[發(fā)明專利]六甲基二硅烷的合成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710736537.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107652315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 言兆福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州潤(rùn)聯(lián)化工有限公司
• 主分類號(hào): C07F7/08
• 分類號(hào): C07F7/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化工工藝，特別是化學(xué)合成六甲基二硅烷的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前有文獻(xiàn)報(bào)道的六甲基二硅烷的合成工藝有兩種：一是用金屬鋰和三甲基氯硅烷反應(yīng)，但需要高溫高壓，常溫常壓下幾乎不反應(yīng)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)；二是用金屬鉀和三甲基氯硅烷反應(yīng)，雖然收率在75％左右，但金屬鉀非常昂貴，且原料緊張，加上金屬鉀非常活潑，極其易燃易爆，工藝過(guò)程很難控制，國(guó)內(nèi)鮮有工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于發(fā)明一種六甲基二硅烷的合成方法，易于生產(chǎn)、方便控制、原料易得，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明技術(shù)方案是：無(wú)氧條件下，將反應(yīng)釜投有二甲苯、15-冠醚-5、金屬鈉的反應(yīng)釜內(nèi)升溫到95℃±5℃，并保持30±10分鐘；攪拌條件下，向反應(yīng)釜內(nèi)滴加三甲基氯硅烷，待反應(yīng)引發(fā)之后，控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度在95～105℃之間，再繼續(xù)滴加三甲基氯硅烷，滴加結(jié)束后，控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度在110℃±5℃，保溫4～6小時(shí)后，降溫，反應(yīng)釜內(nèi)溫度為50℃±5℃時(shí)，向反應(yīng)釜內(nèi)滴加水，靜置分層，分去下層氯化鈉水溶液，通過(guò)油水分離器蒸餾脫水，得粗品六甲基二硅烷。

本發(fā)明首次使用金屬鈉和三甲基氯硅烷反應(yīng)，合成六甲基二硅烷。并且使用冠醚參與反應(yīng)，來(lái)改變金屬鈉的電位，提高金屬鈉的活性，使之與三甲基氯硅烷發(fā)生反應(yīng)，粗品收率可達(dá)73.17％；本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易于操控，便于工業(yè)化生產(chǎn)。另外，反應(yīng)副產(chǎn)物1(六甲基二硅氧烷)可以通過(guò)精餾提純達(dá)到99％以上作為其他的有機(jī)合成原料；反應(yīng)副產(chǎn)物2(氯化鈉水溶液)可以濃縮得到95％以上的氯化鈉固體，作為副產(chǎn)品出售，蒸餾水回收利用。

冠醚、金屬鈉和三甲基氯硅烷的投料摩爾比為：1.5～2.5∶1∶0.9～1.1。

選取上述各原料的投料比的優(yōu)越性是：收率最高，且原料能被最大程度地利用。

采用氮?dú)庵脫Q空氣。目的是：金屬鈉反應(yīng)活性很高，暴露在空氣中時(shí)，遇水或潮氣會(huì)猛烈反應(yīng)放出氫氣，大量放熱，引起燃燒或爆炸。

先在反應(yīng)釜中投入二甲苯和冠醚，密閉反應(yīng)釜，用氮?dú)庵脫Q，在輕微氮?dú)饬鞯拇祾呦孪蚍磻?yīng)釜內(nèi)加入金屬鈉，再密閉反應(yīng)釜。一次性投料的目的是：縮短金屬鈉與空氣的接觸時(shí)間，減少氧化，避免危險(xiǎn)。

本發(fā)明中所述冠醚為15-冠醚-5，選用15-冠醚-5的意義是：能改變金屬鈉的電位，提高金屬鈉的活性。

由于粗品中含有副產(chǎn)品六甲基二硅氧烷和二甲苯、冠醚，為制得純度較高的最終產(chǎn)品，將粗品六甲基二硅烷通過(guò)兩次精餾制得含量99％以上的精制六甲基二硅烷。不但可提高產(chǎn)品的純度，還可回收二甲苯、冠醚，降低生產(chǎn)成本。

將精餾分離制得的二甲苯和15-冠醚-5可以循環(huán)加入下一批物料中使用。

具體實(shí)施方式

例一：

向帶有冷凝回流系統(tǒng)的干燥的1500L不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)依次泵入200kg左右的二甲苯和550kg(2.5kmol)的15-冠醚-5，用氮?dú)鈱?duì)密閉系統(tǒng)置換3～5次，最后一次向釜內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)庵谅愿哂诔籂顟B(tài)(0.01～0.02Mpa)，然后打開(kāi)放空閥，在輕微氮?dú)饬鞯拇祾呦拢杆偻ㄟ^(guò)人孔向釜內(nèi)一次性加入金屬鈉28.8kg(1.25kmol)，蓋上人孔蓋，用氮?dú)鈱?duì)密閉系統(tǒng)置換5次，最后一次向釜內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)庵谅愿哂诔籂顟B(tài)(0.01～0.02Mpa)，打開(kāi)放空系統(tǒng)，使整個(gè)物料及其反應(yīng)過(guò)程都處于氮?dú)夥諊谋Ｗo(hù)下。

通過(guò)夾套蒸汽加熱，緩慢升溫到95℃～100℃(升溫過(guò)程需經(jīng)過(guò)1小時(shí))，并在該溫度下保持0.5小時(shí)，待金屬鈉完全溶解后，開(kāi)啟攪拌，通過(guò)高位槽向反應(yīng)釜內(nèi)先滴加少量地三甲基氯硅烷，待反應(yīng)引發(fā)之后，通過(guò)夾套冷卻水，控制釜內(nèi)溫度在95～105℃之間，再向釜內(nèi)緩慢滴加三甲基氯硅烷137.5kg(1.25kmol)，滴加過(guò)程需要1～1.5小時(shí)，滴加結(jié)束后，控制釜內(nèi)溫度在110℃，保溫5小時(shí)。

然后降溫到50℃～60℃，通過(guò)氮?dú)饧訅海瑢⑽锪暇徛龎喝肓硪粋€(gè)2000L的搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)(該釜內(nèi)預(yù)先加入了300公斤水，并用氮?dú)鈱?duì)系統(tǒng)進(jìn)行了3～5次的置換)，壓料過(guò)程需要0.5小時(shí)，然后升溫到微回流狀態(tài)，攪拌0.5小時(shí)后降到常溫(25℃左右)，停止攪拌，靜置分層，從釜底分去下層氯化鈉水溶液，再升溫到回流狀態(tài)，通過(guò)油水分離器進(jìn)行蒸餾脫水得到含量為8.2％的無(wú)水六甲基二硅烷粗品825.5kg，收率為73.17％。

再將幾批粗品合并，通過(guò)精餾塔分離得到副產(chǎn)物六甲基二硅氧烷、二甲苯、15-冠醚-5和含量95％以上的六甲基二硅烷。其中，六甲基二硅烷的精餾收率為98％。整個(gè)過(guò)程六甲基二硅烷總的收率為71.71％。