CN1107852A

CN1107852A - 中性乙烯基三乙氧基硅烷的制备方法

Info

Publication number: CN1107852A
Application number: CN 94114265
Authority: CN
Inventors: 孔德雨; 陈若成; 王汝坤; 翟恒泰; 孔令弘; 王仲安; 孔勇
Original assignee: No3 Chemical Plant Qufu Shandong Prov
Current assignee: No3 Chemical Plant Qufu Shandong Prov
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1995-09-06

Abstract

本发明提供一种有机硅偶联剂制备方法，具体地说是一种中性乙烯基三乙氧基硅烷的制备方法，在制备过程中采用氯乙烯和三氯硅烷进行缩合反应生成乙烯基三氯硅烷，再与乙醇进行脂化反应生成乙烯基三乙氧基硅烷，然后用乙醇镁进行中和反应在除去残余的酸和中间产物，使反应收率达70—95％以上，纯度达98％，和现有技术相比具有工艺设备运行，产品收率高、纯度高、成本低等特点，产品很受用户的欢迎，有很好的推广使用价值。

Description

本发明涉及一种有机硅偶联剂的制备方法，即乙烯基三乙氧基硅烷的制备方法。

乙烯基三乙氧基硅烷作为一种有机硅偶联剂广泛地在玻璃纤维制品、塑料工业、电缆、橡胶、陶瓷等工业领域使用，但现有的乙烯基三乙氧基硅烷的生产工艺比较复杂，设备经常发生堵塞，而且有酸性废气、废渣对外排放，使周围环境受到污染，而且还存在有产品质量低、收率低、纯度不高、返酸等不足，使产品在市场上的销售和应用范围受到严重的限制，失去竞争力。

本发明的目的是提供一种醇解中和法制备中性乙烯基三乙氧基硅烷的方法，并在工艺及设备上实现了较大的改进，找出了最佳反应条件，提高了产品收率、纯度及外观质量，实现了无三废排放、文明生产。

本发明的中性乙烯基三乙氧基硅烷的制备方法，包括氯乙烯与三氯硅烷的缩合反应，生成氯乙烯三氯硅烷，再和乙醇脂化反应生成氯乙烯基三乙氧基硅烷，同时存在氯乙烯三氯硅烷的水解副反应生成中间产物氯乙烯基三羟基硅烷，然后和乙醇镁中和反应和置换反应，生成最终产物氯乙烯基三乙氧基硅烷，副产品是MgCl₂、Mg（OH）₂及乙醇，具体制备步骤如下：

1、氯乙烯与三氯硅烷的缩合反应步骤为：

第一步：打开氯乙烯钢瓶及三氯硅烷贮罐阀门，使其按1∶1摩尔比例进入混合器，并预热至500～100℃，然后放入到预先加热到300～600℃的反应釜内进行缩合反应，温度控制在400～650℃，反应时间为20～30分钟，反应产物乙烯基三氯硅烷经冷凝器冷凝，在接收器中收集备用。缩合反应方程式为：CH₂＝CHCl+HSiCl₃→CH₂＝CHSiCl₃+HCl↑

第二步：将乙烯基三氯硅烷打入到蒸馏釜中进行常压蒸馏收集88～94℃的馏份，经冷凝器冷凝得乙烯基三氯硅烷。

2、乙烯基三氯硅烷与无水乙醇的脂化反应，其步骤如下：

第一步：将蒸馏出的乙烯基三氯硅烷打入脂化反应釜中，向釜中按1∶3摩尔的比例滴加无水乙醇，滴加速度控制在5～10Kg/小时，温度控制在10～40℃，真空度控制在550～700mmHg柱，并同时开启酸吸收装置，除去副产物盐酸。

脂化反应方程式如下：

第二步：无水乙醇滴加完毕，将釜温升至20～50℃，真空度保持500～700mmHg柱，恒温回流3～5小时。

第三步：将釜温升至60～85℃，真空度20～60mmHg柱减压蒸馏收集馏出产物即为乙烯基三乙氧基硅烷，水解反应是脂化反应中的副反应，反应生成中间产物乙烯基三羟基硅烷。

其水解反应方程式为：

其中的H₂O是由乙醇滴加时带入，生成的乙烯三羟基硅烷同主产物乙烯基三乙氧基硅烷一并蒸馏收集备用。

置换反应和中和反应在反应釜内同时进行其反应方程式如下：

反应物残存的HCl和乙醇镁发生中和反应，其反方程应式如下

上述反应操作步骤如下：

第一步：向中和反应釜内加入3～5%的乙醇镁Mg（OCH₂CH₃）₂，将釜温升至70～90℃，恒温常压回流3～4小时，测PH＝7～9即反应完毕。

第二步：先于60～80℃常压下蒸馏出副产物乙醇，然后控制温度60～85℃，真空度20～60mmHg柱下减压蒸馏收集产物得中性乙烯基三乙氧基硅烷，PH7±0.3，副产物为MgCl₂、Mg（OH）₂

说明书附图为本发明的中性三乙烯基碱乙氧基硅烷的设备工艺流程图，参照设备工艺流程图对本发明的制备方法作以下详细地说明。

附图中的设备编号及名称：1、氯乙烯钢瓶，2、三氯硅烷贮槽，3、混料器，4、缩合反应釜，5、8、9、11、16、20、22为冷凝器，6、10、1、23、24为接收器、7、蒸馏釜，11、乙醇贮槽，12、脂化反应釜，18、中和反应釜，19、乙醇镁贮槽、26、15、25喷射真空泵，21、渣槽。

打开氯乙烯钢瓶（1）和三氯硅烷贮槽（2），按1∶1摩尔比例加入到混料器（3）中，将混合料预热50～100℃，再将混合料放入预热至300～650℃的缩合反应釜（4）中，在400～650℃的温度下缩合反应20～30分钟，反应产物经冷凝器（5）冷凝在接收器（6）中收集备用，接收器（6）同时与水喷射泵和酸吸收器（15）相接回收副产物HCl，将反应物料打入蒸馏釜（7）内常压蒸馏，经冷凝器（8）、（9）冷凝收集88～90℃的馏份于接收器（10）中，此时，产物是酸性乙烯基三氯硅烷，将物料由接收器（10）中打入脂化反应釜（12）内，打开乙醇贮槽（11）按1∶3摩尔比例滴加无水乙醇，其滴加速度控制在5～10Kg/小时，温度控制在10～40℃，真空度控制在550～700mmHg柱，同时开启盐酸吸收装置回收HCl，乙醇滴完后，将脂化反应釜（12）升温至20～50℃，开启回流冷凝器（13），真空度不变，恒温恒压，回流3～5小时，将脂化反应釜（12）升温至60～85℃，真空度为20～60mmHg柱，关闭冷凝器（13），开冷凝器（16），减压蒸馏，从接收器（17）中收集馏出物即为乙烯基三乙氧基硅烷和中间产物乙烯基三羟基硅烷，将馏出物由接收器（17）中打入中和反应釜（18）中，由乙醇镁贮槽中加入3～5%的乙醇镁，升温至70～90℃，恒温常压回流反应3～4小时，取样测PH＝7～9，中和反应结束，控制温度60～85℃进行常压蒸馏，经冷凝器（22）冷凝，在接收器（24）中收集副产品乙醇回用，提高蒸馏温度60～95℃，真空度控制在20～60mmHg柱减压蒸馏，在接收器（23）中收集馏出物即为本发明的产物中性乙烯基三乙氧基硅烷。

本发明的方法和现有技术相比，其优点是：1、在缩合反应和脂化反应设备中，都使用了酸吸收装置，即回收了副产品HCl，又减少了酸气对环境的污染，工业化程度有显著的提高，2、用在缩合反应的工艺设备、设计及技术条件合理、避免了传统工艺中的管道堵塞及收率低的不足，3、在中和反应中以乙酸镁作为中和剂，不仅减少了副产物，而且收率和纯度明显提高，4、在整套设备中设计了两套减压蒸馏提纯设备，使产品反应更加彻底完全，收率可达90%～95%，产品的纯度可达98%以上，而现有技术的收率约85%，纯度一般为70%左右。

因此本发明的乙烯基三乙氧基硅烷的制备方法，在整个工艺设备技术条件上和现有技术相比都处于领先地位，在产品的收率、纯度都要比现有市售产品高20～30%，具有很好的推广使用价值，而且会产生很好的社会经济效益。

Claims

1、中性乙烯基三乙氧基硅烷的制备方法，其特征在于氯乙烯与三氯硅烷缩合反应生成乙烯基三氯硅烷，再和无水乙醇进行脂化反应生成乙烯基三乙氧基硅烷，再同乙醇镁中和反应生成中生成乙烯基三乙氧基硅烷。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于缩合反应步骤如下：

第一步：打开氯乙烯钢瓶及三氯硅烷贮罐阀门，使两物料以1∶1摩尔比例进入混合器，预热至50～100℃，然后放入到预先加热300～650℃的反应釜内进行缩合反应，温度控制在400～650℃，反应时间20～30分钟，反应产物乙烯基三氯硅烷经冷凝器冷凝在接收器收集备用。

第二步：将反应物乙烯基三氯硅烷打入蒸馏釜内进行常压蒸馏收集88～94℃的馏份，经冷凝器冷凝得乙烯基三氯硅烷。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于脂化反应步骤如下：

第一步：将蒸馏出的乙烯基三氯硅烷打入脂化反应釜中，向釜中按1∶3摩尔的比例滴加无水乙醇，滴加速度控制在5～10Kg/h，温度控制在10～40℃，真空度控制在550～700mmHg柱，并同时开启酸吸收装置。

第二步：乙醇滴加完后，将釜温升至20～50℃，真空度保持500～700mmHg柱，恒温回流3～5小时。

第三步：将釜温升至60～85℃，真空度20～60mmHg柱减压蒸馏收集产物即为酸性乙烯基三乙氧基硅烷。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体中和反应步骤为：

第一步：将蒸馏收集的乙烯基三乙氧基硅烷打入中和反应釜中，加入3～5%的乙醇镁，将釜温升至70～90℃，恒温常压回流3～4小时，控制PH7～9，反应完毕。

第二步：在温度60～80℃，为700mmHg柱下蒸馏收集副产物乙醇，然后于温度60～85℃，真空度20～60mmHg柱下减压蒸馏收集产物即得中性乙烯基三乙氧基硅烷，PH＝7±0.3，副产物是MgCl和Mg（OH）₂。