[發(fā)明專利]γ-氯丙基三氯硅烷的氣液兩相合成方法及反應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110698394.2
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN113234101B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊環(huán);劉嵚;高勝波;王洪濤;郝偉強(qiáng);陳輝;李慶
• 申請（專利權(quán)）人: 唐山三孚新材料有限公司
• 主分類號(hào): C07F7/12
• 分類號(hào): C07F7/12;B01J8/10;B01D5/00
• 代理公司: 唐山永和專利商標(biāo)事務(wù)所 13103
• 代理人: 張皓清

本發(fā)明公開了一種γ?氯丙基三氯硅烷的氣液兩相合成方法及反應(yīng)裝置，涉及γ?氯丙基三氯硅烷合成技術(shù)領(lǐng)域。本合成方法使用順?二（三苯基膦）二氯化鉑（Ⅱ）為催化劑，同時(shí)向氯丙烯中流加三氯氫硅，減少了副反應(yīng)的發(fā)生。本反應(yīng)裝置除了將鉑催化劑加入反應(yīng)釜，還將鉑催化劑吸附到納米孔洞材料，裝入氣相反應(yīng)器，使原料在氣相仍可發(fā)生反應(yīng)，縮短了反應(yīng)時(shí)間短，降低了冷凝成本。本發(fā)明無需添加各種助催化劑、活化劑、副反應(yīng)抑制劑，操作簡單，反應(yīng)條件溫和，主產(chǎn)品收率高至88%~95%。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及γ-氯丙基三氯硅烷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種γ-氯丙基三氯硅烷的氣液兩相合成方法及反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

硅烷偶聯(lián)劑是繼有機(jī)硅三大產(chǎn)品一硅油、硅橡膠、硅樹脂之后的第四大類有機(jī)硅產(chǎn)品，其在有機(jī)硅工業(yè)中的地位日趨重要，已成為現(xiàn)代有機(jī)硅工業(yè)、有機(jī)高分子工業(yè)、復(fù)合材料工業(yè)以及相關(guān)高新技術(shù)領(lǐng)域中必不可少的配套化學(xué)助劑。

硅烷偶聯(lián)劑是重要的一類偶聯(lián)劑，作為復(fù)合材料中常用的助劑，可以改善基體樹脂對填料、玻璃纖維的浸潤性，使得基體樹脂通過化學(xué)鍵和填料或玻璃纖維相連接，進(jìn)而提高復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、耐水性、電性能等。另外，硅烷偶聯(lián)劑還用作環(huán)氧、丁腈橡膠等粘接劑和聚氨酯、氯丁橡膠等密封劑中的增粘劑等。

γ-氯丙基三氯硅烷是國內(nèi)產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的γ取代丙基型硅烷偶聯(lián)劑之一，是硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單體之一，作為主要生產(chǎn)原料，可以合成幾十種高檔硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品，如γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、橡膠助劑Si69和Si75、牙科復(fù)合樹脂、有機(jī)硅抗菌整理劑、光學(xué)玻璃防霧劑等。

目前，常用方法是以氯丙烯和三氯硅烷為原料，利用鉑配合物催化硅氫加成反應(yīng)合成γ-氯丙基三氯硅烷。在使用傳統(tǒng)的氯鉑酸為主催化劑，催化合成γ-氯丙基三氯硅烷的過程中，存在以下缺陷：(1)需要添加多種助催化劑、活化劑、副反應(yīng)抑制劑；(2)助催化劑正丁胺屬于劇毒化學(xué)品；(3)反應(yīng)溫度高、壓力大、時(shí)間長；(4)產(chǎn)品收率低，副產(chǎn)物成分復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種γ-氯丙基三氯硅烷的氣液兩相合成方法及反應(yīng)裝置，不適用助催化劑、活化劑，反應(yīng)條件溫和。

為實(shí)現(xiàn)此技術(shù)目的，本發(fā)明方法采用如下方案：γ-氯丙基三氯硅烷的氣液兩相合成方法，按如下步驟進(jìn)行：

第一步、在氣相反應(yīng)器的納米孔洞材料中負(fù)載鉑催化劑；

第二步、向反應(yīng)釜中依次加入γ-氯丙基三氯硅烷、3-氯丙烯和鉑催化劑，充分?jǐn)嚢瑁⒎磻?yīng)釜升溫至60℃~70℃；

第三步、利用加料泵向反應(yīng)釜中泵入三氯氫硅1~2h，實(shí)時(shí)調(diào)整泵入流速控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度保持在80℃~100℃；

第四步、三氯氫硅加完后利用反應(yīng)釜導(dǎo)熱油調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度在80℃~90℃并保溫1~2h，得到產(chǎn)物γ-氯丙基三氯硅烷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的有益效果在于：本發(fā)明提供一種γ-氯丙基三氯硅烷的氣液兩相合成方法，使用順-二（三苯基膦）二氯化鉑（Ⅱ）為催化劑，同時(shí)向3-氯丙烯中流加三氯氫硅，減少了副反應(yīng)的發(fā)生；原料中加入少量γ-氯丙基三氯硅烷，提高了反應(yīng)溫度；本發(fā)明無需添加各種助催化劑、活化劑、副反應(yīng)抑制劑，操作簡單，反應(yīng)條件溫和，主產(chǎn)品收率高至88%~95%。

本發(fā)明方法的優(yōu)選方案為：

氯丙烯與三氯氫硅的摩爾比為1~1.2:1；第二步中為了提高反應(yīng)溫度加入少量γ-氯丙基三氯硅烷，γ-氯丙基三氯硅烷的加入量為氯丙烯與三氯氫硅總質(zhì)量的10~20%。

第一步和第二步中的鉑催化劑為同一藥劑，鉑催化劑為順-二（三苯基膦）二氯化鉑（Ⅱ）的異丙醇溶液，順-二（三苯基膦）二氯化鉑（Ⅱ）占溶液總質(zhì)量的10~30%。。