CN105622663A - 甲基苯基环硅氧烷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种甲基苯基环硅氧烷的制备方法，属于有机硅化合物的合成领域。本发明所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：(1)将水和催化剂加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液并加热；(2)将甲基苯基二烷氧基硅烷滴入所得的溶液中，同时升温，滴加完毕后，平衡一段时间；(3)将步骤(2)所得的溶液升温，然后进行脱水缩合，得到釜底物；(4)将所得釜底物进行减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分，即得到甲基苯基环硅氧烷的混合环体。本发明工艺简单、反应平稳易控、收率高、连续化操作性强、节能环保，制得的产物纯度高，利于实现工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种甲基苯基环硅氧烷的制备方法，属于有机硅化合物的合成领域。
背景技术
甲基苯基环硅氧烷是一种用途广泛的有机硅化合物，它具有良好的耐老化、抗紫外线、透光性、生理惰性，是生产甲基苯基硅油、硅橡胶的重要原料，可应用于化妆品生产、药物、医疗等领域。
目前，甲基苯基环硅氧烷的制备大都采用一锅混合水解-裂解的思路，常用原料是甲基苯基二烷氧基硅烷、甲基苯基聚硅氧烷等，常常因为反应工艺及原料杂质的不同，导致原料回收困难、环保性差、收率及纯度不高等问题。例如有的因为一次性混合后水解立刻发生放热导致喷料的危险，有的收率低，有的收率稍高但纯度不够，获得的甲基苯基环硅氧烷难以用于甲基苯基硅油、硅橡胶的生产，极大的限制了其应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其工艺简单、反应平稳易控、收率高、连续化操作性强、节能环保，制得的产物纯度高，利于实现工业化。
本发明所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水和催化剂加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液并加热；
(2)将甲基苯基二烷氧基硅烷滴入步骤(1)所得的溶液中，并伴随着低组分的不断分馏出来，同时以一定速度升温至一定温度，滴加完毕后，在该温度下平衡一段时间；
(3)将步骤(2)所得的溶液升温，然后进行脱水缩合，得到接近透明的釜底物；
(4)将步骤(3)所得釜底物进行减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分，即得到甲基苯基环硅氧烷的混合环体。
所述催化剂为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐。碱金属氢氧化物优选为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂；碱金属碳酸盐优选为碳酸钾或碳酸钠。
步骤(1)中，加热至100℃。
步骤(2)中，升温时，从100℃以15℃/小时的速度升温至130℃；平衡时的温度为130℃，平衡时间为1-6h。
步骤(2)中，甲基苯基二烷氧基硅烷为甲基苯基二甲氧基硅烷或甲基苯基二乙氧基硅烷。
步骤(3)中，升温至135-155℃，脱水缩合时间为1-5h。
所述水与甲基苯基二烷氧基硅烷的摩尔比为3～5：1；催化剂用量为甲基苯基二烷氧基硅烷质量的0.2-3％。
所得的甲基苯基环硅氧烷为混合环体，包括甲基苯基环三硅氧烷、甲基苯基环四硅氧烷和甲基苯基环五硅氧烷。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明采用将甲基苯基二烷氧基硅烷滴加投料与分离副产物同时进行的方式，首先避免了直接混合投料，剧烈水解时反应放热出现冲料的危险，反应平稳易控；其次，滴加与分离同时进行相当于一个反应的产物不断被移除，而原料不断被加入，二者同时促进了反应向目标产物方向移动，另外脱水缩合的操作，更进一步的使得原料能够实现尽可能的水解并缩合，原料利用率非常高，产物收率得到极大的提升，这种方式的实验操作是本反应的亮点之处，是可以工业化的一个重要优势；
(2)本发明在最短的时间，最小的温度范围内实现彻底水解，免去了长时间不断升温脱出低沸物、脱水的麻烦，满足了节能降耗的需求，是工业化的又一个重要有利因素；
(3)本发明采用裂解精馏同时进行的方法，能够得到高纯度的苯基环体化合物；
(4)本发明不存在水油分离的操作，水解装置同时也是裂解装置，反应操作均在一套设备中完成，其连续化操作性很强，减少了操作步骤；
(5)本发明中得到的裂解釜底物可以继续参与反应，无需分离。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例1
将540g水、3.646g氢氧化锂加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液，并加热到100℃。按照15℃/小时的速度由100逐渐升温至130℃，同时将1823g甲基苯基二甲氧基硅烷滴入溶液中，伴随着甲醇和水的不断分馏出，滴加完毕后，平衡6h。然后升温至155℃，脱水缩合1h，得到接近透明的釜底物。将釜底物减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分即得到甲基苯基环硅氧烷，总合收率为94％，产品纯度经气相色谱分析为99.8％。
实施例2
将720g水、10.5g氢氧化钠加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液，并加热到100℃。按照15℃/小时的速度由100逐渐升温至130℃，同时将2100g甲基苯基二乙氧基硅烷滴入溶液中，伴随着乙醇和水的不断分馏出，滴加完毕后，平衡4h。然后升温至135℃，脱水缩合3h，得到接近透明的釜底物。将釜底物减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分即得到甲基苯基环硅氧烷，总合收率为80％，产品纯度经气相色谱分析为99.6％。
实施例3
将900g水、18.23g氢氧化钾加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液，并加热到100℃。按照15℃/小时的速度由100逐渐升温至130℃，同时将1823g甲基苯基二甲氧基硅烷滴入溶液中，伴随着甲醇和水的不断分馏出，滴加完毕后，平衡2h。然后升温至140℃，脱水缩合5h，得到接近透明的釜底物。将釜底物减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分即得到甲基苯基环硅氧烷，总合收率为81％，产品纯度经气相色谱分析为99.5％。
实施例4
将540g水、54.69g碳酸钠加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液，并加热到100℃。按照15℃/小时的速度由100逐渐升温至130℃，同时将1823g甲基苯基二甲氧基硅烷滴入溶液中，伴随着甲醇和水的不断分馏出，滴加完毕后，平衡1h。然后升温至150℃，脱水缩合2h，得到接近透明的釜底物。将釜底物减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分即得到甲基苯基环硅氧烷，总合收率为76％，产品纯度经气相色谱分析为99.1％。
实施例5
将900g水、18.23g碳酸钾加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液，并加热到100℃。按照15℃/小时的速度由100逐渐升温至130℃，同时将1823g甲基苯基二甲氧基硅烷滴入溶液中，伴随着甲醇和水的不断分馏出，滴加完毕后，平衡2h。然后升温至140℃，脱水缩合5h，得到接近透明的釜底物。将釜底物减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分即得到甲基苯基环硅氧烷，总合收率为82％，产品纯度经气相色谱分析为99.4％。
Claims (10)
1.一种甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将水和催化剂加入带有精馏装置的反应瓶中，搅拌制成溶液并加热；
(2)将甲基苯基二烷氧基硅烷滴入步骤(1)所得的溶液中，同时升温，滴加完毕后，平衡一段时间；
(3)将步骤(2)所得的溶液升温，然后进行脱水缩合，得到釜底物；
(4)将步骤(3)所得釜底物进行减压裂解精馏，收集250-310℃区间的馏分，即得到甲基苯基环硅氧烷的混合环体。
2.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：催化剂为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐。
3.根据权利要求2所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂；碱金属碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠。
4.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，加热至100℃。
5.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，升温时，从100℃以15℃/小时的速度升温至130℃。
6.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，平衡时的温度为130℃，平衡时间为1-6h。
7.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，甲基苯基二烷氧基硅烷为甲基苯基二甲氧基硅烷或甲基苯基二乙氧基硅烷。
8.根据权利要求1或7所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：水与甲基苯基二烷氧基硅烷的摩尔比为3～5：1；催化剂用量为甲基苯基二烷氧基硅烷质量的0.2-3％。
9.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，升温至135-155℃，脱水缩合时间为1-5h。
10.根据权利要求1所述的甲基苯基环硅氧烷的制备方法，其特征在于：甲基苯基环硅氧烷的混合环体包括甲基苯基环三硅氧烷、甲基苯基环四硅氧烷和甲基苯基环五硅氧烷。
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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 | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 256401 Shandong City Dongfeng Group technical management center, Tangshan Town, Huantai, Zibo, Shandong Applicant after: Shandong Dongyue organosilicon material Limited by Share Ltd Address before: 256401 Shandong City Dongfeng Group technical management center, Tangshan Town, Huantai, Zibo, Shandong Applicant before: Shandong Dongyue Silicon Material co., Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160601 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |