JP2906919B2 - Method for producing trialkoxysilane - Google Patents

Method for producing trialkoxysilane

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JP2906919B2
JP2906919B2 JP5132963A JP13296393A JP2906919B2 JP 2906919 B2 JP2906919 B2 JP 2906919B2 JP 5132963 A JP5132963 A JP 5132963A JP 13296393 A JP13296393 A JP 13296393A JP 2906919 B2 JP2906919 B2 JP 2906919B2
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勝可 原田
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Toagosei Co Ltd
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はシランカップリング材等
の原料として有用なトリアルコキシシランの効率的な製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for efficiently producing a trialkoxysilane useful as a raw material for a silane coupling material or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルコキシシランは、各種シランカップ
リング剤や、絶縁薄膜の原材料等として有用であり、特
にトリアルコキシシランは分子内にSiH結合を有し、
しかもモノアルコキシシラン、ジアルコキシシランに比
べて化学的に安定であるところから、その需要性は高
く、安価で効率の良い製造法が求められている。
2. Description of the Related Art Alkoxysilanes are useful as various silane coupling agents and as raw materials for insulating thin films. In particular, trialkoxysilanes have SiH bonds in their molecules.
Moreover, since it is chemically more stable than monoalkoxysilane and dialkoxysilane, its demand is high, and an inexpensive and efficient production method is required.

【0003】従来、トリアルコキシシランの製造法とし
ては、クロロシラン類と低級アルキルアルコールを原料
とする方法が知られているが、クロロシラン類がコスト
高である上、目的とするアルコキシシランの他に塩酸が
副生するため、生成物の精製が困難で、かつ反応装置が
腐食する等の欠点があった。
Hitherto, as a method for producing trialkoxysilane, a method using chlorosilanes and lower alkyl alcohol as raw materials is known. However, chlorosilanes are expensive and, in addition to the intended alkoxysilane, hydrochloric acid is used. Are by-produced, so that there are disadvantages such as difficulty in purifying the product and corrosion of the reactor.

【0004】一方、金属珪素とアルキルアルコールとを
反応させる直接法と呼ばれる方法が知られており、この
方法は、例えば銅触媒の存在下に気相または液相で行わ
れている。この反応は一段反応で目的とするトリアルコ
キシランが製造出来るため、工業的及び経済的に有利な
方法と言えるが、珪素転化率が低いという大きな問題が
あり、また多量の未反応の金属珪素が産業廃棄物として
排出されるため、環境面でも問題がある。
On the other hand, a method called a direct method of reacting metal silicon with an alkyl alcohol is known, and this method is performed in a gas phase or a liquid phase in the presence of, for example, a copper catalyst. This reaction can be said to be an industrially and economically advantageous method because the target trialkoxylan can be produced in a one-step reaction, but it has a serious problem that the silicon conversion is low, and a large amount of unreacted metallic silicon is produced. Since it is discharged as industrial waste, there are environmental problems.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記のよ
うな問題点に鑑み、金属珪素の転化率が高く、未反応の
金属珪素の量を低減させ、産業廃棄物の排出を抑制し、
環境面でも改善されたトリアルコキシランの製造方法に
ついて鋭意研究した結果、本発明を完成した。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present inventors have found that the conversion rate of metal silicon is high, the amount of unreacted metal silicon is reduced, and the emission of industrial waste is suppressed. ,
As a result of intensive studies on a method for producing trialkoxylan which is also environmentally improved, the present invention has been completed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、触媒の存在下
に金属珪素と炭素数1〜4のアルキルアル コールを反
応させてトリアルコキシシランを製造するに際し、アル
ミニウム含有率0.30〜0.37重量%である金属
珪素を用い 液相で反応を行うことを特徴とするトリ
アルコキシシランの製造方 法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing trialkoxysilane by reacting silicon metal with an alkyl alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the presence of a catalyst. This is a method for producing trialkoxysilane , wherein the reaction is performed in a liquid phase using 0.37% by weight of metallic silicon.

【0007】本発明方法において原料の一つとして使用
される金属珪素は、アルミニウム含有率0.30〜0.
37重量%、更に好ましくは0.31〜0.36重量
%、特に好ましくは0.32〜0.35重量%の金属珪
素である。アルミニウム含有率が0.30重量%未満あ
るいは0.37重量%を超えると、金属珪素の転化率が
低下する恐れがある。なお、アルミニウムは、金属珪素
中、金属アルミニウム、アルミニウム化合物あるいはア
ルミニウム合金等の種々の形態で存在する可能性がある
が、本発明におけるアルミニウム含有率はアルミニウム
原子として算出される値である。
[0007] The metal silicon used as one of the raw materials in the method of the present invention has an aluminum content of 0.30-0.
37% by weight, more preferably 0.31 to 0.36% by weight, particularly preferably 0.32 to 0.35% by weight of metallic silicon. If the aluminum content is less than 0.30% by weight or exceeds 0.37% by weight, the conversion of metallic silicon may decrease. Note that aluminum may exist in various forms such as metallic aluminum, an aluminum compound, or an aluminum alloy in metallic silicon, but the aluminum content in the present invention is a value calculated as an aluminum atom.

【0008】本発明において使用される、金属珪素中の
アルミニウム含有率が制御された金属珪素の製造方法と
しては、例えばフェロシリコン、特に好ましくは珪素含
有率92重量%のフェロシリコンと、塩化鉄の塩酸溶液
を反応させる方法が好適である。
The method for producing metal silicon having a controlled aluminum content in the metal silicon used in the present invention is, for example, ferrosilicon, particularly preferably ferrosilicon having a silicon content of 92% by weight, A method of reacting a hydrochloric acid solution is preferred.

【0009】その他の金属珪素中の不純物については特
に制限されるものではなく、純度80重量%以上の金属
珪素が好適であり、またその他の不純物の種類および量
についても格別制限されるものではく、例えばFe、C
a等を不純物としてそれぞれ1重量%まで含有していて
もよい。
The other impurities in the metallic silicon are not particularly limited, and metallic silicon having a purity of 80% by weight or more is preferable, and the types and amounts of the other impurities are not particularly limited. , For example, Fe, C
a and the like may be contained as impurities by up to 1% by weight, respectively.

【0010】金属珪素の形状は粒状が好適であり、粒径
は特に限定されるものではないが、通常、平均粒径2mm
以下が好ましく、更に好ましくは平均粒径25〜500
μm、特に好ましくは平均粒径50〜300μmであ
る。
The shape of the metallic silicon is preferably granular, and the particle size is not particularly limited.
The following is preferable, and the average particle diameter is more preferably 25 to 500.
μm, particularly preferably an average particle size of 50 to 300 μm.

【0011】もう一つの原料である炭素数1〜4の低級
アルキルアルコールとしては、直鎖状あるいは分岐状の
いずれでもよく、具体的にはメタノール、エタノール、
n−プロパノール、iso −プロパノ−ル、n−ブタノ−
ル、sec −ブタノ−ル、iso−ブタノール、tert−ブタ
ノールがあり、メタノール、エタノールが好ましく、こ
れらの内でもエタノールが特に好ましい。
The lower alkyl alcohol having 1 to 4 carbon atoms, which is another raw material, may be linear or branched, and specifically, methanol, ethanol,
n-propanol, iso-propanol, n-butanol
And sec-butanol, iso-butanol and tert-butanol. Methanol and ethanol are preferred, and among them, ethanol is particularly preferred.

【0012】低級アルキルアルコールは純度95重量%
以上が好ましく、脱水剤で処理することにより水分の含
有量を2000ppm 以下、更に好ましくは500ppm 以
下としたものが好ましい。
The lower alkyl alcohol has a purity of 95% by weight.
More preferably, the content of water is reduced to 2000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less by treatment with a dehydrating agent.

【0013】低級アルキルアルコールの反応系への供給
速度は、金属珪素1モルに対し、低級アルキルアルコー
ル10〜1,000ミリモル/hrが好ましく、更に好
ましくは50〜500ミリモル/hrである。1,00
0ミリモル/hrを超えると未反応の低級アルキルアル
コールが増加し、更に金属珪素転化率の低下につなが
り、経済的とは言えず、あまり少なくても金属珪素転化
率が低下する恐れがある。
The supply rate of the lower alkyl alcohol to the reaction system is preferably from 10 to 1,000 mmol / hr, more preferably from 50 to 500 mmol / hr, per mole of silicon metal. 1,00
If the amount exceeds 0 mmol / hr, the amount of unreacted lower alkyl alcohol increases, which further leads to a decrease in the conversion rate of metal silicon, which is not economical.

【0014】低級アルキルアルコールは単独で供給して
も、希釈ガスにより希釈して供給してもよい。希釈ガス
としては、原料やトリアルコキシシランと反応しないも
のであれば特に限定されるものではなく、例えば窒素、
アルゴン、水素等が挙げられる。
The lower alkyl alcohol may be supplied alone or may be supplied after diluting with a diluent gas. The diluent gas is not particularly limited as long as it does not react with the raw material or trialkoxysilane. For example, nitrogen,
Examples include argon and hydrogen.

【0015】本発明における触媒としては、銅触媒、亜
鉛触媒、ニッケル触媒等、通常用いられる触媒のいずれ
もが使用でき、特に限定するものではないが、銅触媒が
特に好ましい。具体例としては塩化第一銅、塩化第二
銅、臭化銅、沃化銅、弗化銅、炭酸銅、硫酸銅、酢酸
銅、蓚酸銅、チオシアン酸銅等の銅塩、あるいは水酸化
第一銅,水酸化第二銅、シアン化銅、硫化銅、酸化銅等
の銅含有無機化合物、メチル銅、エチル銅などの有機銅
化合物、または金属銅が挙げられる。
As the catalyst in the present invention, any of commonly used catalysts such as a copper catalyst, a zinc catalyst and a nickel catalyst can be used, and there is no particular limitation, but a copper catalyst is particularly preferred. Specific examples include copper salts such as cuprous chloride, cupric chloride, copper bromide, copper iodide, copper fluoride, copper carbonate, copper sulfate, copper acetate, copper oxalate, copper thiocyanate, and the like. Examples thereof include copper-containing inorganic compounds such as cuprous copper, cupric hydroxide, copper cyanide, copper sulfide, and copper oxide; organic copper compounds such as methyl copper and ethyl copper; and metallic copper.

【0016】上記の内でも、塩化第一銅が更に好まし
く、特に湿式法で製造された塩化第一銅(以下、湿式法
塩化第一銅という)が好ましい。
Of the above, cuprous chloride is more preferred, and particularly cuprous chloride produced by a wet method (hereinafter, referred to as wet method cuprous chloride) is preferred.

【0017】湿式法塩化第一銅とは、溶媒中の塩化第一
銅を晶析し、分離、乾燥することにより製造された塩化
第一銅である。具体的には、例えば、塩化第二銅水溶液
中に銅片を加えて塩化第一銅として晶析させ、これを分
離後、乾燥することにより製造されたもの、あるいは硫
酸銅、塩酸、銅および食塩を用いて溶解反応させること
により生成した塩化第一銅を晶析させ、これを分離後、
乾燥することにより製造されたもの等が挙げられる。こ
の湿式法塩化第一銅は、乾式法により製造された塩化第
一銅、すなわち金属銅と塩素ガスを原料に用いて製造さ
れた塩化第一銅とは明確に区別されている。
The wet cuprous chloride is cuprous chloride produced by crystallizing cuprous chloride in a solvent, separating and drying the cuprous chloride. Specifically, for example, a copper piece is added to an aqueous cupric chloride solution and crystallized as cuprous chloride, which is separated and then produced by drying, or copper sulfate, hydrochloric acid, copper and The cuprous chloride produced by the dissolution reaction using sodium chloride is crystallized and separated,
What was manufactured by drying is mentioned. This wet cuprous chloride is clearly distinguished from cuprous chloride produced by a dry method, that is, cuprous chloride produced using metallic copper and chlorine gas as raw materials.

【0018】触媒の純度は90重量%以上が好ましい。
90重量%未満では、金属珪素転化率の低下につながる
恐れがある。
The purity of the catalyst is preferably at least 90% by weight.
If it is less than 90% by weight, the conversion of metal silicon may be reduced.

【0019】触媒の粒径は40μm未満が好ましく、更
に好ましくは2μm未満である。40μm以上では反応
速度の低下をもたらすことがあり、これは金属珪素の転
化率の低下にもつながる。
The particle size of the catalyst is preferably less than 40 μm, more preferably less than 2 μm. If it is more than 40 μm, the reaction rate may be reduced, which may lead to a reduction in the conversion of metallic silicon.

【0020】触媒は、製造条件により粒度を自由に調整
することが出来るが、あまり細かすぎると製造工程にお
ける晶析と乾燥工程の効率が悪く、また粒子の表面が
熱、水分等により失活してしまう場合があるので、特に
好適な方法としては、湿式法塩化第一銅の粒径を20μ
m以上になるように製造した後に、ボールミル等により
2μm未満の粒径に粉砕する方法が挙げられる。粉砕は
水分の少ない空気中で行うのが好ましく、更に好ましく
は窒素中で行うとよい。
The particle size of the catalyst can be freely adjusted depending on the production conditions. However, if it is too fine, the efficiency of the crystallization and drying steps in the production process is poor, and the surface of the particles is deactivated by heat, moisture and the like. As a particularly preferable method, the particle size of the wet-process cuprous chloride is set to 20 μm.
m, and then pulverizing to a particle size of less than 2 μm by a ball mill or the like. The pulverization is preferably performed in air with low moisture, more preferably in nitrogen.

【0021】触媒の供給方法は、金属珪素とは別個に反
応系へ供給するのが一般的であるが、事前に金属珪素と
混合しても、あるいは金属珪素をこれに担持させたもの
を供給してもよい。
In general, the catalyst is supplied to the reaction system separately from the metal silicon. However, the catalyst may be mixed with the metal silicon in advance or supplied with the metal silicon. May be.

【0022】触媒は、金属珪素と共に活性化して反応系
に供給するのが好ましい。活性化方法としては、100
℃〜600℃、特に好ましくは130℃〜230℃で加
熱処理するのが好ましい。100℃未満では活性化する
のに時間を要し効率的とはいえず、600℃を超えると
触媒作用の失活につながる恐れがある。また活性化は、
溶媒に添加する前に行っても、また不活性ガスを通常吹
き込みながら溶媒中で行ってもよい。
The catalyst is preferably activated together with metallic silicon and supplied to the reaction system. The activation method is 100
The heat treatment is preferably performed at a temperature in the range of from 0C to 600C, particularly preferably from 130C to 230C. If the temperature is lower than 100 ° C., it takes time to activate the catalyst, which is not efficient. If the temperature is higher than 600 ° C., the catalytic action may be deactivated. Activation is also
It may be carried out before adding to the solvent, or in the solvent while usually blowing an inert gas.

【0023】触媒の使用量は、金属珪素100重量部に
対して0.5重量部〜50重量部が好ましく、更に好ま
しくは5重量部〜30重量部である。0.5重量部未満
あるいは50重量部を超えると、共に珪素転化率の低下
につながる恐れがある。
The amount of the catalyst used is preferably 0.5 to 50 parts by weight, more preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of metallic silicon. If the amount is less than 0.5 part by weight or more than 50 parts by weight, the conversion of silicon may be reduced.

【0024】本発明において、珪素転化率を更に向上さ
せるために、アルミニウムまたは/およびアルミニウム
化合物(以下単に、アルミニウム類と総称する)を反応
系に存在させることが好ましい。なお、ここでいうアル
ミニウム類とは、金属珪素中のアルミニウムとは区別さ
れるものである。
In the present invention, in order to further improve the silicon conversion, it is preferable that aluminum and / or an aluminum compound (hereinafter, simply referred to as aluminums) is present in the reaction system. In addition, the aluminums here are distinguished from aluminum in metallic silicon.

【0025】アルミニウム類としては、金属アルミニウ
ム、Si、Mg、Caとのアルミニウム合金等のアルミ
ニウム金属、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、弗
化アルミニウム、沃化アルミニウム等のハロゲン化アル
ミニウム、炭酸アルミニウム、硫酸アルミニウム等のア
ルミニウム塩、水酸化アルミニウム、硫化アルミニウム
等のアルミニウム含有の無機化合物、酢酸アルミニウ
ム、蓚酸アルミニウム、トリアルコキシアルミニウム等
のアルミニウム含有の有機化合物等が挙げられ、特に金
属アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム金
属が好ましい。またアルミニウム類は1種でもまた2種
以上を併用してもよい。
Examples of the aluminum include aluminum metal, aluminum metal such as aluminum alloy with Si, Mg, and Ca; aluminum halide such as aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum fluoride, and aluminum iodide; aluminum carbonate; and aluminum sulfate. And aluminum-containing inorganic compounds such as aluminum hydroxide, aluminum sulfide and the like, and aluminum-containing organic compounds such as aluminum acetate, aluminum oxalate and trialkoxyaluminum. Particularly, aluminum metal such as metal aluminum and aluminum alloy Is preferred. The aluminums may be used alone or in combination of two or more.

【0026】アルミニウム類は、金属珪素100重量部
に対して、0.01〜10重量部が好ましく、更に好ま
しくは0.1〜2重量部である。0.01重量部未満あ
るいは10重量部を超えると、共に珪素転化率が低下す
る恐れがある。
The amount of aluminum is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of metallic silicon. If the amount is less than 0.01 part by weight or exceeds 10 parts by weight, the silicon conversion rate may decrease.

【0027】また、アルミニウム合金の場合、アルミニ
ウムの含有率は50重量%以上が好ましく、更に好まし
くは85重量%以上である。
In the case of an aluminum alloy, the content of aluminum is preferably 50% by weight or more, more preferably 85% by weight or more.

【0028】アルミニウム類は反応系に単独で供給して
も、また金属珪素あるいは触媒と混合して供給してもよ
い。
The aluminums may be supplied to the reaction system alone, or may be supplied as a mixture with metallic silicon or a catalyst.

【0029】本発明の反応は液相で行う。以下、本発明
を具体的に説明する。
The reaction of the present invention is performed in a liquid phase . Hereinafter, the present invention will be described specifically.

【0030】反応器は金属珪素が良好な分散状態に保た
れるものであれば形状を問うものではない。反応器の外
部に冷却又は加熱用外部ジャケットを備えていてもよ
く、また、伝熱を良くするために反応器内部にフィン、
コイル等を備えたものでも良い。通常、反応器は反応原
料である珪素原料及びアルコールを供給する管、生成し
たトリアルコキシシランを主成分とし、その他の副生す
る珪素化合物や未反応アルコールを含有する反応液の排
出管、および反応後の残査の排出口を備えている。ま
た、反応器の材質としては、石英管、ガラス管、金属管
等を使用することが出来、特に限定されるものではな
い。
The shape of the reactor does not matter as long as the metallic silicon can be kept in a good dispersion state. An outer jacket for cooling or heating may be provided outside the reactor, and fins inside the reactor to improve heat transfer,
What provided a coil etc. may be used. Usually, the reactor is a pipe for supplying a silicon raw material and an alcohol, which are reaction raw materials, a discharge pipe for a reaction liquid containing a generated trialkoxysilane as a main component and containing other by-product silicon compounds and unreacted alcohol, and a reaction pipe. It has an outlet for later residue. In addition, as a material of the reactor, a quartz tube, a glass tube, a metal tube, or the like can be used, and there is no particular limitation.

【0031】また、反応方式は、金属珪素および触媒を
最初に全量仕込むバッチ方式でも、また反応中に連続的
に供給する連続式のどちらでも良い。
The reaction system may be either a batch system in which the total amount of the metal silicon and the catalyst is initially charged or a continuous system in which the metal silicon and the catalyst are continuously supplied during the reaction.

【0032】本発明の製造方法を行う場合、溶媒が使用
される。溶媒としては金属珪素、触媒およびトリアルコ
キシシランと反応しない不活性なものならば特に限定さ
れるものではないが、沸点が高温で安定な溶媒が好まし
い。例えば、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカ
ン、ヘキサデカン、オクタデカン、エイコサン等のパラ
フィン系炭化水素、ジエチルベンゼン、トリメチルベン
ゼン、シメン、ブチルベンゼン、ブチルトルエン、オク
チルベンゼン、ドデシルベンゼン等のアルキルベンゼン
系炭化水素またはその水素化物、ジフェニル、ジフェニ
ルエーテル、モノエチルジフェニル、ジエチルジフェニ
ル、トリエチルジフェニル等のジフェニル系炭化水素ま
たはその水素化物、アルキルナフタリン系炭化水素また
はその水素化物、トリフェニル系炭化水素またはその水
素化物等が挙げられる。これらの内でも、アルキルベン
ゼン系炭化水素が好ましく、特にドデシルベンゼン系が
好ましい。これらの溶媒は1種でもまた2種以上を組合
せて用いても良い。
In carrying out the production method of the present invention , a solvent is used. The solvent is not particularly limited as long as it is an inert solvent which does not react with the metal silicon, the catalyst and the trialkoxysilane, but a solvent having a high boiling point and being stable is preferable. For example, paraffinic hydrocarbons such as octane, decane, dodecane, tetradecane, hexadecane, octadecane, eicosane, etc .; And diphenyl hydrocarbons such as diphenyl, diphenyl ether, monoethyldiphenyl, diethyldiphenyl and triethyldiphenyl or hydrides thereof, alkylnaphthalene hydrocarbons or hydrides thereof, and triphenyl hydrocarbons or hydrides thereof. Of these, alkylbenzene hydrocarbons are preferred, and dodecylbenzene is particularly preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

【0033】金属珪素と溶媒の好適な割合は、溶媒1リ
ットルに対して金属珪素0.1Kg〜1Kgが好まし
く、更に好ましくは0.3Kg〜0.7Kgである。
The preferable ratio of the metal silicon to the solvent is preferably from 0.1 kg to 1 kg, more preferably from 0.3 kg to 0.7 kg, per liter of the solvent.

【0034】本発明の反応温度は100℃〜300℃が
好ましく、特に好ましくは150℃〜230℃である。
100℃未満では金属珪素転化率の低下につながり、ま
た300℃を超えると低級アルキルアルコールが金属珪
素や触媒との接触により分解して発生した水分による触
媒の失活につながる恐れがある。
[0034] The reaction temperature of the present invention is preferably from 100 ° C to 300 ° C, particularly preferably from 150 ° C to 230 ° C.
If the temperature is lower than 100 ° C., the conversion rate of metal silicon is reduced. If the temperature is higher than 300 ° C., the lower alkyl alcohol may be decomposed by contact with the metal silicon or the catalyst to deactivate the catalyst due to water generated.

【0035】本発明の反応は常圧、加圧または減圧のい
ずれで行っても良いが,装置が簡単であり経済的で有利
であるという点で常圧が望ましい.
The reaction of the present invention may be carried out at normal pressure, increased pressure or reduced pressure, but is preferably at normal pressure because the apparatus is simple, economical and advantageous.

【0036】本発明で得られるトリアルコキシシラン
は、原料として使用する低級アルキルアルコールに対応
したアルコキシ基を有しており、具体的にはトリメトキ
シシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシ
シラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−n−ブトキ
シシラン、トリ−sec −ブトキシシラン、トリイソブト
キシシラン、トリ−tert−ブトキシシラン等が挙げら
れ、本発明で製造されるトリアルコキシシランとして更
に好適なものにはトリメトキシシラン、トリエトキシシ
ランが挙げられ、トリエトキシシランが最適である。
The trialkoxysilane obtained in the present invention has an alkoxy group corresponding to the lower alkyl alcohol used as a raw material, and specifically includes trimethoxysilane, triethoxysilane, tri-n-propoxysilane, Triisopropoxy silane, tri-n-butoxy silane, tri-sec-butoxy silane, triisobutoxy silane, tri-tert-butoxy silane, and the like, and more preferred as the trialkoxy silane produced in the present invention. Are trimethoxysilane and triethoxysilane, and triethoxysilane is most suitable.

【0037】本発明の反応方式による反応生成液は、高
濃度のトリアルコキシシランを含有し、その他にテトラ
アルコキシシランその他の副反応生成物や未反応アルコ
ールを含んでいるが、目的物であるトリアルコキシシラ
ンはこの反応生成液から蒸留その他常法に従って容易に
分離取得することが出来る。
The reaction product obtained by the reaction system of the present invention contains a high concentration of trialkoxysilane, and contains tetraalkoxysilane and other by-products and unreacted alcohol. The alkoxysilane can be easily separated and obtained from this reaction product by distillation or other conventional methods.

【0038】トリアルコキシシラン等を分離後の反応溶
媒は、反応中に生成した銅粉と未反応金属珪素により赤
褐色のスラリー状をなしているが、本発明方法によれ
ば、未反応金属珪素が殆ど残らないため、反応残渣が少
量であり、濾過や遠心分離等により容易にこれを分離す
ることが出来る。分離した固形分反応残渣は殆どが銅粉
であり、未反応金属珪素はごく僅かである。また濾過し
て回収した溶媒は再使用可能である。
The reaction solvent after the separation of trialkoxysilane and the like is in a reddish brown slurry state by the copper powder generated during the reaction and the unreacted metal silicon. Since almost no residue is left, the reaction residue is in a small amount and can be easily separated by filtration, centrifugation or the like. Most of the separated solid content reaction residue is copper powder, and the amount of unreacted metallic silicon is very small. The solvent recovered by filtration can be reused.

【0039】[0039]

【実施例】次に、本発明を実施例および比較例を挙げて
説明する。なお、本明細書におけるトリアルコキシシラ
ンの選択率および金属珪素転化率は、下記の式で算出さ
れる値である。 ・トリアルコキシシラン選択率(モル%)=〔(トリア
ルコキシシランのモル数)/(トリアルコキシシランの
モル数+テトラアルコキシシランのモル数)〕×100 ・金属珪素転化率(wt%)=100−〔(反応残査中の
金属珪素の重量)/(仕込んだ金属珪素の重量)〕×1
00
Next, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples. In this specification, the selectivity of trialkoxysilane and the conversion of metal silicon are values calculated by the following equations. Trialalkoxysilane selectivity (mol%) = [(mol number of trialkoxysilane) / (mol number of trialkoxysilane + mol number of tetraalkoxysilane)] × 100 Metallic silicon conversion (wt%) = 100 -[(Weight of metallic silicon in reaction residue) / (weight of charged metallic silicon)] × 1
00

【0040】実施例1 原料吹き込み管、温度計、攪拌機、冷却器および冷却液
出口を備えた500mlガラス製反応器に、溶媒として
ドデシルベンゼン300mlを仕込み、金属珪素(珪素
含有率92重量%のフェロシリコンと、塩化鉄の塩酸溶
液を反応させたもの;珪素含有率99.0重量%、アル
ミニウム含有率0.32重量%、鉄含有率0.37重量
% 平均粒径100μm)150g、湿式法塩化第一銅
(純度95%)15gを仕込んだ。次いで、窒素を供給
(30ml/min)しながら、撹拌混合下、200℃
で10時間加熱して触媒の活性化処理を行った。なお、
上記の湿式法塩化第一銅としては、硫酸銅、塩酸、銅お
よび食塩を溶解反応させて塩化第一銅を晶析させた後、
これを分離、乾燥することにより固体状の塩化第一銅を
取得し、さらにボールミルによって粒径0.06〜1.
48μmとしたものを使用した。
Example 1 A 500 ml glass reactor equipped with a raw material blowing pipe, a thermometer, a stirrer, a cooler and a cooling liquid outlet was charged with 300 ml of dodecylbenzene as a solvent, and metal silicon (ferromagnetic material having a silicon content of 92% by weight) was charged. A reaction product of silicon and a hydrochloric acid solution of iron chloride; silicon content: 99.0% by weight; aluminum content: 0.32% by weight; iron content: 0.37% by weight; 15 g of cuprous (95% purity) was charged. Then, at 200 ° C. while stirring and mixing while supplying nitrogen (30 ml / min).
For 10 hours to activate the catalyst. In addition,
As the above wet method cuprous chloride, copper sulfate, hydrochloric acid, copper and salt are dissolved and reacted to crystallize cuprous chloride,
This is separated and dried to obtain solid cuprous chloride, which is then subjected to ball milling to obtain a particle size of 0.06-1.
Those having a size of 48 μm were used.

【0041】次いで、反応器の温度を180℃に保ち、
撹拌混合下、窒素を供給しながら(30ml/mi
n)、吹込み管より、気化したエタノール50g/hr
を溶媒中に供給して反応させた。
Next, the temperature of the reactor was maintained at 180 ° C.
Under stirring and mixing, while supplying nitrogen (30 ml / mi
n), 50 g / hr of vaporized ethanol from the blowing tube
Was supplied into a solvent to cause a reaction.

【0042】反応開始後5分して冷却器から生成液が溜
出し始めた。溜出して来る生成液の組成をガスクロマト
グラフィーにより分析し、その組成の経時的変化を観察
し、エタノールの組成が100%になった時点をもって
反応終了とした。
Five minutes after the start of the reaction, the product liquid began to distill from the cooler. The composition of the distilling product liquid was analyzed by gas chromatography, and the change over time in the composition was observed. The reaction was terminated when the ethanol composition reached 100%.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は、触媒の存在下に金属珪素と炭
素数1〜4のアルコールを反応させてトリアルコキシシ
ランを製造するに際し、アルミニウム含有率0.30〜
0.37重量%である金属珪素を用いて且つ液相で反応
を行うことにより、金属珪素の転化率が高く、従って、
未反応の金属珪素の量を低減させ、産業廃棄物の排出を
抑制し、環境面でも改善されたトリアルコキシランの製
造方法である。
According to the present invention, when producing a trialkoxysilane by reacting metal silicon with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the presence of a catalyst, the aluminum content is 0.30 to 0.30.
By performing the reaction in the liquid phase using metallic silicon which is 0.37% by weight, the conversion of metallic silicon is high, and therefore,
This is a method for producing trialkoxylan which reduces the amount of unreacted metallic silicon, suppresses the discharge of industrial waste, and is also environmentally improved.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】トリエトキシシランを分離取得した後の反
応器内容物は赤褐色のスラリー状で、濾過して取得した
固形分反応残渣は殆どが銅粉であり、未反応珪素は極く
わずかであった。濾過して回収した溶媒は無色透明で再
使用可能であった。
The content of the reactor after separation and acquisition of triethoxysilane was a reddish brown slurry, the solid content reaction residue obtained by filtration was mostly copper powder, and the amount of unreacted silicon was very small. . The solvent recovered by filtration was colorless and transparent and could be reused.

【0046】実施例2 金属珪素として、金属珪素(珪素含有率99.0重量
%、アルミニウム含有率0.31重量%、鉄含有率0.
30重量%、平均粒径100μm)を用いた以外は、実
施例1と同様にして反応を行った。反応は30時間で終
了した。
Example 2 As metallic silicon, metallic silicon (silicon content: 99.0% by weight, aluminum content: 0.31% by weight, iron content: 0.1% by weight)
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 30% by weight and an average particle size of 100 μm were used. The reaction was completed in 30 hours.

【0047】取得した全生成液の組成の分析結果と、こ
れに基づくトリエトキシシランの選択率および珪素転化
率を表1に示す。
Table 1 shows the results of analysis of the composition of all the obtained product solutions, and the selectivity of triethoxysilane and the silicon conversion based on the results.

【0048】実施例3 金属珪素として、金属珪素(珪素含有率99.0重量
%、アルミニウム含有率0.36重量%、鉄含有率0.
39重量%、平均粒径100μm)を用いた以外は、実
施例1と同様にして反応を行った。反応は27時間で終
了した。
Example 3 As metallic silicon, metallic silicon (silicon content 99.0% by weight, aluminum content 0.36% by weight, iron content 0.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 39% by weight and an average particle size of 100 μm) were used. The reaction was completed in 27 hours.

【0049】取得した全生成液の組成の分析結果と、こ
れに基づくトリエトキシシランの選択率および珪素転化
率を表1に示す。
Table 1 shows the analysis results of the composition of all the obtained product liquids, and the selectivity of triethoxysilane and the silicon conversion rate based on the analysis results.

【0050】実施例4 反応器に、更にアルミニウムシリコン(シリコン含有率
10wt%)1gを仕込んだ以外は実施例2と同様にして
反応を行った。反応は30時間で終了した。
Example 4 A reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that 1 g of aluminum silicon (silicon content: 10 wt%) was further charged into the reactor. The reaction was completed in 30 hours.

【0051】取得した全生成液の組成の分析結果と、こ
れに基づくトリエトキシシランの選択率および珪素転化
率を表1に示す。
Table 1 shows the analysis results of the composition of all the obtained product liquids, and the selectivity of triethoxysilane and the silicon conversion based on the results.

【0052】比較例1 金属珪素として、金属珪素(珪素含有率99.3重量
%、アルミニウム含有率0.25重量%、鉄含有率0.
22重量%、平均粒径100μm)を用いた以外は、実
施例1と同様にして反応を行った。反応は25時間で終
了した。
Comparative Example 1 As metallic silicon, metallic silicon (silicon content 99.3% by weight, aluminum content 0.25% by weight, iron content 0.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 22% by weight and an average particle size of 100 μm were used. The reaction was completed in 25 hours.

【0053】取得した全生成液の組成の分析結果と、こ
れに基づくトリエトキシシランの選択率および珪素転化
率を表1に示す。
Table 1 shows the analysis results of the composition of all the obtained product liquids, and the selectivity of triethoxysilane and the silicon conversion rate based on the analysis results.

【0054】比較例2 金属珪素として、金属珪素(珪素含有率98.9重量
%、アルミニウム含有率0.38重量%、鉄含有率0.
43重量%、平均粒径100μm)を用いた以外は、実
施例1と同様にして反応を行った。反応は18時間で終
了した。
Comparative Example 2 As metallic silicon, metallic silicon (silicon content 98.9% by weight, aluminum content 0.38% by weight, iron content 0.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 43% by weight and an average particle size of 100 μm were used. The reaction was completed in 18 hours.

【0055】取得した全生成液の組成の分析結果と、こ
れに基づくトリエトキシシランの選択率および珪素転化
率を表1に示す。
Table 1 shows the analysis results of the composition of all the obtained product liquids, and the selectivity of triethoxysilane and the silicon conversion based on the results.

【0056】比較例3 金属珪素として、金属珪素(珪素含有率98.9重量
%、アルミニウム含有率0.41重量%、鉄含有率0.
50重量%、平均粒径100μm)を用いた以外は、実
施例1と同様にして反応を行った。反応は16時間で終
了した。
Comparative Example 3 As metallic silicon, metallic silicon (silicon content: 98.9% by weight, aluminum content: 0.41% by weight, iron content: 0.1%)
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 50% by weight and an average particle size of 100 μm were used. The reaction was completed in 16 hours.

【0057】取得した全生成液の組成の分析結果と、こ
れに基づくトリエトキシシランの選択率および珪素転化
率を表1に示す。
Table 1 shows the analysis results of the composition of all the obtained product liquids, and the selectivity of triethoxysilane and the silicon conversion rate based on the results.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明は、触媒の存在下に金属珪素と炭
素数1〜4のアルコールを反応させてトリアルコキシシ
ランを製造するに際し、アルミニウム含有率0.30〜
0.37重量%である金属珪素を用いることにより、金
属珪素の転化率が高く、従って、未反応の金属珪素の量
を低減させ、産業廃棄物の排出を抑制し、環境面でも改
善されたトリアルコキシランの製造方法である。
According to the present invention, when producing a trialkoxysilane by reacting metal silicon with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the presence of a catalyst, the aluminum content is 0.30 to 0.30.
By using metal silicon which is 0.37% by weight, the conversion rate of metal silicon is high, and therefore, the amount of unreacted metal silicon is reduced, the discharge of industrial waste is suppressed, and the environment is also improved. This is a method for producing trialkoxylan.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】触媒の存在下に金属珪素と炭素数1〜4の
アルキルアルコールを反応させてトリアルコキシシラン
を製造するに際し、アルミニウム含有率0.30〜0.
37重量%である金属珪素を用い、液相で反応を行う
とを特徴とするトリアルコキシシランの製造方法。
1. A method for producing trialkoxysilane by reacting metallic silicon with an alkyl alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the presence of a catalyst, wherein the aluminum content is 0.30 to 0.1.
A method for producing a trialkoxysilane , wherein the reaction is performed in a liquid phase using metallic silicon of 37% by weight.
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