[發明專利]一種室溫制備聚二烷基硅氧烷混合環體的方法

無效

• 申請號: 201410160171.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103924259A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 羅立國;方紅承;胡敬輝;曹華俊
• 申請（專利權）人: 浙江合盛硅業有限公司
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種由含二氧化硅的物質和醇類物質在室溫條件下，在含有有機溶劑和電解質組成的電解液的電解池中，電解制備聚二烷基硅氧烷混合環體的方法。?

背景技術

有機硅材料是一類以Si-O鍵為主鏈，在Si原子上再引入有機基團作為側鏈的半有機、半無機結構的高分子化合物。其具有優良的耐高、低溫特性、介電性、耐候性、耐氧化、無毒無腐蝕、生理惰性和低表面張力等性能，因而被廣泛應用于國防工業和國民經濟等各個領域。有機硅材料目前主要分為硅橡膠、硅油、硅樹脂、硅烷偶聯劑四大類。這四類中硅橡膠、硅油、硅樹脂等有機硅材料均用到大量的聚二烷基硅氧烷混合環體。?

目前用量最大的聚二烷基硅氧烷混合環體是聚二甲基硅氧烷混合環體(DMC)。同時，聚二乙基硅氧烷混合環體、聚二苯基硅氧烷混合環體等物質的需求量也在逐年增大。然而，制備這些聚二烷基硅氧烷混合環體制備需要經過多個耗能、污染、復雜的工藝步驟。例如制備目前有機硅行業中需求量最大的聚二甲基硅氧烷混合環體(DMC)要經歷如下步驟：1)在高溫2500℃～3000℃的條件下，利用油焦、木炭、煤，將硅石還原為硅；2)利用磨粉裝置將硅塊磨成適合直接法合成有機硅工藝的粉體；3)一定粒徑的硅粉在流化床中與氯甲烷反應(二甲基二氯硅烷的選擇性在75％～92％)；4)二甲基二氯硅烷在含有四十多種硅烷混合物體系中通過多個精餾塔進行分離提純；5)二甲基二氯硅烷經過水解變為聚二甲基硅氧烷線環體水解物；6)聚二甲基硅氧烷水解物通過裂解精餾制備出聚二甲基硅氧烷混合環體(DMC)；7)水解產生的鹽酸經過脫析制備氯化氫；8)甲醇與氯化氫反應制備氯甲烷。這些步驟都需要花費很高的能量，同時產生多種污染物。目前世界范圍內可以大規模制備的有機硅單體也僅有二甲基二氯硅烷，特殊有機硅單體二乙基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、二三氟丙基?二氯硅烷等單體還不能大規模生產。所以開發一種綠色、簡捷、低能、高效的合成聚二烷基硅氧烷環體的工藝路線迫在眉睫。?

本發明通過研究發現含二氧化硅的物質，如石英、沙子、白炭黑等和醇類物質在非水電解液的電解池中，恒電位、室溫的條件下，通過電解可以直接生成聚二烷基硅氧烷混合環體。該方法的建立可替代高純硅與氯代烷反應制備有機硅單體的工藝。該方法的建立不僅可以大幅度降低現有工藝的能耗，縮短工藝流程，同時也避免了生產過程中污染物的排放，如二氧化硅還原過程中產生的CO/CO₂、聚二烷基硅氧烷混合環體制備工藝中產生的廢酸、廢渣等等。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有聚二烷基硅氧烷混合環體制備技術的不足，提供一種綠色、簡捷、低能、高效的聚二烷基硅氧烷混合環體的制備方法。同時也可解決特殊單體，如聚二乙基硅氧烷混合環體、聚三氟丙基硅氧烷混合環體等物質的合成工藝難的問題。?

為了實現本發明的目的所采用的技術方案如下：?

利用含二氧化硅的物質與醇類物質在含有由有機溶劑與電解質組成的電解液的電解池中，利用特殊形式的工作電極在室溫、恒電位條件下，一步法電解合成聚二烷基硅氧烷混合環體。?

所述的含二氧化硅的物質中二氧化硅含量在30％～99.99％。這些含二氧化硅的物質包括石英、巖石、沙子、白炭黑(沉淀、氣相)等物質，這些含二氧化硅的物質可以以塊狀、粉末狀、顆粒狀等不同形式進行電解反應。這里優選比表面積比較大的粉末形式，因為增大含二氧化硅的物質的比表面積可以增加二氧化硅與工作電極表面的接觸幾率，從而達到加快聚二烷基硅氧烷混合環體的生成速率的目的。?

所述的醇類物質為C_nH_2n+1OH(n＝1-5)以及各種取代基取代的一元醇如甲醇、乙醇、三氟丙醇、2-氯代乙醇等。?

所述的有機溶劑包括乙腈、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、以及室溫下為液體的醇類物質。這里若使用醇類物質作為溶劑，醇類溶劑應該與二氧化硅進行電解反應的醇相一致。這種極性的有機溶劑可以使電解質溶于其中形成均相體系的電解液。最終達到增大電解液的導電?系數的目的。?