CN103965477A - 水解有机氯硅烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水解有机氯硅烷的方法，该方法包括在管束反应器中使有机氯硅烷与水起反应以形成包含聚有机硅氧烷的粗制水解物和氯化氢。
Description
技术领域
本发明涉及在管束反应器中水解有机氯硅烷的方法。
背景技术
通过释放气态氯化氢水解有机氯硅烷（尤其是二甲基二氯硅烷）需要供给热能。通常，利用预热器对硅烷、供给的水或者供给的氢氯酸进行水解。
DD217813、US2758124（在附图中）、US7208617或者EP876419描述了用于水解有机氯硅烷的环路装置（looped apparatus）而未详细说明热输入。US6225490举例说明水解反应器为配备有搅拌器内件的容器。没有论述能量输入。US7479567描述在通过连续的蒸发器实现能量输入的反应柱中水解的方法，其中，饱和的氢氯酸被加热或者蒸发。
发明内容
本发明提供水解有机氯硅烷的方法，该方法包括在管束反应器中使有机氯硅烷与水起反应以形成包含聚有机硅氧烷的粗制水解物和氯化氢。
与现有的水解有机氯硅烷的过程相比，没有在环路装置或者配备有分离的热输入装置的柱中进行水解。
该过程在热传递方面更加经济和有效并且也明显地容易控制。管束反应器在保证适当的能量输入的同时保证必需的水解。尤其可以更加均匀地控制温度。
在多个并联连接的管中发生在管束反应器中水解有机氯硅烷的过程。管的长度和数量取决于要传递的能量的量，并且反过来要传递的能量的量取决于待水解的有机氯硅烷的量和释放的气态氯化氢的量。管束反应器中管的数量优选地在5至100的范围内，尤其在10至50的范围内。
管可以具有任何期望的几何形状。管优选地具有几乎圆形的直径。管优选地是直的并且并联布置。
管的内径优选地是10mm至150mm，尤其是15mm至45mm。
管长度优选地是0.5m至10m，尤其是1m至5m。
优选地直立安装管束反应器。
通过传热介质实现管束反应器中的热传递，传热介质环绕管并流或者逆流通过。
使用的传热介质可以是任何常用的传热液体，尤其是油类并且优选是优选的以0.5巴至20巴的蒸汽。
优选地，管由耐浓盐酸的材料构造，材料的实例是钽、锆、碳化硅并且优选地是石墨。
反应温度优选是20℃至150℃，尤其是45℃至85℃。反应压力优选是0.5巴至10巴，更优选地是2巴至6巴。
使用的有机氯硅烷优选地是通式I的有机氯硅烷
RaSiCl4-a （I），
其中
R 是氢、1-12碳原子的烷基或者6-12碳原子的芳基，以及
a 是2或者3。
R的优选含义是氢、甲基以及苯基。优选使用选自二甲基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷以及二甲基氯硅烷或者它们的混合物的有机氯硅烷。特别是使用二甲基二氯硅烷。
还可以利用溶剂进行水解过程。每100重量份的有机氯硅烷使用的溶剂的量优选地不超过50重量份，尤其不超过20重量份。溶剂优选地选自5至20碳原子的脂肪族烃类以及芳香族烃类以及低粘度硅氧烷的混合物。硅氧烷的实例是环二甲基聚硅氧烷、环聚甲基硅氧烷、三甲基甲硅烷基终端的低聚二甲基硅氧烷、羟基终端的低聚二甲基硅氧烷。优选地没有使用溶剂。
以最高可达有机氯硅烷中待水解的氯的化学计量的量使用以无酸形式使用的水或者作为稀盐酸使用的水。优选地，使用的水的量不超过待水解的氯需要的化学计量的95mol%。当以饱和的氢氯酸的形式使用水时，也可使用过量的水。
优选的是在压力和温度在进料点和时间上占优势时（prevailing）以饱和的氢氯酸使用水。
优选地在10℃至80℃下在反应器的上游混合有机氯硅烷、水（其也可以以氢氯酸的形式）以及任何溶剂（如果使用），并且以混合物进料到反应器中。优选地，立即在反应器的上游发生混合。对于本发明的过程，进料点顺序是非本质的。
混合物在反应器中的停留时间优选地是0.5秒至15分钟，尤其是0.5秒至4分钟。
在使用饱和的氢氯酸时，在反应过程中形成的氯化氢以气态形式产生。在使用水和稀盐酸时，氯化氢溶解在氢氯酸中直到超过氢氯酸的饱和限度。在使用相对于待水解的氯的低于化学计量的量的水时，可以进行过程使得仅仅气态氯化氢而不是氢氯酸从反应器中去除。
粗制水解物优选地包含选自聚硅氧烷和未转变的有机氯硅烷的组分。粗制水解物中的聚硅氧烷优选地选自环状的和线性的包含氯或者不含氯的低聚有机硅氧烷和聚有机硅氧烷。
优选地，粗制水解物中的低聚有机硅氧烷和聚有机硅氧烷选自短链硅氧烷和环状硅氧烷，短链硅氧烷是两侧羟基终端（hydroxy-terminated）或者氯终端的或者一端是羟基终端而另一端是氯终端。取决于压力和温度，粗制水解物还包含溶解的氯化氢。
有或者没有氢氯酸的粗制水解物和氯化氢的反应混合物由反应器中脱出（emerge from）时优选地在相分离装置中分离为气相和液相然后以常规的方式被进一步处理。
附图说明
图1通过实例的方式图示水解有机氯硅烷的过程。
具体实施方式
在进入管束反应器5之前将通过线路1供给的有机氯硅烷、通过线路2供给的溶剂以及通过线路3供给的水或氢氯酸混合并且加热。在管束反应器5中，用水水解有机氯硅烷以形成包含聚有机硅氧烷的粗制水解物和氯化氢。通过传热介质4向管束反应器5供给热量。有或者没有氢氯酸的粗制水解物和氯化氢的反应混合物从管束反应器5中脱出以在相分离装置6中分离为气态氯化氢7和水解物和任何氢氯酸的液体混合物8。
上述公式的所有上述符号各自具有彼此独立的意义。除非另有说明，任何量或者百分比是以重量计的，任何压力是0.10MPa（abs.）并且任何温度是20℃。
Claims (6)
1.一种水解有机氯硅烷的方法，所述方法包括在管束反应器中使有机氯硅烷与水起反应以形成包含聚有机硅氧烷的粗制水解物和氯化氢。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过围绕所述管通过的传热介质实现所述管束反应器中的热传递。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应温度在从0.5巴至10巴时是在20℃至150℃的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用的所述有机氯硅烷是通式I的有机氯硅烷
RaSiCl4-a （I），
其中
R 是氢、1-12碳原子的烷基或者6-12碳原子的芳基，并且
a 是1、2或者3。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，以饱和的氢氯酸的形式使用所述水。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应器中的所述停留时间在0.5秒至15分钟的范围内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140806 |