[發明專利]一種有機聚硅氮烷及其規模化生產方法

有效

• 申請號: 202011446867.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112500573B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 趙倩倩;蔣軍軍;黃能武
• 申請（專利權）人: 湖南博望碳陶有限公司
• 主分類號: C08G77/62
• 分類號: C08G77/62;C04B35/589;C04B35/571
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明涉及一種有機聚硅氮烷及其規模化生產方法，屬于一種有機聚硅氮烷合成技術領域。所述生產方法，包括如下步驟：步驟一將硅烷單體、有機溶劑加入反應釜中，然后將反應釜的溫度降至15℃以下，在保護氣氛下，將胺滴加至反應釜內，滴加完畢后，繼續于攪拌下回流反應，獲得反應后液；步驟二在保護氣氛下，對步驟一所得反應后液進行過濾，過濾所得液體在保護氣氛下經減壓蒸餾處理，得到聚硅氮烷。本發明工藝簡單，安全系數高，適合規模化生產。

技術領域

本發明涉及一種有機聚硅氮烷及其規模化生產方法，屬于有機聚氮硅烷合成技術領域。

技術背景

聚硅氮烷性能優異，硅氮鍵夾角小，分子鍵張力大，因而分子鏈不易成環，在分子聚合反應過程中不易發生回咬、重排等副反應，熱溫定性好，通過改變硅原子或氮原子取代基可以設計成特性功能的聚硅氮烷。

聚硅氮烷既可用應用于制備陶瓷涂層、陶瓷纖維、納米材料、磁性陶瓷，還可用于制備陶瓷基復合材料(CMC)、超高溫材料、大塊陶瓷、催化劑、多孔材料、鋰電池陽極、3D打印材料，還可用作陶瓷的粘接劑、電腦芯片的多層連接等。

然而其應用并不多，主要原因，目前合成的聚硅氮烷相對活潑，主要合成方法為由氨氣或液氨與硅烷單體反應獲得，所得產物平均分子量較低，聚硅氮烷以二元環，四元環結構或線型低聚物形式存在，耐熱性能普遍較差，具有較高的反應活性、易與水、極性化合物、氧氣等發生化學反應，因而保存與運輸都非常困難。

另外，以氨氣或液氨為原料，通過氨解反應形成聚硅氮烷，在反應過程中還有如下問題，以至于不適合進行大規模生產：1)易造成氨氣管道和尾氣管道的堵塞，反應不充分或安全隱患；2)反應產物提純困難，過濾后的濾液在靜置過程中，持續的有鹽析出,而如果在過濾后的反應液中加有機胺，使溶解的鹽被析出，則會產生新分子結構的聚硅氮烷，影響產物的純度；3)合成收率低，因為大部分產物以鹽酸鹽的形式存在固體中。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種有機聚硅氮烷及其規模化生產方法，所述生產方法，簡單可控，安全系數高，所得有機聚硅氮烷陶瓷收率高、產物穩定性好。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案，

本發明一種有機聚硅氮烷的規模化生產方法，包括如下步驟：

步驟一

將硅烷單體、有機溶劑加入反應釜中，然后將反應釜的溫度降至15℃以下，在保護氣氛下，將胺滴加至反應釜內，滴加完畢后，繼續于攪拌下回流反應，獲得反應后液；

步驟二

在保護氣氛下，對步驟一所得反應后液進行過濾，過濾所得液體在保護氣氛下經減壓蒸餾處理，得到聚硅氮烷。

在本發明中，保護氣氛優選為氮氣，在實際操作過程中，先將整個反應體系進行抽真空至-0.09-0.1MPa，然后將硅烷單體、有機溶劑吸入反應釜中，而將胺吸入高位槽中，然后進行氮氣置換后，反應釜的溫度降至15℃以下，再將胺滴加至反應釜內。氮氣置換達到反應體系內含氧量＜0.5％，其中置換用氮氣純度為99.999％。

優選的方案，所述硅烷單體選自二氯硅烷、一甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷中的至少一種。

優選的方案，所述有機溶劑選自甲苯、正己烷、二甲苯中的至少一種。在本發明中，有機溶劑的純度≥99.8％。

優選的方案，所述有機溶劑的加入量為硅烷單體體積的6～15倍。

在本發明中，有機溶劑的多少，將對反應的進行有一定的影響，若溶劑加入量過少，隨著反應的進行，產生的固體副產物在溶液體系中的體積占比過多，將影響攪拌，反應不充分，對后期過濾和產品純度均有不利影響；溶劑加入量過多，反應濃度過低，在相同反應溫度和時間內，反應不徹底。