CN109908924B - 用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法，包含以下步骤：1)以乙醇作为溶剂、粒度为20～30μm的氯化亚铜原始粉体为溶质，两者混合使其固含量为60％；2)将1)所得溶液中加入粘合剂聚乙二醇湿法球磨；3)将2)球磨后所得料浆过筛，制得浆液固含量为60％的悬浮料浆，使氯化亚铜颗粒平均粒径达5～6μm粘稠状浆液；4)向3)所得料浆中加入分散剂聚氧乙烯醚使浆液呈均匀态悬浮液；5)将4)所得浆液经过筛分后，由高压泵输送至干燥室雾化，喷嘴从下向上垂直喷出，喷出雾状液滴，N2经电加热后从顶部螺旋状下降，与逆流的雾滴相遇接触，使水分和有机溶剂迅速蒸发，在极短的时间内干燥成为球形催化剂产品。

Description

用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于合成有机硅单体的催化剂领域，具体为用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法。
背景技术
有机硅是指含有O-Si-O主链，并在Si原子上结合有机基团的高分子聚合物的总称。制约有机硅行业发展的最重要因素就是有机硅单体的合成技术，有机硅单体是制备硅油、硅橡胶、硅树脂以及硅烷偶联剂的原料，由几种基本单体可生产出成千种有机硅产品。有机硅单体的生产方法有很多，以甲基氯硅烷为例，目前国内外甲基氯硅烷的工业生产都是采用Rochow等发明的CH3Cl与Si在催化剂作用下的“直接法”合成工艺，其优点是生产过程简单，原料价格低廉,可以连续地大量生产，是工业上制备有机氯硅烷最成功的方法。在该合成工艺中，催化剂起着特别重要的作用，如果没有催化剂，CH3Cl需要在很高的温度下才会与Si反应，Si和CH3Cl在铜基催化剂的作用下发生反应，直接生成各种甲基氯硅烷单体。而氯化亚铜是被广泛采用的一种铜基催化剂，大量的研究和实际生产表明，氯化亚铜催化剂的表面形貌、表面基团和粒度分布对于有机硅单体合成反应有着非常明显的影响，很多研究者提出催化剂后处理工艺，即通过各种分散技术，包括超声处理、球磨处理等，将制备好的催化剂进行分散，从而得到需要的形状和粒度分布，然而，这些后处理操作过程繁琐，能耗较大。因此，寻找研究制备一种更为方便、可行，更有效的制备高活性的球形氯化亚铜催化剂是非常必要的，这种高活性的氯化亚铜催化剂在有机硅合成反应中能有效提高单体选择性、反应活性及硅的利用率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设备投资小、工艺简便、能耗低、制造成本较低，制备的催化剂成球形较好、比表面积较大，表面呈多孔状的用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法。
本发明用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法，该方法包含以下步骤：
步骤一、以乙醇作为溶剂、粒度为20～30μm的氯化亚铜原始粉体为溶质，两者混合使其固含量为60％；
步骤二、在步骤一所得溶液中加入粘合剂聚乙二醇，进行湿法球磨4h；
步骤三、将步骤二球磨后所得料浆进行过筛，制得浆液固含量为60％的悬浮料浆，使氯化亚铜颗粒的平均粒径达5～6μm粘稠状浆液；
步骤四、在搅拌条件下，向步骤三所得料浆中加入分散剂聚氧乙烯醚使浆液呈均匀态悬浮液，所述分散剂的量为浆液总质量的0.5～1％；
步骤五、将步骤四所得浆液经过筛分后，由高压泵输送至干燥室中部的喷嘴，将料液雾化，喷嘴从下向上垂直喷出，喷出雾状液滴，N2经电加热后从顶部螺旋状下降，与逆流的雾滴相遇接触，使水分和有机溶剂迅速蒸发，在极短的时间内干燥成为球形催化剂产品。
所述的步骤五中喷嘴尺寸φ0.8-1.5mm、进口温度230-270℃、出口温度120-150℃、喷雾压力2.0-2.2Mpa。
本发明用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法的有益效果：
1)本发明采用氯化亚铜原始粉体为原料，生产投入较低、制备方法简单、生产条件温和、能耗低，设备投资小；
2)采用此方法制备的催化剂成球形较好，且表面呈多孔状，松装密度较小，比表面积较大，氧含量低，能促使反应初期诱导相的形成，缩短反应诱导期，催化反应启动快、反应活性与选择性较高；
3)本方法制备的催化剂由于比表面积较大，表面呈多孔状，在有机硅单体合成中，能很好的与硅粉形成Cu3Si活性触体，使合成反应能在长时间内保持较高的反应活性及M2选择性90％以上；能提高有机硅单体的时空产率，硅粉转化率较高65％以上，有效降低生产成本，同时能减少高佛物等副反应的生成，并降低铜催化剂的消耗，尤其是增加了二甲基二氯硅烷的量，提高了经济效益。
附图说明
图1为采用本方法制备的球形高活性氯化亚铜催化剂SEM400倍照片。
图2为采用本方法制备的球形高活性氯化亚铜催化剂SEM1000倍照片。
图3为采用现有技术制备的氯化亚铜催化剂SEM400倍照片。
图4为采用现有技术制备的氯化亚铜催化剂SEM1000倍照片。
具体实施方式
本发明用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法，包含以下步骤：
步骤一、以乙醇作为溶剂、粒度为20～30μm的氯化亚铜原始粉体为溶质，两者混合使其固含量为60％；
步骤二、在步骤一所得溶液中加入粘合剂聚乙二醇，进行湿法球磨4h；
步骤三、将步骤二球磨后所得料浆进行过筛，制得浆液固含量为60％的悬浮料浆，使氯化亚铜颗粒的平均粒径达5～6μm粘稠状浆液；
步骤四、在搅拌条件下，向步骤三所得料浆中加入分散剂聚氧乙烯醚使浆液呈均匀态悬浮液，所述分散剂的量为浆液总质量的0.5～1％；
步骤五、将步骤四所得浆液经过筛分后，由高压泵输送至干燥室中部的喷嘴，将料液雾化，喷嘴从下向上垂直喷出，喷出雾状液滴，N2经电加热后从顶部螺旋状下降，与逆流的雾滴相遇接触，使水分和有机溶剂迅速蒸发，在极短的时间内干燥成为球形催化剂产品，大部分产品由干燥塔底部卸料口收集，粉末由旋分分离器分离和电磁脉冲布袋除尘器授粉筒收集，干燥气体N2和挥发性乙醇蒸汽再经过冷冻水换热器冷却回收乙醇溶剂，N2再经过电加热器换热后进入塔顶气体分配器完成闭式循环。
所述的步骤五中喷嘴尺寸φ0.8-1.5mm、进口温度230-270℃、出口温度120-150℃、喷雾压力2.0-2.2Mpa。试验塔规格：QZ-200，φ3200×4000，采用塔底、旋风两点出料形式进行压力式喷雾造粒试验，获得高活性氯化亚铜球形催化剂，产品回收率在99.5-99.8％。
采用超声波振动筛对所获得的高活性氯化亚铜催化剂进行筛分以获得所需粒度分布的高性能氯化亚铜催化剂；所述高性能球形氯化亚铜催化剂的粒度分布采用激光粒度仪检测：D5045～106μm，D9050～200μm，所得球形催化剂产品的水分含量＜0.05％。
对所获得的高性能氯化亚铜催化剂进行性能检测，所得球形催化剂比表面积较大，比表面积为1.35-1.80m2/g；颗粒形貌采用扫描电子显微镜检测(SEM)，颗粒成圆球状，成球性较好(见图1)；所得催化剂流动性较好，流动性为200-213s/80g。通过ICP数据分析检测，Pb≤50ppm，Fe≤300ppm，酸不溶物含量≤500ppm。

Claims (2)

1.用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法，该方法包含以下步骤：
步骤一、以乙醇作为溶剂、粒度为20～30μm的氯化亚铜原始粉体为溶质，两者混合使其固含量为60％；
步骤二、在步骤一所得溶液中加入粘合剂聚乙二醇，进行湿法球磨4h；
步骤三、将步骤二球磨后所得料浆进行过筛，制得浆液固含量为60％的悬浮料浆，使氯化亚铜颗粒的平均粒径达5～6μm粘稠状浆液；
步骤四、在搅拌条件下，向步骤三所得料浆中加入分散剂聚氧乙烯醚使浆液呈均匀态悬浮液，所述分散剂的量为浆液总质量的0.5—1％；
步骤五、将步骤四所得浆液经过筛分后，由高压泵输送至干燥室中部的喷嘴，将料液雾化，喷嘴从下向上垂直喷出，喷出雾状液滴，N2经电加热后从顶部螺旋状下降，与逆流的雾滴相遇接触，使水分和有机溶剂迅速蒸发，在极短的时间内干燥成为球形催化剂产品。
2.如权利要求1所述的用于有机硅单体合成的高活性氯化亚铜催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中喷嘴尺寸φ0.8-1.5mm、进口温度230-270℃、出口温度120-150℃、喷雾压力2.0-2.2Mpa。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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