一种多组分复合催化法制备γ-氯丙基三氯硅烷的方法技术

本发明专利技术公开了一种多组分复合催化法制备γ－氯丙基三氯硅烷的方法，是采用三氯硅烷和氯丙烯为主要原料合成γ－氯丙基三氯硅烷，除了氯铂酸作为主催化剂外，在反应体系中加入脂肪胺和苯二胺类化合物作为助催化剂、三异丙醇胺和２，４－戊二酮作为催化剂活化剂、间苯二酚和二乙基羟胺作为抑制剂，经硅氢加成、蒸馏和精馏后制得成品。本发明专利技术大大提高了生产的产品含量、改善了产品的外观、降低了产品的杂质、提高了产品的质量，且降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学合成领域，尤其是涉及一种硅烷偶联剂制备方法。
技术介绍
硅垸偶联剂是继有机硅工业中三大产品-硅油、硅橡胶、硅树脂之后的第四大部类，其在有机硅工业中的地位日趋重要，已成为现代有机硅工业，有 机高分子工业，复合材料工业及相关高新
中不可缺少的配套化学助剂， 而且是一种重要的高科技含量，高附加值的有机硅产品。偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，它们分子中的一部分官能团 可与有机分子反应，另一部分官能团可与无机物表面的吸附水反应，形成牢固 的粘合。硅垸偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些集 团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层， 界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材 料的性能，改善了界面状态，有利于制品的耐老化，耐应力及电绝缘性能。国内现有硅烷偶联剂生产企业20 30家，主要分布在江浙一带。国内每年硅烷偶联剂的消费量在玻璃纤维的使用量约占50%;其次是用于子午线轮胎生产中，其余用于涂料、纺织助剂等消费领域。目前，发达国家和地区硅烷偶 联剂的需求仍在稳定增长中，以我国为代表的新兴市场则增长更加强劲，我国 是需求增长最快的地区之一，印度、俄罗斯和韩国市场的表现也引人瞩目。目前，2005年修订的《产业结构调整指导目录(2005年本)》中，国家将硅烷偶联 剂列入鼓励发展的化工类产业，显示了国家对发展本行业的支持态度。随着玻 璃纤维行业和子午线轮胎行业的发展，预计十一五期间，我国硅烷偶联剂的需 求将保持20%左右的增长速度。Y -氯丙基三氯硅烷是硅烷偶联剂中最基本的单体，用作制造硅烷偶联剂系 列产品的主要生产原料，合成深加工生产高档硅烷偶联剂。目前国内氯丙基三氯硅烷生产大多以三氯硅烷和氯丙烯为原料，以铂、铑、钯等化合物或络 合物作为催化剂，经过加成、蒸馏等过程制得。且目前现有的工艺主产率均低 于85%;并有以下不足(1)生产周期长；(2)原料(以三氯氢硅计)转化率 低，产品收率低；(3)副反应多，成品Y-氯丙基三氯硅烷含量低，杂质含量 高。产品质量与美国、德国同类产品相比差距太大；(4)采用单一组分催化剂 或助催化剂，难以保证催化剂的活性；(5)生产成本高，产品效益差，在质量 和价格上没有优势，无法与国外同类产品竞争。围绕选择催化剂、改变反应条 件，国内外科研工作者做了大量的工作，但没有根本性的突破。因此，对于Y-氯丙基三氯硅烷的生产，目前需要解决的问题有1. 产品含量问题现有的生产工艺制备的产品，含量一般低于99%，在许 多特殊使用场合，由于使用环境和条件的不同，客户希望含量至少高于99%， 某些特殊用途的下游产品用户要求Y-氯丙基三氯硅烷含量大于99. 5%;2. 产品外观问题现有的产品大多为浅黄色或微黄色液体，有的生产厂家 的产品为棕色或棕黄色，有的产品中有细微的悬浮物或沉淀物，直接影响了产 品的使用；3. 产品杂质问题以Y-氯丙基三氯硅烷为原料合成一些特殊用途的产 品，诸如催化剂载体或催化剂等，对杂质的结构、含量等质量指标要求极为严 格，若超标，会引起诸如新合成的催化剂中毒、失活甚至无法使用等严重后果， 给科研和生产造成损失；4. 产品收率问题现有￥-氯丙基三氯硅烷收率仅在80%左右，若能通过调整生产工艺提高收率，产品的经济效益和产生的社会效益将相当客观；5. 降低生产成本最大限度利用好三氯氢硅和氯丙烯，采用先进的蒸馏工 艺减少蒸馏残渣的量，采用先进的分离技术减少有用成分的损耗，节能降耗， 进一步降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术的多组分复合催化法制备Y -氯丙基三氯硅烷的方法,大大提高了生产的产品含量、改善了产品的外观、降低了产品的杂质、提高了产品的质量， 并且降低了生产成本。本一种多组分复合催化法制备Y -氯丙基三氯硅烷的方法，其特征在于包括1)助剂配制a.催化剂配制将15份 30重量份的氯铂酸(H2PtCl6*6H20)加入500体积 份 550体积份的无水异丙醇中，充分搅拌溶解后，再加入500体积份 550 体积份的四氢呋喃，搅拌均匀；b.助催化剂配制取10重量份 15重量份的间苯二胺、15重量份 20 重量份的三丁胺，加入500体积份 550体积份的无水异丙醇中，充分搅拌混 合均匀；2硅氢加成a. 将三氯硅垸和氯丙烯按照摩尔比1:1.08 1:1.5的比例混合，在&保 护下充分混合均匀，且三氯硅烷和氯丙烯的总量为800000 1500000重量份；b. 将催化剂150体积份 240体积份与助催化剂100体积份 150体积份充分混合均匀得助剂液；c. 将三氯硅烷和氯丙烯加入助剂液，加热，控制反应温度20。C 70。C， 反应2 10h后，再于3 6h左右将温度升到75。C 110。C，继续反应完全；生产时，可将经过检验、符合质量要求的三氯硅烷和氯丙烯按照摩尔比加 入混合罐，在N2保护下充分混合均匀，将混合均匀的原料打入计量槽，之后量 取己经配制好催化剂150份 240体积份与助催化剂100 150体积份充分混合 均勾后全部加入合成釜；再将三氯硅烷和氯丙烯原料自计量槽加入合成釜，开 启加热，控制反应温度进行反应；同时密切观察反应釜内物料反应情况，从视 盅观察物料的回流情况；当从视盅观察到物料回流量越来越少，直至看不到回 流液、物料成滴状分布在视盅时，此时可以认为反应到达终点。为了便于反应顺利进行，可在助剂液中加入催化剂活化剂和抑制剂，催化剂活化剂配制取60重量份 100重量份的三异丙醇胺、20重量份 40重量份的2， 4-戊二酮加入300体积份 500体积份的无水异丙醇中，充分 搅拌混合均匀；抑制剂配制取50重量份 100重量份的间苯二酚、30重量份 50重量 份的二乙基羟胺，加入450体积份 500体积份的无水异丙醇中，充分搅拌混 合均匀；助剂液中催化剂活化剂10体积份 30体积份、抑制剂80体积份 150体 积份充分混合均匀后加入合成釜助剂液。3) 蒸馏对反应完毕的物料进行蒸馏，得蒸馏真空度》0.09MPa、气相温度65°C 95。C馏分；生产时可将硅氢加成反应完毕的物料自反应釜转移到蒸馏釜，开始蒸馏；此时应谨慎操作，控制好蒸馏釜釜内温度和顶部气相温度，可截取气相温度70 'C以前组分为前馏分；当观察到气相温度由7(TC升到7rC时，开启真空泵，此时可仔细观察蒸馏釜内温度和气相温度的变化，调节好蒸馏釜内真空度；之后取真空度》0. 09MPa、气相温度65"C 95'C馏分。4) 精馏精馏气相温度由95'C，真空度》0.098Mpa，精馏后得成品。 生产时，当观察到蒸馏气相温度由95-C开始上升时，可立即停止蒸馏釜加 热，关闭蒸馏釜到中间馏分接收罐的阀门，将真空切换到刮板薄膜蒸发器系统， 待该系统真空度稳定后，准备向刮板薄膜蒸发器进料；当该系统真空度^ 0.098MPa时，打开蒸馏釜放料阀，准备向刮板薄膜蒸发器进料，调整加料速度 为0.2 2m3/11，真空条件下，在刮板薄膜蒸发器内精馏；从视盅密切观察Y-氯丙基三氯硅烷的馏出情况，根据蒸馏釜内物料情况、釜温情况和顶温变化情 况确定终止蒸馏操作。当蒸馏釜内物料已全部迸入刮板薄膜蒸发器、从成品接 收罐视盅密切观察Y-氯丙基三氯硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多组分复合催化法制备γ－氯丙基三氯硅烷的方法，其特征在于包括步骤：　１）助剂配制　ａ．催化剂配制　将１５重量份～３０重量份的氯铂酸加入５００体积份～５５０体积份的无水异丙醇中，搅拌溶解后，再加入５００体积份～５５０体积份的 四氢呋喃，搅拌均匀；　ｂ．助催化剂配制　取１０重量份～１５重量份的间苯二胺、１５重量份～２０重量份的三丁胺，加入５００体积份～５５０体积份的无水异丙醇中，搅拌混合均匀；　２）硅氢加成　ａ．将三氯硅烷和氯丙烯按照摩尔比１∶ １．０８～１∶１．５的比例混合，在Ｎ↓［２］保护下充分混合均匀，且三氯硅烷和氯丙烯的总量为８０００００～１５０００００重量份；　ｂ．将催化剂１５０体积份～２４０体积份与助催化剂１００体积份～１５０体积份混合均匀得助剂液；　ｃ．将 三氯硅烷和氯丙烯加入助剂液，加热，反应温度２０℃～７０℃，反应２～１０ｈ后，再于３～６ｈ将温度升到７５℃～１１０℃，继续反应完全；　３）蒸馏　（１）对反应完毕的物料进行蒸馏，得蒸馏真空度≥０．０９ＭＰａ、气相温度６５℃～９５℃馏 分；　４）精馏　精馏气相温度≥９５℃，真空度≥０．０９８Ｍｐａ，精馏后得成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张中法，黄慧，吕彩玲，丁爱梅，郭学阳，张庆国，
申请(专利权)人：潍坊中业化学有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]