1.本发明涉及环硅氮烷合成技术领域，尤其是涉及一种制备六甲基环三硅氮烷的方法。
背景技术：
2.硅氮烷作为有机硅的一个重要的组成部分，近年来逐渐被人们所重视。在硅橡胶加工工业中，硅氮烷类是很好的助剂，加入后硫化胶的耐热性和机械强度都会有所提高。在陶瓷工业方面，硅氮烷高温裂解法制备的氮化硅可作为硅氮陶瓷前驱体，硅氮陶瓷由于具有良好的高温力学性能、热稳定性、绝缘性以及与金属的良好化学相容性而被广泛应用于原子弹、导弹、航空、航天等尖端科学技术中。同时硅氮烷在有机合成方面是提供 n原子的一个方便试剂。
3.六甲基环三硅氮烷是常见的硅氮烷之一，它是合成高分子的良好单体；在羟基存在下易开环与多种单体进行共聚，因而在合成橡胶、工程塑料工业中有广泛应用；虽然现有的六甲基环三硅氮烷制备工艺较为成熟，但是仍然存在产品纯度以及收率较低的技术问题。
4.因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种制备六甲基环三硅氮烷的方法，该方法可以有效的提高六甲基环三硅氮烷的纯度及收率。
6.为达到本发明之目的，采用如下技术方案：
7.一种制备六甲基环三硅氮烷的方法，包括如下步骤：
8.步骤1：以二甲基二氯硅烷为反应原料，将其溶于溶剂中，搅拌条件下通入氨气进行反应，直至反应体系呈碱性时停止，得到含有六甲基环三硅氮烷及氯化铵晶体的悬浊液；
9.步骤2：在所述悬浊液中持续通入氮气，去除反应体系中残留的氨气；
10.步骤3：对经过步骤2处理后的所述悬浊液进行减压过滤或压滤，去除所述悬浊液中的氯化铵晶体，得到滤液；而后对滤液进行常压蒸馏，去除残留的溶剂，并对蒸馏釜底液进行冷却、过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液以及含有八甲基环四硅氮烷的晶体；
11.步骤4：在所述含有八甲基环四硅氮烷的晶体中加入催化剂进行反应，反应结束后过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液；
12.步骤5：对步骤3及步骤4中得到的含六甲基环三硅氮烷的滤液进行减压精馏，即得六甲基环三硅氮烷。
13.优选的，所述步骤1中，二甲基二氯硅烷与溶剂的摩尔质量比为 1:8～10。
14.优选的，所述溶剂为甲苯或者正庚烷。
15.优选的，所述步骤1中，通入氨气的时间为4～5h，反应温度为
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15℃～20℃。
16.优选的，所述步骤1中，所述反应体系的ph值为9～10时，停止反应。
17.优选的，所述步骤2中，通入氮气的时间为30～60min。
18.优选的，所述步骤3中，蒸馏釜底液的冷却温度为0～5℃。
19.优选的，所述步骤4中，所述催化剂为4-氨基甲苯-3-磺酸。
20.优选的，所述步骤4中，反应温度为120℃。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
22.本发明所采用的制备方法，以二甲基二氯硅烷为反应原料，将其溶于溶剂甲苯或者正庚烷中，并在搅拌条件下通入氨气，反应生成六甲基环三硅氮烷，通过调整氨气通气流速与温度达到动态平衡，可以有效的提高六甲基环三硅氮烷的收率；同时整个工艺过程中采用通入氮气去除反应体系中的氨气、采用减压过滤或者压滤工艺去除反应副产物氯化铵，从而有效的减少了六甲基环三硅氮烷与水的接触，不仅减少了六甲基环三硅氮烷的水解，提高了六甲基环三硅氮烷的纯度与收率；而且节约了水资源，同时提高了反应副产物氯化铵的利用价值，降低了生产成本。
具体实施方式
23.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
24.本发明提供的一种制备六甲基环三硅氮烷的方法，包括如下步骤：
25.步骤1：以二甲基二氯硅烷为反应原料，将其溶于溶剂中，搅拌条件下通入氨气进行反应，直至反应体系呈碱性时停止，得到含有六甲基环三硅氮烷及氯化铵晶体的悬浊液；
26.其中，所述二甲基二氯硅烷与溶剂的摩尔质量比为1:8～10；所述溶剂为甲苯或者正庚烷；通入氨气的时间为4～5h，反应温度为-15℃～20℃；所述反应体系的ph值为9～10时，停止反应。
27.步骤2：在所述悬浊液中持续通入氮气，去除反应体系中残留的氨气；其中，通入氮气的时间为30～60min。
28.步骤3：对经过步骤2处理后的所述悬浊液进行减压过滤或压滤，去除所述悬浊液中的氯化铵晶体，得到滤液；而后对滤液进行常压蒸馏，去除残留的溶剂，并对蒸馏釜底液进行冷却、过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液以及含有八甲基环四硅氮烷的晶体；
29.其中，蒸馏釜底液的冷却温度0～5℃。
30.步骤4：在所述含有八甲基环四硅氮烷的晶体中加入4-氨基甲苯-3-磺酸，在120℃的条件下进行反应，反应结束后过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液。
31.步骤5：对步骤3及步骤4中得到的含六甲基环三硅氮烷的滤液进行减压精馏，即得六甲基环三硅氮烷。
32.实施例1
33.步骤1：在10l的反应釜中，将780g二甲基二氯硅烷溶于5100g的甲苯中，搅拌条件下通入氨气，通氨气的时间为4-5h，用冰水浴冷却控制反应温度在20℃左右，至氨气不吸收，且反应体系呈碱性停止反应 (ph＝8～9)；得到含有六甲基环三硅氮烷及氯化铵晶体的悬浊液；
34.步骤2：在所述悬浊液中持续通入氮气30min，去除反应体系中残留的氨气；
35.步骤3：对经过步骤2处理后的所述悬浊液通过布氏漏斗过滤，并使用甲苯不断淋洗生成的氯化铵晶体，洗去附着在氯化铵晶体表面的产品，提高收率，得到滤液；
36.而后对滤液进行常压蒸馏，顶温111℃，去除残留的溶剂甲苯；然后对蒸馏釜底液进行冷却，冷却温度为2℃，冷却之后使用布氏漏斗过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液以及含有八甲基环四硅氮烷的晶体；
37.步骤4：在所述含有八甲基环四硅氮烷的晶体中加入5％的4-氨基甲苯-3-磺酸，在120℃的条件下进行裂解反应，反应结束后过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液；
38.步骤5：对步骤3及步骤4中得到的含六甲基环三硅氮烷的滤液进行减压精馏，目标产物在30mmhg柱，85℃精馏得到六甲基环三硅氮烷 364.23g。
39.本实施例中，从二甲基二氯硅烷到六甲基环三硅氮烷的产率为 82.40％，同时，六甲基环三硅氮烷的纯度gc≥98％。
40.实施例2
41.步骤1：车间1.5m3的反应釜中，将130kg二甲基二氯硅烷溶于850 kg的甲苯中，搅拌条件下通入氨气，流速为8.5m3/h，通氨气的时间为 6-7h，用水浴控制反应温度在20℃左右，至氨气不吸收，且反应体系呈碱性停止反应(ph＝8～9)；得到含有六甲基环三硅氮烷及氯化铵晶体的悬浊液；
42.步骤2：在所述悬浊液中持续通入氮气60min，去除反应体系中残留的氨气；
43.步骤3：对经过步骤2处理后的所述悬浊液通过通过压滤机压滤，并使用甲苯不断淋洗生成的氯化铵晶体，洗去附着在氯化铵晶体表面的产品，提高收率，得到滤液；
44.而后对滤液进行常压蒸馏，顶温111℃，去除残留的溶剂甲苯；然后将蒸馏釜底液静置一夜冷却，冷却之后使用漏斗过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液以及含有八甲基环四硅氮烷的晶体；
45.步骤4：在所述含有八甲基环四硅氮烷的晶体中加入6.5kg的4-氨基甲苯-3-磺酸，在120℃的条件下进行裂解反应，反应结束后过滤，得到含六甲基环三硅氮烷的滤液；
46.步骤5：对步骤3及步骤4中得到的含六甲基环三硅氮烷的滤液进行减压精馏，目标产物在30mmhg柱，85℃精馏得到六甲基环三硅氮烷 52.4kg。
47.本实施例中，从二甲基二氯硅烷到六甲基环三硅氮烷的产率为 71.61％，同时，六甲基环三硅氮烷的纯度gc≥98％。
48.对比例1
49.基于实施例1，与实施例1的区别在于：步骤2中，通过通入20％的氢氧化钠溶液来去除氨气，之后通过分液把反应体系中的水相除去，从而达到去除氨气的效果。
50.本对比例中，得到六甲基环三硅氮烷284.63g，二甲基二氯硅烷到六甲基环三硅氮烷的产率为64.4％，同时，六甲基环三硅氮烷的纯度达到了 94.56％。
51.通过对比实施例1与对比例1中六甲基环三硅氮烷的产率以及纯度发现，对比例1中六甲基环三硅氮烷的产率以及纯度均显著下降；这是由于采用20％的氢氧化钠水洗去除过量的氨气，致使反应体系接触到了水相，导致部分六甲基环三硅氮烷水解为硅氧烷，从而使其产率下降；而因为引入了新的杂质硅氧烷，导致六甲基环三硅氮烷的纯度下降；同时因为杂质硅氧烷的沸点与六甲基环三硅氮烷的沸点接近，所以在精馏后仍然难以达到需要的纯度。
52.对比例2
53.基于实施例2，与实施例2的区别在于：步骤1中加入溶剂甲苯的质量不同，本对比例中加入540kg甲苯。
54.本对比例中，得到六甲基环三硅氮烷43.8kg，二甲基二氯硅烷到六甲基环三硅氮烷的产率为59.91％，同时，六甲基环三硅氮烷的纯度达到了 98.42％。
55.通过对比实施例2与对比例2中六甲基环三硅氮烷的产率以及纯度发现，对比例2中六甲基环三硅氮烷的产率显著下降；这是由于溶剂的量减少，导致二甲基二氯硅烷未反应完全，有少许残留；同时由于溶剂量减少，导致氯化铵板结在反应釜中，使得反应后的溶液很难顺利从反应釜排出；进而导致六甲基环三硅氮烷的产率下降；而在本发明中通过增加溶剂的量有效的解决了上述问题，从而提高了六甲基环三硅氮烷的产率。
56.对比例3
57.基于实施例1，与实施例1的区别在于：步骤3中，在除去氯化铵的工艺流程中，本对比例使用5％的氢氧化钠水溶液溶解氯化铵杂质，然后通过分液的方式去除氯化铵杂质。
58.本对比例中，得到六甲基环三硅氮烷229.29g，二甲基二氯硅烷到六甲基环三硅氮烷的产率为51.87％；同时，六甲基环三硅氮烷的纯度达到了95.34；此外，本对比例中产生了大量的含有氯化铵的碱性废水需要处理。
59.通过对比实施例1与对比例3中六甲基环三硅氮烷的产率以及纯度发现，对比例3中六甲基环三硅氮烷的产率和纯度显著下降；这是由于采用 5％的氢氧化钠水溶液溶解氯化铵杂质，致使反应体系接触到了水相，导致部分六甲基环三硅氮烷水解为硅氧烷，从而使其产率下降；而因为引入了新的杂质硅氧烷，导致六甲基环三硅氮烷的纯度下降；同时因为杂质硅氧烷的沸点与六甲基环三硅氮烷的沸点接近，所以在精馏后仍然难以达到需要的纯度。
60.此外，采用对比例3的方法去除氯化铵，不仅产生了大量的含有氯化铵的碱性废水，提高了生产成本，而且氯化铵无法得到利用，造成了资源的浪费。
61.通过上述实施例及对比例的数据可知，采用本发明的方法可以有效的提高六甲基环三硅氮烷的产率以及纯度。
62.所述对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。