CN102489299A - 硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂及其制备方法，催化剂组成物质的质量百分比组成为：氧化亚铜20%~50%，氧化铜10%~40%，铜粉10%~40%，催化剂载体10%~30%。制备方法是：把活性物质氧化亚铜、氧化铜和铜粉按催化剂组成均匀混合；配置浓度为3-40%的催化剂载体的醇或水溶液；将混合后的活性物质加入催化剂载体的醇溶液中，搅拌1-2小时后滴加少量蒸馏水，继续搅拌搅拌1-24小时后过滤得到滤渣，滤渣在70-120℃的条件下烘干，在400-700℃下隔绝空气焙烧8-24小时，得到催化剂。本发明具有活性和稳定性高、寿命长、可多次重复利用的特点。

Description

硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂及其制备方法

技术领域

本发明提出一种硅粉法生产正硅酸乙酯所使用的新型催化剂及其制备方法。

背景技术

正硅酸乙酯是一种重要的化工产品，主要用来合成有机硅中间体、室温硫化硅橡胶的交联剂、耐化学品腐蚀的涂料、耐热涂料以及用于耐火粘接剂及精密铸造等。正硅酸乙酯完全水解后产生的极细氧化硅粉可制造荧光粉。正硅酸乙酯的制备方法很多，但到目前为止真正工业化的只有两条路线，即四氯化硅法和硅粉法。我国大多数生产厂家都采用四氯化硅法方法，即从乙醇与四氯化硅反应制备硅酸乙酯。该工艺的特点是操作灵活，但缺点很多，主要表现以下几方面：(1)原料消耗高。(2)生产周期将近长，产量低，能耗大。(3)产品质量不稳定。(4)环境污染大。(5)生产成本高。而目前在生产正硅酸乙酯领域进行了大量的研究的硅粉法，所用的催化剂多为可溶性均相催化剂如：碱金属醇盐类、碱金属羧酸盐类、氯化铜等，在生产过程中催化剂与反应物同处于均匀物相中，活性中心比较均一，选择性较高，副反应较少。但催化剂有难以分离、回收、再生和活性下降等缺点。

发明内容

本发明在现有的均相催化硅粉法上进行了改进，提出一种硅粉法生产正硅酸乙酯的新型催化剂及其制备方法，克服了硅粉法中使用的催化剂难回收再生的问题，能大幅度加快硅和乙醇的反应速度，并可回收利用的催化剂。

本发明通过以下技术方案实现：

一种硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂，其特征在于由催化剂载体和活性物质组成，所述活性物质由氧化亚铜、氧化铜和铜粉组成，催化剂由如下质量百分比的物质制成：

氧化亚铜20％～50％，

氧化铜10％～40％，

铜粉10％～40％，

催化剂载体5％～30％。

所述的氧化亚铜、氧化铜和铜粉分别是粒径为0.01～45微米的粉体颗粒。

所述的催化剂载体选用氧化钛、氧化铝、氧化硅或氧化锆中的任意一种。

所述的催化剂载体的氧化钛为异丙醇钛；氧化铝为异丙醇铝；氧化硅为正硅酸乙酯；氧化锆为氧氯化锆。

一种硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将氧化亚铜、氧化铜和铜粉所述的催化剂制备组份混合均匀得到混合物；

(2)配置浓度为1-40％的催化剂载体的醇或水溶液，其中的催化剂载体采用所述物质中的任意一种；

(3)将步骤(1)的混合物加入步骤(2)的醇或水溶液中，搅拌1-2小时后滴加50毫升蒸馏水或氨水，继续搅拌1-24小时后过滤得到滤渣，滤渣在70-120℃的条件下烘干，在400-700℃下隔绝空气焙烧8-24小时，得到催化剂。

催化剂的评价实验在高压反应釜中进行，硅粉与乙醇的摩尔比为1∶5。在试验中硅的转化率为86％以上，正硅酸乙酯的选择性达到91.1％以上。

本发明将活性物质固定在催化剂载体上，提高了催化剂的活性，同时解决了催化剂活性成分易流失的问题，而且在反应中性质稳定，催化效率高，并且可多次回收重复利用，适宜工业应用等特点。

具体实施方式

实施例一

称取2.5g氧化亚铜、2.5g氧化铜和4.0g铜粉均匀混合；配置浓度为5％的异丙醇钛醇溶液100g；将配好的催化剂活性物质加入异丙醇钛的醇溶液中，搅拌2小时后滴加少量蒸馏水，继续搅拌搅拌8小时后过滤得到滤渣，滤渣在80℃的条件下烘干，在450℃下隔绝空气焙烧9小时，得到催化剂。

催化剂的评价实验在高压反应釜中进行，催化剂、硅粉与乙醇三者的质量比为1∶10∶80。称取硅粉、乙醇和催化剂，加入到高压反应釜中，关闭好高压釜之后，打开进气阀和排气阀开始充入氮气；5分钟后关闭排气阀，再充入氮气，当压力到达1.5MPa后关闭进气阀加热。温度升至180℃后恒温4小时，然后自然降温，达到室温后，取出反应物，过滤反应液，利用蒸馏装置提取分离出正硅酸乙酯，硅的转化率为96％，正硅酸乙酯的选择性可以达到98％。

实施例二

称取3.0g氧化亚铜、3.0g氧化铜和3.0g铜粉均匀混合；配置浓度为15％的异丙醇铝醇溶液100g；将配好的催化剂活性物质加入异丙醇铝的醇溶液中，搅拌2小时后滴加少量蒸馏水，继续搅拌搅拌12小时后过滤得到滤渣，滤渣在100℃的条件下烘干，在550℃下隔绝空气焙烧12小时，得到催化剂。

催化剂的评价实验在高压反应釜中进行，催化剂、硅粉与乙醇三者的质量比为1∶10∶80。称取硅粉、乙醇和催化剂，加入到高压反应釜中，关闭好高压釜之后，打开进气阀和排气阀开始充入氮气；5分钟后关闭排气阀，再充入氮气，当压力到达1.5MPa后关闭进气阀加热。温度升至180℃后恒温4小时，然后自然降温，达到室温后，取出反应物，过滤反应液，利用蒸馏装置提取分离出正硅酸乙酯，硅的转化率为91％，正硅酸乙酯的选择性可以达到94％。

实施例三

称取4.0g氧化亚铜、3.0g氧化铜和3.0g铜粉均匀混合；配置浓度为20％的正硅酸乙酯醇溶液100g；将配好的催化剂活性物质加入正硅酸乙酯的醇溶液中，搅拌2小时后滴加少量蒸馏水，继续搅拌搅拌16小时后过滤得到滤渣，滤渣在120℃的条件下烘干，在420℃下隔绝空气焙烧16小时，得到催化剂。

催化剂的评价实验在高压反应釜中进行，催化剂、硅粉与乙醇三者的质量比为1∶10∶80。称取硅粉、乙醇和催化剂，加入到高压反应釜中，关闭好高压釜之后，打开进气阀和排气阀开始充入氮气；5分钟后关闭排气阀，再充入氮气，当压力到达1.5MPa后关闭进气阀加热。温度升至180℃后恒温4小时，然后自然降温，达到室温后，取出反应物，过滤反应液，利用蒸馏装置提取分离出正硅酸乙酯，硅的转化率为93％，正硅酸乙酯的选择性可以达到96％。

实施例四

称取4.5g氧化亚铜、2.5g氧化铜和3.0g铜粉均匀混合；配置浓度为30％的氧氯化锆水溶液100g；将配好的催化剂活性物质加入氧氯化锆水溶液中，搅拌2小时后滴加少量氨水，继续搅拌搅拌20小时后过滤得到滤渣，滤渣在100℃的条件下烘干，在650℃下隔绝空气焙烧9小时，得到催化剂。

催化剂的评价实验在高压反应釜中进行，催化剂、硅粉与乙醇三者的质量比为1∶10∶80。称取硅粉、乙醇和催化剂，加入到高压反应釜中，关闭好高压釜之后，打开进气阀和排气阀开始充入氮气；5分钟后关闭排气阀，再充入氮气，当压力到达1.5MPa后关闭进气阀加热。温度升至180℃后恒温4小时，然后自然降温，达到室温后，取出反应物，过滤反应液，利用蒸馏装置提取分离出正硅酸乙酯，硅的转化率为90％，正硅酸乙酯的选择性可以达到93％。

Claims (5)

1.一种硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂，其特征在于由催化剂载体和活性物质组成，所述活性物质由氧化亚铜、氧化铜和铜粉组成，催化剂由如下质量百分比的物质制成：

氧化亚铜20％～50％，

氧化铜10％～40％，

铜粉10％～40％，

催化剂载体5％～30％。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述的氧化亚铜、氧化铜和铜粉分别是粒径为0.01～45微米的粉体颗粒。

3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述的催化剂载体选用氧化钛、氧化铝、氧化硅或氧化锆中的任意一种。

4.如权利要求3所述的催化剂，其特征在于所述的催化剂载体的氧化钛为异丙醇钛；氧化铝为异丙醇铝；氧化硅为正硅酸乙酯；氧化锆为氧氯化锆。

5.一种硅粉法生产正硅酸乙酯的催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将氧化亚铜、氧化铜和铜粉按权利要求1所述的催化剂制备组份混合均匀得到混合物；

(2)配置浓度为1-40％的催化剂载体的醇或水溶液，其中的催化剂载体采用权利要求4所述物质中的任意一种；

(3)将步骤(1)的混合物加入步骤(2)的醇或水溶液中，搅拌1-2小时后滴加50毫升蒸馏水或氨水，继续搅拌1-24小时后过滤得到滤渣，滤渣在70-120℃的条件下烘干，在400-700℃下隔绝空气焙烧8-24小时，得到催化剂。