聚硅氮烷和三甲硅烷基胺的联合制备方法技术

本发明专利技术提供在液相中制备三甲硅烷基胺和聚硅氮烷的方法，其中首先相对于同样存在于惰性溶剂中的单氯硅烷以化学计量不足量计量加入溶解在惰性溶剂中的氨。该反应在反应器中进行，其中根据下列方程式形成三甲硅烷基胺：4NH3+3 H3SiCl→3NH4Cl + (SiH3)3N并形成聚硅氮烷。随后将该反应器减压并以气体形式从产物混合物中分离出TSA。所得TSA通过过滤和蒸馏提纯并以高或极高纯度获得。随后向反应器中进一步计量加入溶解在惰性溶剂中的氨，由此与之前引入的氨量一起，使用相对于之前存在的MCS的量化学计量过量的氨。随后排出过量的氨，引入惰性气体并使该反应器的底部产物混合物通过过滤单元，由此分离出固体氯化铵并获得聚硅氮烷和溶剂的液体混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供在液相中制备三甲硅烷基胺和聚硅氮烷的方法，其中首先相对于同样存在于惰性溶剂中的单氯硅烷以化学计量不足量计量加入溶解在惰性溶剂中的氨。该反应在反应器中进行，其中根据下列方程式形成三甲硅烷基胺：4NH3+3 H3SiCl→3NH4Cl + (SiH3)3N并形成聚硅氮烷。随后将该反应器减压并以气体形式从产物混合物中分离出TSA。所得TSA通过过滤和蒸馏提纯并以高或极高纯度获得。随后向反应器中进一步计量加入溶解在惰性溶剂中的氨，由此与之前引入的氨量一起，使用相对于之前存在的MCS的量化学计量过量的氨。随后排出过量的氨，引入惰性气体并使该反应器的底部产物混合物通过过滤单元，由此分离出固体氯化铵并获得聚硅氮烷和溶剂的液体混合物。【专利说明】 本专利技术涉及在液相中制备三甲硅烷基胺和聚硅氮烷的方法，其中首先相对于同样 存在于惰性溶剂中的单氯硅烷，以化学计量不足量计量加入溶解在惰性溶剂中的氨。该反 应在反应器中进行，其中除三甲硅烷基胺外还形成聚硅氮烷。随后将该反应器减压并以气 体形式从产物混合物中分离出TSA。所得TSA通过过滤和蒸馏提纯并以高或极高纯度获得。 随后向反应器中进一步计量加入溶解在惰性溶剂中的氨，由此与之前引入的氨量一起，使 用相对于之前存在的MCS的量化学计量过量的氨。随后排出过量的氨，引入惰性气体并使 该反应器的底部产物混合物通过过滤单元，由此分离出固体氯化铵并获得聚硅氮烷和溶剂 的液体混合物。 聚硅氮烷是具有由硅_和氮原子以交替次序构成的基础结构的聚合物。综述可 见于例如http://de.wikipedia.ors/wiki/Polvsilazane^LM. ffeinmann, "Inorganic Polymers" 中的 R. De Jaeger 和 M. Gleria 编辑，第 371-413 页。 在聚硅氮烷中，大部分是每个硅原子键合到两个氮原子上，或每个氮原子键合到 两个硅原子上，因此这些可以主要描述为式n的分子链。基团Rp馬和1?3可 以是氢原子或有机基团。当仅存在氢原子作为取代基时，该聚合物被称作全氢聚硅氮烷 n。如果烃基键合到硅和/或氮上，则称作有机聚硅氮烷。 聚硅氮烷是无色至浅黄色的液体或固体，主要从油状经蜡状到玻璃状，密度为大 约1 kg/1。平均摩尔质量可以为几百至高于100 000 g/mol。摩尔质量和分子宏观结构决 定了聚集态和粘度。在摩尔质量高于10 〇〇〇 g/mol时，熔点为90-140°C。高分子量全氢聚 硅氮烷x是类似于硅酸的白色物质。聚硅氮烷缓慢老化，脱去11 2和/或順3。 较小的分子可通过热处理转化成较大分子。在100至300°C的温度下，发生分子的 交联，脱去氢气和氨。 聚硅氮烷用作涂层材料和用作防腐蚀系统的高温涂料的成分。由于它们另外是好 的绝缘体，它们也用于电子工业和太阳能工业。在陶瓷工业中，它们用作预陶瓷化聚合物。 此外，聚硅氮烷用于钢的高性能涂料以抗氧化。它们作为20重量％的溶液出售。 聚硅氮烷可以由氯硅烷或烃取代的氯硅烷和氨或烃取代的胺制备（除氨和胺外， 该反应同样可以使用肼)。该反应中，除聚硅氮烷外还形成必须分离出的氯化铵或烃取代的 氨基氯化物。该反应基本上是自发的放热反应。 借助单氯硅烷、二氯硅烷或三氯硅烷在每种情况下与氨的反应制备聚硅氮烷是现 有技术中已知的，其中可使用单卤代硅烷、二卤代硅烷或三卤代硅烷。由此形成全氢聚硅氮 烷。当使用烃取代的原材料时，预期形成有机聚硅氮烷。在这些合成中使用二氯硅烷和三氯 硅烷获得的高分子量聚硅氮烷具有低溶解度，因此只能糟糕地与同时形成的氯化铵分离。 如文献 CN 102173398、JP 61072607、JP 61072614、JP 10046108、US 4397828、W0 91/19688中所公开，如果氨与二肅疑综反应，则直接形成较高分子量的聚硅氮烷。下列反应 方程式中的x为至少7。【权利要求】1. 在液相中制备三甲硅烷基胺和聚硅氮烷的方法， 其中 (a) 将溶解在溶剂（L)中的单氯硅烷(MCS)以液体形式预先置于反应器⑴中，其中所 述溶剂对单氯硅烷、氨、TSA和聚硅氮烷呈惰性并具有比TSA高的沸点，和 (b) 通过将相对于单氯硅烷（MCS)化学计量不足量并溶解在溶剂（L)中的氨（NH3)引 入反应器（1)中，在反应器（1)中进行反应，和 (c) 随后将反应器（1)减压，其中 (cl)通过蒸馏单元（2)经由顶部以气体形式由反应器（1)导出产物混合物（TSA、L、 NH4Cl)并收集在容器（6)中，随后 (c2)借助过滤单元（3)低温过滤，由此从产物混合物中分离出固体氯化铵（NH4Cl)并 将滤液从过滤单元（3)送入蒸馏塔（4)中，在此经由顶部从溶剂（L)中分离出TSAjP (c3)将溶解在溶剂（L)中的氨（NH3)引入反应器（1)中，由此与步骤（b)中引入的氨 (NH3)量一起，使用相对于步骤（a)中预先置入的MCS的量化学计量过量的氨，和 (c4)从反应器中排出过量的氨（NH 3)并将惰性气体引入反应器（1)中，和 (c5)使反应器⑴的底部产物混合物（PS、L、NH4C1)冷通过过滤单元（5)，由此分离出 固体氯化铵（NH 4Cl), 并得到聚硅氮烷（PS)和溶剂（L)的混合物。2. 根据权利要求1的方法， 其中在步骤（b)中在溶剂（L)中引入反应器（1)中的氨（NH3)的化学计量不足量为2 至5摩尔％。3. 根据权利要求1或2的方法， 其中使用甲苯作为溶剂（L)。4. 根据前述权利要求任一项的方法， 其中相对于单氯硅烷（MCS)以体积过量使用溶剂（L)。5. 根据前述权利要求任一项的方法， 其特征在于， 反应器（1)中的反应在-60至+40°C的温度下进行。6. 根据前述权利要求任一项的方法，其中 根据步骤（c2)获得的馏出物借助过滤单元（3)低温过滤，由此从所述馏出物中分离出 固体氯化铵（NH4Cl),并将这种滤液从过滤单元（3)送入蒸馏塔（4)中，在此经由顶部从溶 齐U (L)中分离出TSA。7. 根据前述权利要求任一项的方法，其中 在步骤（c3)中使用5至20摩尔％化学计量过量的氨。8. 装置，其用于至少原材料在溶剂（L)中的单氯硅烷(MCS)和在液相中的氨的反应，形 成含有三甲硅烷基胺和聚硅氮烷的产物混合物，所述装置包括 -反应器（1)，其具有组分氨、（MCS)和（L)的供料装置和 产物混合物（TSA、L、NH4Cl)的排出口，其通往 -在反应器（1)下游的蒸馏单元（2)和容器（6)，容器（6)配有管线，所述管线通往 -过滤单元（3)，其具有至少一个 用于NH4Cl的固体排出口和 用于转运滤液的另一管线，其通往 -蒸馏塔（4)，蒸馏塔（4)配有经由顶部的TSA的排出口和用于从底部引出溶剂（L)的 设施 和用于从反应器的底部引出底部产物混合物（PS、L、NH4Cl)的设施，其通往 -下游过滤单元（5)，过滤单元（5)具有至少一个用于NH4Cl的固体排出口和用于转运 由聚硅氮烷和溶剂构成的滤液的另一管线。【文档编号】C08G77/62GK104520353SQ201380042453 【公开日】2015年4月15日 本文档来自技高网...

【技术保护点】
在液相中制备三甲硅烷基胺和聚硅氮烷的方法，其中(a) 将溶解在溶剂(L)中的单氯硅烷（MCS)以液体形式预先置于反应器(1)中，其中所述溶剂对单氯硅烷、氨、TSA和聚硅氮烷呈惰性并具有比TSA高的沸点，和(b) 通过将相对于单氯硅烷（MCS）化学计量不足量并溶解在溶剂(L)中的氨（NH3）引入反应器(1)中，在反应器(1)中进行反应，和(c) 随后将反应器(1)减压，其中　(c1) 通过蒸馏单元(2)经由顶部以气体形式由反应器(1)导出产物混合物（TSA、L、NH4Cl）并收集在容器(6)中，随后　(c2) 借助过滤单元(3)低温过滤，由此从产物混合物中分离出固体氯化铵（NH4Cl）并将滤液从过滤单元(3)送入蒸馏塔(4)中，在此经由顶部从溶剂(L)中分离出TSA，和　(c3) 将溶解在溶剂(L)中的氨（NH3）引入反应器(1)中，由此与步骤(b)中引入的氨（NH3）量一起，使用相对于步骤(a)中预先置入的MCS的量化学计量过量的氨，和　(c4) 从反应器中排出过量的氨（NH3）并将惰性气体引入反应器(1)中，和　(c5) 使反应器(1)的底部产物混合物（PS、L、NH4Cl）冷通过过滤单元(5)，由此分离出固体氯化铵（NH4Cl），并得到聚硅氮烷(PS)和溶剂(L)的混合物。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CF霍佩，C戈茨，H劳勒德，G尤伊伦布鲁克，
申请(专利权)人：赢创工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE