为55℃,滴加过程持续2.5小时,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度120℃,压强0.07mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入乙酸和甲酸,乙酸与甲酸的摩尔比为2.8:1,控制水解釜中的温度为85℃,压强为0.06mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为100℃,压强为0.07mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷824.2g,总收率为71.7%。
20.对比例本实施例提供一种四甲基二乙烯基二硅氧烷的制备方法,包括下述步骤:(1)向搅拌反应釜中加入二甲基二氯硅烷790g和尿素80.6g,三乙胺与二甲基二氯硅烷的摩尔比0.18:1,然后滴加乙醇510.6g,乙醇和二甲基二氯硅烷的摩尔比为1.8:1,温度控制度在40℃,乙醇滴加完毕后,继续反应2小时;反应结束后,静置分层,取上层的粗产物加入甲醇钠,使体系呈中性或偏碱性,静置,取上清液精馏,精馏的温度90℃,压强为0.05mpa,得二甲基二乙氧基硅烷724.2g,收率为79.2%;(2)取二甲基二乙氧基硅烷724.0g和金属钠67.9投入反应釜中,二甲基二乙氧硅烷与金属钠的质量比为12:1,加热反应釜升高温度使溶解,溶解后通入氯乙烯87.6g,氯乙烯与金属钠的质量比为1.5:1,控制反应温度为85℃,进行充分反应,生成二甲基乙烯基乙氧基硅烷、氯化钠和乙醇钠;(3)将步骤(2)所得物料加入到初蒸釜中,先滴加乙醇,与过量的乙醇反应,再滴加二甲基二氯硅烷,滴加过程中,控制初蒸釜的温度为55℃,滴加过程持续2.5小时,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时;(4)放入蒸馏釜中进行蒸馏,控制温度115℃,压强0.2mpa,蒸馏釜中的残渣处作为废渣处理掉;(5)蒸馏出来的液体加入水解釜中进行水解,同时加入盐酸,乙酸与甲酸的摩尔比为2.5:1,控制水解釜中的温度为85℃,压强为0.05mpa,使之水解成四甲基二乙烯基二硅氧烷;(6)将步骤(5)所得物料加入精馏釜中进行精馏,控制温度为120℃,压强为0.05mpa,最终精馏得到纯的四甲基二乙烯基二硅氧烷659.8g,总收率为57.4%。
21.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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