由旋风细粒淤浆相直接合成有机卤代硅烷的制作方法_4

文档序号:9915954阅读:来源:国知局
接于用来自循环冷却机的-22°C液体进行冷却的冷凝器/接收器。携带经 冷冻的冷却物的全部管线是高度隔热的。24/40端口之一包含揽拌器,W及另一个包含具有 连接于溫度控制器的热电偶的热电偶套管。
[0113] 对于在大于环境压力下进行的反应,使用10.5升的不诱钢反应器(反应器C)。如此 设计反应器混合系统,使得可基于所述方法的需要安装不同的揽拌器。揽拌器的轴具有使 不同底部轴截面能够快速改变的法兰接头。运容许使用多种叶轮或混合器进行研究,范围 从通常在低转速下使用的错式揽拌器至通常在高转速下使用的多种Rushton和水翼叶轮 化ydrofoil impeller)。所使用的一种高速叶轮设计由一对叶轮组成。较低的叶轮是76mm 直径的Rushton型,而较高的叶轮为86mm直径的水翼型。所述叶轮之间间隔的中屯、线为 81mm。所述反应器也具有两个可互换的减速齿轮(gear)和具有容许从4至超过50化pm操作 的可变频率驱动控制器的发动机。当需要挡板时,在反应器中安装14.3cm直径乘W16.5cm 长度的可移除的4-挡板组件。所述挡板是1.27cm宽,且距离反应器壁0.4cm。
[0114] 溫度通过装备有能够电加热油或经过外部热交换器循环的水间接地冷却该油的 数字PID溫度控制器的热交换油循环器控制。反应器也装备有具有单独的区域控制器的电 热追踪(tracing) W维持反应器或蒸气柱金属的溫度。通过常规控制回路维持压力,该回路 由安装在反应器上的压力传送器和自动调节背压控制阀的开口的数字PID控制的输出 (output)组成。
[011引将甲基氯气体从罐经由经校准的故ooks愈mF?系列质量流量控制器供给至所述 反应器。该气体在穿过小孔或多孔金属过滤器元件后通过不诱钢管道经过在侧部或底部处 的反应器中的喷嘴被引入反应器。氮气从罐经由单独的流量计供给。
[0116] 反应产物和未反应的有机面化物经过隔热的和电追踪管线和具有30cm的6.1mm Pro-Paki嚴巧出的不诱钢柱填料的填料塔离开反应器。该填料塔充当溶剂小滴和金属盐的 夹带物分离器。准许气态混合物送至用循环水/乙二醇冷却至小于-20°C或者更高溫度(如 对于更高的操作压力将是合适的)的冷凝器。经冷凝的液体收集在不诱钢接收器中,从接收 器获得样品用于分析和物料平衡。
[0117] 使用Aligent型号7890A或型号6850的色谱仪进行所述反应产物的气相色谱分析。 使用Restex RTX-200的105米、0.32mm ID的毛细管柱。
[011引将帕氏(Parr)300ml揽拌高压蓋(反应器D)用于总结在对比例1A-1D中的实验。
[0119] 用于示例性实施例的材料
[0120] 旋风细粒和超细粒(渺浆)是由甲基氯代硅烷的工业生产中获得的。溶剂包括甲基 苯基硅油AP100、Calfl〇? AF、Calfl〇? LT、Thei.minol饭62、FDA-22?、Maiio化eiTn?LH、 Do wth eniT及 MX和 Na I ky I ene瑕 V-70 50。
[0121] FDA-22是由Royal化巧le,Ltd提供的,且它是享有专利的具有多种异构烧控稀释 物的合成基油(synthetic based oil)。
[0122] 甲基氯和締丙基氯是标准商业产品。
[0123] 对比例 1A-1D
[0124] 如W0 2012/080067中教导的在硅油AP100中进行W下实验。设计运些实验W表明 Ξ甲基氯代硅烷的形成源自硅油AP100且独立于旋风细粒或任何其它固体含娃的直接过程 的残余物和甲基氯的反应。
[0125] 实施例1A、1B和1C中的各实验在反应器D中在350°C完成,其中表2中示出旋风细 粒、硅油AP100的重量及甲基氯、C出SiCl3和SiCU的量,W及反应混合物的定量gc分析。实施 例1D使用化If Ιο? AF作为溶剂完成。反应混合物中的全部化合物通过gc/ms明确地确认。
[0126] 表2:对比例1A-1D的数据
[0127]
[012引所述数据表明在对比例1B和1C的实验中形成了(C出)3SiCl,其中不包括C出Cl。相 应地,(C出)3Sici的形成与C出α和包含于旋风细粒中的娃的反应无关。另外,由于在对比例 1C的实验(使用SiCl4)中没有引入C出或(C曲)3Si基团,(C曲)3SiCl、(C出)3SiOSi(C曲)3和苯 的来源一定是其结构如下示出的硅油AP100。
[0129]
[0130] 其中 Me = CH3,陆=C6 也,x = 9.35,y = 5.28
[0131] 实施例 2A-2C
[0132] 实施例2A-2抗兑明了用于制备甲基氯代硅烷单体的超细粒(渺浆)和甲基氯在260- 300°c的溫度范围内的反应性。使用Thermkiol?62在如上所述的2升玻璃反应器(反应器 A)中完成全部Ξ个反应。在实施例2A和2B中使用的渺浆来自同一样品。实施例2C的渺浆在 不同时间取自不同来源。在与甲基氯反应之前,渺浆通过在4-颈圆底烧瓶中将其加热至200 °C和同时用干氮气鼓泡且机械揽拌而除去其包含的甲基氯代硅烷。散发的物质在冷阱中冷 凝。随后将保留在烧瓶中的粘性固体转移至2升玻璃反应器。
[0133] 表3:实施例2A的总结
[0134] 材料和条件:Therminol饭62; 1050g;渺浆,500g;畑3C1,150ml/分钟;消泡剂 FF170,4g;揽拌,500巧m;溫度,260-285 °C
[0135]
[0136] ~*当在渺浆中原始存在的甲基氯代硅烷没有进一步冷凝时在样品1之后引入的胃 C 出 C1。
[0137] 表4:实施例2B的总结
[013引材料和条件:Thenmino悼)62,1022g;渺浆,570g;畑3C1,150ml/分钟;消泡剂 FF170,4g;揽拌,500巧m;溫度,300 °C 「01901
[0140] ~*当在渺浆中原始存在的甲基氯代硅烷没有进一步冷凝时在样品1之后引入的 C 也 C1。
[0141] 表5:实施例2C的总结
[0142] 材料和条件:Themiino臓62,908.4g;渺浆,587.4g; C曲C1,150ml/分钟;消泡剂 FFl 70,4g;揽拌,500巧m;溫度,280 °C 「01431
'[0144] *当在渺浆中原始存在的甲基氯代硅烷没有进一步冷凝时在样品1之后引入的 C 出 C1。
[0145] 表3-5的数据表明超细娃和包含于渺浆中的经铜活化的娃粒子与甲基氯在渺浆反 应器中反应,从而产生不同于原始渺浆液、且T/D比常常比原始渺浆液低的甲基氯代硅烷组 成。
[0146] 实施例 3A-3G
[0147] 运些实施例说明了甲基氯和旋风细粒在脂族和芳族溶剂中的渺浆相反应。使用其 组成和粒度分布总结在表6中的旋风细粒在反应器中完成全部反应。
[0148] 表6:旋风细粒的组成和粒度分布(粒度范围1-10μπι,平均如m)
[0149]
[0150] 结果(表7和8)表明直接合成在脂族溶剂和芳族溶剂两者中是成功的。反应表现 (WT/D、D重量 %和51转化率测量)在FDA-22?、Calfl〇? AF、Nalkylene饭 V-7050、 Dow化erm?MX和Thermiη01 ? 62 中比在Ca 1 f 1 ο? LT和Mario化erni愈 LH中好。在使用 抑A-22?和化Iflo? LT的实验中观察到形成沸点与甲基氯代硅烷沸点范围重叠的低分子 量控。运些控(C3-C6)不存在于新鲜溶剂中,因此很有可能源自较长脂族链的裂解。反应后 溶剂的GC/MS分析表明在使用抑A-22?、Dowtherm忠 、'MX、Thermino 1? 62和Mario化erni饭 LH的实验中证实有较高分子量控(标准沸点〉100°C)。
[0151] 表7 :在脂族和芳族溶剂中甲基氯代硅烷的直接合成(C出C1流量0 .化/min,揽拌 500;rpm)
[0152]
[0153] *比率=初始溶剂/固体的重量比,a = 0.8L/分钟
[0154] 表8:来自实施例3A-3G的实验的甲基氯代硅烷产物的组成
[0155]
[0156] 表8的数据表明旋风细粒和甲基氯可在渺浆相条件下在选择的脂族和芳族溶剂中 反应而产生84-89重量%的二甲基二氯硅烷和1-4重量%的甲基二氯硅烷。娃转化率为63- 75%。在其它实验中,娃转化率达到80-85 %,和二甲基二氯硅烷保持为>80重量%。
[0157] 实施例 4A-4H
[0158] 运些实施例的9个实验说明了甲基氯的流动速率、反应溫度、揽拌速度和溶剂对固 体的比率对于在溶剂化If Ιο? AF中由旋风细粒渺浆相直接合成甲基氯代硅烷的性能参数 的影响。监测的性能参数为T/D、T/(D+MH)、D重量%和51转化率。
[0159] 全部反应使用其组成和粒度分布在表6中公开的旋风细粒在反应器A中进行。反应 时间为6-12小时。除非另有声明,在表9中总结的实验结果是一直到6小时目标(mark)的测 量。
[0160] 表9:反应溫度、C也C1流动速率、溶剂/固体比和揽拌速率对在CALFL0? AF中甲基 氯代硅烷的渺浆相直接合成的影响
[0161]
[0162] *比率=初始溶剂/固体的重量比
[0163] 来自实施例4A、4F和4H的数据表明,较高的C曲C1流动速率和较高的溫度产生较快 的反应速率。所述反应在240°C显著更慢(实施例4C)。初始溶剂/固体比在对二甲基二氯娃 烧的选择性(T/D)上具有主要影响。较大的溶剂/固体比(大于2:实施例48、伯、他、41和41〇 提供对二甲基二氯硅烷(较低的T/D)较高的选择性。在测试范围内的揽拌速度似乎对反应 速率或产物的选择性具有最小影响。然而,反应速率在分别使用70和15化pm的运行中大幅 降低。在如此溫和的揽拌下,固体可能没有完全悬浮和/或可能没有足够的功率来提供 C出C1气体有效传质到液相且然后至固相用于反应。
[0164]实施例 5A-5H
[01化]运些实施例说明了在由化^1〇了》4尸、化6^11111〇1了》62和0奶¥化筑-放狼徽中的旋风 细粒渺浆相直接合成甲基氯代硅烷期间,初始溶剂/固体的重量比对于娃转化率和T/D的影 响。全部反应是使用表6中描述的旋风细粒在反应器A中完成的。实验数据总结于表10中。
[0166] 表10:初始溶剂/固体比对由旋风固体渺浆相直接合成甲基氯代硅烷的稳定性的 影响
[0167]
[0169] *T/D = 0.7
[0170] 在运些实验中可接受的性能的标准是催化稳定性。其是在保持良好选择性(T/D< O. 1且二甲基二氯硅烷>80重量% )的同时直接合成的持续时间(娃转化率)。表10的数据一 致表明,对于所研究的Ξ种溶剂的每一种,较高的初始溶剂/固体的重量比得到较高的娃转 化率和对二甲基二氯硅烷较高的选择性。
[0171] 实施例6
[0172] 该实施例说明了先前在由旋风细粒渺浆相直接合成甲基氯代硅烷中使用的溶剂 在随后的直接合成中的再利用。经再利用的溶剂是从实施例5A的反应残余物中回收的 Calflo? AF。
[0173] 用过的化Iflo? AF用水处理,并将混合物揽拌~1小时。然后将其加压过滤W除去 固体。在氮气鼓泡下加热滤液至100°CW除去水。用运种方式回收527g的修复的Calflo? AF。 将其和262g新鲜化If Ιο? AF混合,并在300°C在反应器A中在157.8g的旋风细粒与0.化/ 分钟的甲基氯的反应中使用。继续反应12小时(70%的娃转化率)。在8小时和12小时时取得 的样品数据总结于表11中。
[0174] 表11:使用经回收的化If Ιο? AF渺浆相直接合成甲基氯代硅烷 Γ01751

'[0176]所述数据清楚地表明在包括先前使用的化Iflo? AF的溶剂中使用旋风细粒维持 了甲基氯代硅烷的渺浆相直接合成。
[0177] 实施例 7A-7C
[0178] 该实施例说明了在不止一次加入旋风细粒而没有首先回收和/或修复溶剂的情况 下单次加入溶剂的再利用。该实践称为多次加入。
[0179] 在实施例7A中,在反应器A中在295°C使用Dow化erm吸MX和3:1的初始溶剂对固 体的比率进行实验。在约67%的娃转化率之后,向反应器添加133g的另外的旋风细粒(实施 例7B),且继续与甲基氯反应直至该第二次加入的旋风细粒约44%的转化率。在该时刻进行 100.73g的旋风细粒的第Ξ次加入,且再次继续反应至约46%的娃转化率。数据总结于表 12、13、14 和 15W 及图 1 中。
[0180] 表12:说明在单次加入DOWTHERM?MX情况下Ξ次娃加入的反应的实验数据
[0181]
[0182] a:包含70%Si的细粒。
[0183] b:包括来自实施例7A反应的62.98g的Si
[0184] C:包括来自实施例7B反应的109. Hg的Si
[0185] 在单次加入828g溶剂(Dow化emi货MX)的情况下,总共609.90g的包含426.9:3g娃 的旋风细粒ΚΞ次加入进行反应。因此,累积的溶剂/固体比为1.36。在31.5小时内产生具 有T/D 0.093且包含85.35重量%的0和4.39重量%的血1的总共1455g的甲基氯代硅烷粗料。 最终的娃转化率为73.7%,和甲基氯转化率为40%。
[0186] 表13:在实施例7A的实验中(C曲)2SiCl2和C曲SiHCl2的形成和T/D及T/(D+MH)的时 间进程。
[018引表14:在实施例7B的实验中(C曲)2SiCl2和C曲SiHCl2的形成和T/D及T/(D+MH)的时 间进程。
[0189]
[0190] ~表15:在实施例7C的实验中(C也)2SiCb和C也SiHCb的形成和T/D及T/(D+MH)的时' 间进程。
[0191]
[0192] 实施例 8A-8B
[0193] 运些实施例说明了采用多次加入和脂族溶剂FDA-22?。
[0194] 按照上述实施例7中的方法在反应器A中进行两个反应。在第一个(实施例8A)中, 将355. Ig的旋风细粒加入1060g的抑A-22?,而在第二个(实施例8B)中加入230.9g的旋风细 粒。在68.39%的初始加入的娃已经转化为甲基氯代硅烷之后进行旋风细粒的第二次添加。 第二次加入反应17.3小时,在此期间娃转化率达到60.97%。另外的实验条件和结果总结于 表16中。
[01巧]数据显示在第一次加入期间对(C也)2SiCh的选择性为~80%,和(T/D)为~0.09。 在第二次加入中,C也)2SiCl2减小至74-80%,和C也SiCl3从~7%增大至8-10%。相应地,(T/ D)增大至0.11 -0.14。然而,总的有价值的单体(M+MH+D)的形成在37.8小时的两个实验期间 始终为83-88 %。
[0196]表16
当前第4页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1