CN109438499A - 一种三甲基硅醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三甲基硅醇的制备方法,包括如下步骤:S1:在搅拌条件下,将六甲基二硅氮烷和磷酸加入反应釜中,六甲基二硅氮烷和磷酸的摩尔比为1:1~3;S2:保温反应一段时间后,用溶剂进行搅拌冲洗;S3:静置分层后进行分离,得到三甲基硅醇。采用本方法制备三甲基硅醇,生产过程中工艺过程简单,水洗过程不仅省去了精馏阶段的工艺,降低了能耗,而且解决了溶剂在体系中难以彻底分离的困难,使得产品水洗后的纯度可以达到99.6%,收率可达92.8%,且后续分离简单,反应的副产物少,副产物为溶解了盐的磷酸水溶液,可以回收重复使用,生产降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域,具体涉及一种三甲基硅醇的制备方法。
背景技术
三甲基硅醇又称三甲基羟基硅烷,沸点100℃,相对密度0.8112,折射率1.3880,Si-OH键中的羟基不稳定,在酸或碱作用下,或受热情况下,缩合脱水,生成六甲基二硅氧烷。与相应的碳醇相比较,三甲基硅醇有较强的酸性,能与四氢锂铝反应,Si-OH键可被还原Si-H键,可用作直链聚硅氧烷的封端剂,具有疏水性,是制取有机硅醇盐和各类聚硅氧烷产品,包括硅油、硅橡胶及硅树脂等最重要的中间体,具有广泛的用途和巨大的经济价值以及应用前景。
目前公开资料中,三甲基硅醇的合成方法一是从有机氯硅烷或有机烷氧基硅烷通过水解制得,如三甲基氯硅烷、三甲基氟硅烷水解制的,由于Si-OH不稳定,在酸性、碱性或高温下极易缩合,这种水解方法制取过程中体系产生盐酸与氢氟酸导致体系酸性增强,随着反应的进行会极大的促进Si-OH缩合,且缩合程度随反应进行逐步增大,从而使得产品纯度不高,需要加入除酸剂来进行中和,过程繁琐,收率只能达到70%-80%。方法二是其他硅官能硅烷水解法,加入极性有机溶剂,使生成的有机硅醇溶于有机相中,达到减少硅醇自身缩合的目的,但此法缺点在于硅醇溶解在有机溶剂后,后期想要提纯出高纯度的三甲基硅醇十分困难,因为Si-OH极性大,分子间的氢键作用明显,且Si-OH形成的氢键呈缔合型,极易与溶剂形成共沸体系,精馏过程能源消耗大。
综上所述,现有技术存在以下缺点:1、产品收率低,普遍在70%-80%;2、产品纯度低,目前纯度最多能达到98%,满足不了特殊领域对纯度的要求;3、产品合成过程中工艺复杂,生产成本高,且能耗大,浪费能源。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种三甲基硅醇的制备方法,具有工艺简单、得到的三甲基硅醇纯度高的特点。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:一种三甲基硅醇的制备方法,包括如下步骤:
S1:在搅拌条件下,将六甲基二硅氮烷和磷酸加入反应釜中,六甲基二硅氮烷和磷酸的摩尔比为1:1~3;
S2:保温反应一段时间后,用溶剂进行搅拌冲洗;
S3:静置分层后进行分离,得到三甲基硅醇。
进一步地,步骤S1中,采用纯度不低于60%的磷酸。
进一步地,步骤S1中,搅拌速度为200~400r/min。
进一步地,步骤S1中,采用滴加的方式将六甲基二硅氮烷加入到磷酸中。
进一步地,滴加速度为0.7g/min~1.0g/min。
进一步地,步骤S2中,保温反应的反应温度为60℃~65℃。
进一步地,步骤S2中,保温反应的反应时间为2h~3h。
进一步地,步骤S2中,溶剂采用蒸馏水、去离子水或超纯水。
进一步地,所述制备方法的反应机理如下:
C6H19NSi2+H3PO4→C9H27O4PSi3+(NH4)3PO4
C9H27O4PSi3+H2O→H3PO4+C3H10OSi。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
采用本方法制备三甲基硅醇,生产过程中工艺过程简单,水洗过程不仅省去了精馏阶段的工艺,降低了能耗,而且解决了溶剂在体系中难以彻底分离的困难,使得产品水洗后的纯度可以达到99.6%,收率可达92.8%,且后续分离简单,反应的副产物少,副产物为溶解了盐的磷酸水溶液,可以回收重复使用,生产降低成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种三甲基硅醇的制备方法,包括如下步骤:
S1:在搅拌条件下,将六甲基二硅氮烷和磷酸加入反应釜中,六甲基二硅氮烷和磷酸的摩尔比为1:1~3;
S2:保温反应一段时间后,用溶剂进行搅拌冲洗;
S3:静置分层后进行分离,得到三甲基硅醇,分离方法可以采用梨型分液漏斗静置分层,下层为溶剂,从下口放出,上层为三甲基硅醇,从上口倒出。
在步骤S1中,采用纯度不低于60%的磷酸。
在步骤S1中,搅拌速度为200~400r/min。
在步骤S1中,采用滴加的方式将六甲基二硅氮烷加入到磷酸中,滴加速度为0.7g/min~1.0g/min。
在步骤S2中,保温反应的反应温度为60℃~65℃。
在步骤S2中,保温反应的反应时间为2h~3h。
在步骤S2中,溶剂采用蒸馏水、去离子水或超纯水。
制备方法的反应机理如下:
C6H19NSi2+H3PO4→C9H27O4PSi3+(NH4)3PO4
C9H27O4PSi3+H2O→H3PO4+C3H10OSi。
采用本方法制备三甲基硅醇,生产过程中工艺过程简单,通过溶剂如蒸馏水、去离子水或超纯水冲洗,这种水洗过程不仅省去了精馏阶段的工艺,降低了能耗,而且解决了溶剂在体系中难以彻底分离的困难,使得产品水洗后的纯度可以达到99.6%,收率可达92.8%,且后续分离简单,反应的副产物少,副产物为溶解了盐的磷酸水溶液,可以回收重复使用,生产降低成本。
本发明通过合理设计工艺路线,由简单的原料出发,能够得到高纯度、高收率的三甲基硅醇产品,从而避免了高难度的精馏过程,为实验室或小批量的工业化生产提供了一种方便快捷的手段。
下面通过三个实施例和一个对比例进行详细说明。
实施例1:
将六甲基二硅氮烷和磷酸按照摩尔比1:1投料反应,磷酸纯度为85%,将六甲基二硅氮烷以0.7g/min的速率滴加到装有磷酸的反应釜中,滴加同时持续搅拌,搅拌速度为200r/min,滴加过程中控制反应温度在60℃-65℃,滴加完毕后在60℃-65℃下保温反应2h。将反应后所得粗品用蒸馏水在梨型分液漏斗中进行冲洗,粗品质量与蒸馏水质量比为1:6,静止分层后分离,得到产品纯度99.5%,收率:92.4%。
实施例2:
将六甲基二硅氮烷和磷酸按照摩尔比1:1.5投料反应,磷酸纯度为70%,将六甲基二硅氮烷以0.8g/min的速率滴加到装有磷酸的反应釜中,滴加同时持续搅拌,搅拌速度为300r/min,滴加过程中控制反应温度在60℃-65℃,滴加完毕后在60℃-65℃下保温反应3h。将反应后所得粗品用超纯水在梨型分液漏斗中进行冲洗,粗品质量与蒸馏水质量比为1:8,静止分层后分离,得到产品纯度99.6%,收率:92.8%。
实施例3:
将六甲基二硅氮烷和磷酸按照摩尔比1:2.5投料反应,磷酸纯度为60%,将六甲基二硅氮烷以1.0g/min的速率滴加到装有磷酸的反应釜中,滴加同时持续搅拌,搅拌速度为400r/min,滴加过程中控制反应温度在60℃-65℃,滴加完毕后在60℃-65℃下保温反应3h。将反应后所得粗品用去离子水在梨型分液漏斗中进行冲洗,粗品质量与蒸馏水质量比为1:10,静止分层后分离,得到产品纯度99.5%,收率:92.5%。
对比例1:
三甲基氯硅烷与去离子水按照摩尔比1:1进行水解反应,将三甲基氯硅烷以0.7g/min的速率滴加到装有蒸馏水的反应釜中,滴加过程保持反应釜温度为20℃-25℃,搅拌速度控制在300r/min,滴加完毕后在20℃-25℃下保温反应2h。将反应后所得粗品用蒸馏水在梨型分液漏斗中进行冲洗,粗品质量与去离子水质量比为1:8,静止分层后分离,得到产品纯度:85%,收率:72%。
本发明不局限于上述实施方式,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,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种三甲基硅醇的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:在搅拌条件下,将六甲基二硅氮烷和磷酸加入反应釜中,六甲基二硅氮烷和磷酸的摩尔比为1:1~3;
S2:保温反应一段时间后,用溶剂进行搅拌冲洗;
S3:静置分层后进行分离,得到三甲基硅醇。
2.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:步骤S1中,采用纯度不低于60%的磷酸。
3.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:步骤S1中,搅拌速度为200~400r/min。
4.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:步骤S1中,采用滴加的方式将六甲基二硅氮烷加入到磷酸中。
5.如权利要求4所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:滴加速度为0.7g/min~1.0g/min。
6.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:步骤S2中,保温反应的反应温度为60℃~65℃。
7.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:步骤S2中,保温反应的反应时间为2h~3h。
8.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于:步骤S2中,溶剂采用蒸馏水、去离子水或超纯水。
9.如权利要求1所述的三甲基硅醇的制备方法,其特征在于,所述制备方法的反应机理如下:
C6H19NSi2+H3PO4→C9H27O4PSi3+(NH4)3PO4
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