CN108285466A - 高收率制备原硅酸乙酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高收率制备原硅酸乙酯的方法，包括以下步骤：(1)在带有冷却回流装置的反应器中加入0.5～10摩尔份的惰性溶剂；(2)在反应器的两个液下进料口分别反应器中同时注入1摩尔份的四氯化硅及4～4.5摩尔份的无水乙醇，控制加料速率使其同时完成加料；(3)对反应器升温至回流，并在回流条件下继续反应30～120分钟；(4)用质量含量为1％～10％的乙醇钠‑乙醇溶液对反应器中的反应液进行中和使其呈中性；(5)精馏中和后的反应液，分离产物即得到原硅酸乙酯和溶剂。本发明公开的高收率制备原硅酸乙酯的方法具有产物收率高、制备方法简单、反应条件温和等优点。

Description

高收率制备原硅酸乙酯的方法

技术领域

本发明涉及一种高收率制备原硅酸乙酯的方法，属于材料科学与工程领域。

背景技术

虽然原硅酸乙酯早已实现了工业化生产，但是现有生产工艺存在着收率低下的缺陷。目前硅酸乙酯主流的生产方法是使用四氯化硅和乙醇的反应，比如申请号为201310740054.7的中国发明专利申请公开了一种使用四氯化硅半连续法生产正硅酸乙酯的方法。申请号为201510601904.4的中国发明专利申请公开了一种在催化剂作用下四氯化硅和乙醇反应生成硅酸乙酯的方法。申请号为201410018619.5的中国发明专利公开了一种使用副产四氯化硅生产聚硅酸乙酯的方法。这些方法都是采用四氯化硅为原料制备硅酸乙酯，但是原硅酸乙酯的收率通常只有75％左右。

申请号为201110431052.0的中国发明专利公开了一种利用金属硅与乙醇反应生成硅酸乙酯的方法，其所公布的以硅粉和乙醇为原料的方法能高收率得到原硅酸乙酯，但该方法存在高温、高压的危险而没有实现大规模的应用。

中国科学院有机化学研究所的王葆仁在研究论文《关于原矽酸乙酯的制备》、上海化学原料工业公司研究实验室谢荣章的研究论文《正硅酸乙酯的制备》以及浙江大学化工系联合反应工程研究所王恒秀在其《硅酸乙酯生产工艺进展述评及其半连续化生产工艺的开发》的研究中均得出共同的结论，导致收率下降的原因是反应过程中产生的氯化氢与原料乙醇反应生成水，水引起硅酸乙酯水解缩聚形成聚硅酸乙酯的不可逆过程(见反应式1、反应式2、反应式3、反应式4……)。该过程不仅使硅酸乙酯收率下降而且所生产的聚合物使产物难以分离。对于副反应导致收率下降的原理已经十分清晰，然而至今为止尚未有突破性的方法能显著提高收率，解决行业难题。

本发明为了克服现有以四氯化硅为原料制备原硅酸乙酯方法的缺点，在反应过程中引入惰性溶剂作为反应介质，从而使原硅酸乙酯的收率提高至95％以上。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种高收率制备原硅酸乙酯的方法，更具体地是一种利用四氯化硅及无水乙醇为原料，在惰性溶剂中进行反应制备原硅酸乙酯的方法。

技术方案：高收率制备原硅酸乙酯的方法，包括以下步骤：

(1)在带有冷却回流装置的反应器中加入0.5～10摩尔份的惰性溶剂，然后进入步骤(2)；

(2)在反应器的两个液下进料口分别反应器中同时注入1摩尔份的四氯化硅及4～4.5摩尔份的无水乙醇，控制加料速率使其同时完成加料，然后进入步骤(3)；

(3)对反应器升温至回流，并在回流条件下继续反应30～120分钟，然后进入步骤(4)；

(4)用质量含量为1％～10％的乙醇钠-乙醇溶液对反应器中的反应液进行中和使其呈中性，然后进入步骤(5)；

(5)精馏步骤(4)中和后的反应液，分离产物，即得到原硅酸乙酯和溶剂。

进一步地，步骤(1)中的惰性溶剂为苯、甲苯、四氯化碳中的一种或几种。

进一步地，步骤(5)得到的溶剂返回步骤(1)作为惰性溶剂继续使用。

本发明之所以能突破现有方法的缺陷主要原因是：

(1)惰性溶剂显著降低了反应体系中氯化氢以及乙醇的含量；

(2)消除或极大的减少溶剂化效应(在传统工艺乙醇过量的情况下，乙醇作为极性质子溶剂对副反应具有加速的作用，而本发明加入的惰性溶剂为非极性溶剂，具有降低副反应速率的作用)。

有益效果：本发明公开的高收率制备原硅酸乙酯的方法具有以下

有益效果：

1、产物收率高达95％以上，远远高于现有的其他方法的收率；

2、制备方法简单；

3、反应条件温和。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

具体实施例1

高收率制备原硅酸乙酯的方法，包括以下步骤：

(1)在带有冷却回流装置的反应器中加入0.5摩尔份的惰性溶剂，然后进入步骤(2)；

(2)在反应器的两个液下进料口分别反应器中同时注入1摩尔份的四氯化硅及4摩尔份的无水乙醇，控制加料速率使其同时完成加料，然后进入步骤(3)；

(3)对反应器升温至回流，并在回流条件下继续反应30分钟，然后进入步骤(4)；

(4)用质量含量为1％的乙醇钠-乙醇溶液对反应器中的反应液进行中和使其呈中性，然后进入步骤(5)；

(5)精馏步骤(4)中和后的反应液，分离产物，即得到原硅酸乙酯和溶剂。

进一步地，步骤(1)中的惰性溶剂为苯。

进一步地，步骤(5)得到的溶剂返回步骤(1)作为惰性溶剂继续使用。

具体实施例2

高收率制备原硅酸乙酯的方法，包括以下步骤：

(1)在带有冷却回流装置的反应器中加入10摩尔份的惰性溶剂，然后进入步骤(2)；

(2)在反应器的两个液下进料口分别反应器中同时注入1摩尔份的四氯化硅及4.5摩尔份的无水乙醇，控制加料速率使其同时完成加料，然后进入步骤(3)；

(3)对反应器升温至回流，并在回流条件下继续反应120分钟，然后进入步骤(4)；

(4)用质量含量为10％的乙醇钠-乙醇溶液对反应器中的反应液进行中和使其呈中性，然后进入步骤(5)；

(5)精馏步骤(4)中和后的反应液，分离产物，即得到原硅酸乙酯和溶剂。

进一步地，步骤(1)中的惰性溶剂为甲苯。

进一步地，步骤(5)得到的溶剂返回步骤(1)作为惰性溶剂继续使用。

具体实施例3

高收率制备原硅酸乙酯的方法，包括以下步骤：

(1)在带有冷却回流装置的反应器中加入5摩尔份的惰性溶剂，然后进入步骤(2)；

(2)在反应器的两个液下进料口分别反应器中同时注入1摩尔份的四氯化硅及4.3摩尔份的无水乙醇，控制加料速率使其同时完成加料，然后进入步骤(3)；

(3)对反应器升温至回流，并在回流条件下继续反应60分钟，然后进入步骤(4)；

(4)用质量含量为5％的乙醇钠-乙醇溶液对反应器中的反应液进行中和使其呈中性，然后进入步骤(5)；

(5)精馏步骤(4)中和后的反应液，分离产物，即得到原硅酸乙酯和溶剂。

进一步地，步骤(1)中的惰性溶剂为四氯化碳。

进一步地，步骤(5)得到的溶剂返回步骤(1)作为惰性溶剂继续使用。

具体实施例4

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

步骤(1)中的惰性溶剂为等摩尔量的苯与甲苯的混合溶剂。

具体实施例5

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

步骤(1)中的惰性溶剂为等摩尔量的甲苯与四氯化碳的混合溶剂。

具体实施例6

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

步骤(1)中的惰性溶剂为等摩尔量的苯、甲苯、四氯化碳的混合溶剂。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.高收率制备原硅酸乙酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在带有冷却回流装置的反应器中加入0.5～10摩尔份的惰性溶剂，然后进入步骤(2)；

(2)在反应器的两个液下进料口分别反应器中同时注入1摩尔份的四氯化硅及4～4.5摩尔份的无水乙醇，控制加料速率使其同时完成加料，然后进入步骤(3)；

(3)对反应器加热，升温至回流，并在回流条件下继续反应30～120分钟，然后进入步骤(4)；

(4)用质量含量为1％～10％的乙醇钠-乙醇溶液对反应器中的反应液进行中和，使其呈中性，然后进入步骤(5)；

(5)精馏步骤(4)中和后的反应液，分离产物，即得到原硅酸乙酯和溶剂。

2.根据权利要求1所述的高收率制备原硅酸乙酯的方法，其特征在于，步骤(1)中的惰性溶剂为苯、甲苯、四氯化碳中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的高收率制备原硅酸乙酯的方法，其特征在于，步骤(5)得到的溶剂返回步骤(1)作为惰性溶剂继续使用。