CN101613363B - 六甲基二硅氮烷的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种六甲基二硅氮烷的制备工艺，包括以下步骤：(1)向反应釜中加入三甲基氯硅烷，搅拌，降温；(2)将氨通入三甲基氯硅烷中，控制加氨速度，使反应釜中温度≤100℃，压力≤0.2MPa；其中氨的加入量与三甲基氯硅烷的用量之间的摩尔质量比为3.03～3.2∶2；(3)加入溶盐剂，停止搅拌，静置分层，上层为六甲基二硅氮烷粗产品。本发明简化生产工艺，提高产品收率，提高产品品质，降低生产成本，采用无溶剂法一步完成合成反应，并保证反应完全彻底。在工艺技术上，一是采用强搅拌形式，解决在较好的流动状态下达到反应的一次彻底完成；二是克服产品易水解特性，产品水解需要一定的条件才能进行，采用水洗和特殊溶剂来除盐。

Description

六甲基二硅氮烷的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种有机化合物的制备方法，特别是涉及六甲基二硅氮烷的制备工艺。

背景技术

六甲基二硅氮烷，为无色透明液体，能与多种有机溶剂混溶。易水解，放出NH₃，生成六甲基二硅氧烷。在催化剂存在下，与醇或酚反应，生成三甲基烷氧基硅烷或三甲基芳氧基硅烷。与无水氯化氢反应，放出NH₃或NH₄Cl，生成三甲基氯硅烷。可由三甲基氯硅烷与NH₃反应来制取。用作气相法白炭黑表面疏水处理剂及有机合成反应中提供N原子的试剂，还可用作碳化硅纤维的助剂，提高碳化硅纤维的耐热性和强度，还可用作涂料的防沉淀剂。并用于制备有机硅化合物。

该产品传统的制作工艺技术是溶剂法生产，即合成时加入大量有机溶剂，在搅拌条件下通氨进行反应，反应过程进行1/3程度后，进行过滤除盐，然后将清液再返回到反应釜，再次通氨反应，如此循环反应3次以上，再经过精馏分离，获得产品。这种方法存在以下缺点：

(1)溶剂法技术工艺复杂，生产能力低，易挥发损失，成本高，不利于环保。

(2)溶剂法技术除盐困难，盐中夹带产品及溶剂量较大，造成操作复杂、收率低。

(3)溶剂法技术致使产品中含溶剂而降低品质。

发明内容

针对于此，本发明的目的在于，提供一种六甲基二硅氮烷的制备工艺，采用无溶剂法一步完成合成反应，且反应完全彻底，盐与产品能很好地分离，得到高品质的产品。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种六甲基二硅氮烷的制备工艺，包括以下步骤：

(1)、向反应釜中加入三甲基氯硅烷，搅拌，降温；

(2)、将氨通入三甲基氯硅烷中，控制加氨速度，使反应釜中温度≤100℃，压力≤0.2MPa；其中氨的加入量与三甲基氯硅烷的用量之间的摩尔质量比为3.03～3.2∶2；

(3)、加入溶盐剂，停止搅拌，静置分层，上层为六甲基二硅氮烷粗产品。

氨为气态氨，可从反应釜的底部通入，利用两者的性质促进氨与三甲基氯硅烷液体的接触而反应。

当然采用液态氨，更方便了两种反应原料的相互接触，并且更容易防止反应釜中的温度过高。

在溶盐过程中，溶盐剂选自水、盐水溶液和碱水溶液。利用产物中氯化铵极易溶于水的特性，达到两互不相溶的相分层而有利于分离出产品。

溶盐剂还可选用那些氯化铵宜于溶解其中的醇类，如：甲醇、乙醇。

步骤(1)的搅拌强度≥7千焦/m³，在搅拌强度较大的情况下，才能保证反应彻底完成。

由于反应产物中含有少量的六甲基二硅氧烷及少许高沸点物质灯副产物，需要对六甲基二硅氮烷粗产品的精馏处理，要求精馏过程中的理论塔板数≥14块，具有较好的提纯效果。

与现有技术相比，本发明直接采用两种原料相互作用而反应，不需另外添加溶剂，在强搅拌下一次完成反应，过程简单，周期短；再利用氯化铵产物自身极易溶于水的溶解性质，向反应产物中加入溶盐剂，从而实现水相和油相的自然分层而达到分离出目标产物的目的。最后对目标产物进行精馏提纯，获得高品质产品。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

本发明采用无溶剂法生产六甲基二硅氮烷，向三甲基一氯硅烷液体中逐步加入液氨，实现一次彻底反应，再使用溶盐剂除盐生成粗品，最后进行提纯，获得高品质产品。

整个反应方程式：

如图1的本发明的工艺流程图所示，一种六甲基二硅氮烷的制备工艺，包括以下步骤：

(1)、向反应釜中加入三甲基氯硅烷，搅拌，降温；

(2)、将氨通入三甲基氯硅烷中，控制加氨速度，使反应釜中温度≤100℃，压力≤0.2MPa；其中氨的加入量与三甲基氯硅烷的用量之间的摩尔质量比为3.03～3.2∶2；

(3)、加入溶盐剂，停止搅拌，静置分层，上层为六甲基二硅氮烷粗产品。

其中：

(1)设备要求及构件配置

设备首先应为耐酸碱(含构件)，内设构件尽量少(①以防搅拌带有死角，②同时耐酸碱设备不易设置)，换热采用外夹套式设备。配有搅拌，其强度在7千焦/m³以上。并配有温度计插入管、压力测定点、放压点、加水点等。

(2)投料

用耐酸泵将三甲基氯硅烷一次性投入反应釜内，其体积加入量为设备容积的0.4-0.6倍。将设备封闭，设备夹套通入冷却水，开启搅拌。

(3)反应过程

该反应为间歇式反应方式。首先慢慢打开设备底部通氨阀，向设备内通入(气、液均可)氨。其控制速度是以①温度不超过100℃；②压力不超过0.2Mpa为基础。(起始阶段可大量通入，开始温度、压力均较低，由于换热能力有限，反应放热量大于冷水带出量，温度、压力都在升高，通氨操作可在温度、压力允许值以下进行。)

氨用量是以至反应达终点为基准，一般是理论用量的1.01-1.1倍，其中99％的氨是在反应开始2小时内通入。

反应终点的确定：反应到后期，放热量变小、即温度下降，压力升高。反应到最后，停止通氨，反应温度及压力均无变化，即证明无放热，反应至终点。

(4)加水(或溶盐剂)过程

该过程主要目的是将产品和盐分离。在反应结束后，放掉余压，即可在搅拌下加入水(或溶盐剂)，此时不要过分搅拌。水加入量可达设备容积的90％(或以上)。停止搅拌，产品与盐水(或溶液)自然分层。静止10-30分钟，未溶解盐剩余量较少，沉于釜下，在放盐水(或溶液)时，可随之放出。将盐水(盐或溶液)放出，上层液体收集，产品含量≥90％，待精馏分离。

(5)精馏分离过程

该过程是将反应过程由于原料、环境及反应过程影响产生的副产物六甲基二硅氧烷及少许高沸点物质进行分离而设置。此过程分离可采用间歇精馏，也可采用连续精馏方式，其主要操作条件依据不同的精馏方式有所不同。以间歇精馏方式为例，加热至110℃-130℃左右，有回流，保持一定时间，致塔顶温度降到99-100℃，可采出六甲基二硅氧烷。塔顶温度随六甲基二硅氧烷含量的减少而逐渐升高，当塔顶温度达到124-126℃后，即可采出正品六甲基二硅氮烷。此时采出量可适当加大，当塔顶温度有所升高(或汽化量很小或停止)，过程结束。塔釜剩余少许残液可继续循环精馏，当累积达到一定量后放出，作副产品。塔顶采出的六甲基二硅氧烷如达到副产品质量要求可直接出售，如不满足副产品要求，可进行循环精馏，直致达到副产品要求。

该过程的设备条件：①首选设备整体要耐碱防氨；②理论塔板数大于14块；③间歇式精馏采用变回流比操作；④塔顶产品采出温度124-126℃；⑤产品纯度≥99％。

本发明具有有点体现在：

(1)采用在强搅拌下无溶剂一次彻底完成反应。

(2)独特的除盐法一次使盐与粗品彻底分离。

从而工艺流程短，产品收率高，因而成本低；除盐简便易行，易于操作。且产品损失小。产品主含量高，贮存稳定，不含因加入溶剂而带入的杂质。

其中溶盐剂可以采用易溶于氯化铵的醇类(如：甲醇、乙醇)、盐水、碱水等也可实现盐的分层分离。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种六甲基二硅氮烷的制备工艺，包括以下步骤：

(1)、向反应釜中加入三甲基氯硅烷，搅拌，降温；

(2)、将氨通入三甲基氯硅烷中，控制加氨速度，使反应釜中温度≤100℃，压力≤0.2MPa；其中氨的加入量与三甲基氯硅烷的用量之间的摩尔质量比为3.03～3.2∶2；

(3)、加入溶盐剂，停止搅拌，静置分层，上层为六甲基二硅氮烷粗产品。

2.根据权利要求1所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述氨为气态。

3.根据权利要求1所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述氨为液态。

4.根据权利要求1所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述溶盐剂选自醇类、水、盐水溶液和碱水溶液。

5.根据权利要求1所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述溶盐剂为氯化铵宜于溶解的醇类。

6.根据权利要求1所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)的搅拌强度≥7千焦/m³。

7.根据权利要求1所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：该制备工艺还包括对六甲基二硅氮烷粗产品的精馏过程。

8.根据权利要求7所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述精馏过程中理论塔板数≥14块。

9.根据权利要求4或5所述的六甲基二硅氮烷的制备工艺，其特征在于：所述醇类为甲醇或乙醇。

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