一种甲基三烷氧基硅烷的制备方法技术领域
本发明涉及烷氧基硅烷的制备方法,特别是涉及一种提高甲基三烷氧基硅烷产率的制
备方法。
技术背景
甲基三烷氧基硅烷是制备聚硅氧烷的重要中间体,主要用于硅橡胶交联剂,改性合成
树脂、防火剂、塑料硬涂层的底涂料、憎水剂,具有很大的应用价值及广阔的市场。现在
的甲基三烷氧基硅烷的制备方法是由甲基三氯硅烷和无水醇进行酯化反应,经中和,过滤、
蒸馏后得到。国内也有相应的报道,如2000年李文甲,纪承杰,等人CN1320600A中报
道,在实验室采用石油醚存在下,由乙烯基三氯硅烷和甲醇进行双向滴加制得乙烯基三甲
氧基硅烷;2003年何军,刘运美在实验室采用石油醚作为溶剂制备三甲氧基硅烷等等,
他们的反应方式大都是滴加的方式进行反应,其所用原料成本或工艺设备要求高,导致产
品成本居高不下,急需找到一种原料成本低,工艺简单,提高产率的方法。
发明内容
本发明的目的是在常压下,温度为30~80℃比较温和的反应条件下,提供一种高效
率、高产率、高质量、工艺简单、低成本的甲基三烷氧基硅烷的制备方法。
本发明的技术方案:甲基三烷氧基硅烷由甲基三氯硅烷和无水醇进行酯化反应,经中
和、过滤、蒸馏共四个工序制备而成。改进之处是所述反应与传统滴加方式不同,而是由
干燥的中性气体把甲基三氯硅烷蒸汽载入至无水醇中,干燥的中性气体流速控制在
0.05L~0.15L/min,于常压30~80℃条件下进行反应,即反应物的接触方式为气液接触式
反应,与常规的液液滴加方式不同,并且反应过程中一直通入干燥的中性气体,能很快的
把反应中的HCl排出体系之外,更加有利于正向反应的进行,减少副产物,提高产率;
同时还增加了冷凝装置的冷凝效果,减少甲基三氯硅烷随载气溢出反应体系而影响产率。
反应方程式:
CH3SiCl3(g)+3ROH→CH3Si(RO)3+3HCl。
上述反应,在甲基三氯硅烷全部加入完全后,继续通入干燥的中性气体,恒温1~4小时,
驱赶反应中产生的氯化氢气体,促使反应向正方向进行,然后用氨气进行中和至pH=8~
9。
所述的甲基三氯硅烷和无水醇按摩尔比1:2.9~3.2。所述无水醇为C1-C5醇。
进一步优选为所述的无水醇为甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇。
本发明的反应过程中,将干燥的中性气体把甲基三氯硅烷载入至无水醇中,至反应体
系得到甲基三烷氧基硅烷产生后,体系无氯元素含量不变时,停止通干燥的中性气体,此
时,通入氨气至系统中pH为8-9,过滤后在141-143℃下常压蒸馏即可得到甲基三烷氧基
硅烷。
所述的冷凝是采用冷凝回流装置进行,冷凝回流装置2-3根通入冷冻盐水的冷凝管,
其温度控制在0~5℃。
本发明中,在常压低温条件下,通入干燥的中性气体和采用氨气为中和剂,工艺设备
简单,操作方便,价格低廉,产率高,中和后产生的氯化铵可以用于肥料,有利于绿色生
产。
本发明通过以下实例进一步说明。
具体实施方式
实施例1
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的1000ml四口烧瓶A中加入200.1g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:2.9,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的250ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸
腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷
却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为
91.76%。
实施例2
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的1000ml四口烧瓶A中加入205.3g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的500ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸
腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷
却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为
97.83%。
实施例3
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的1000ml四口烧瓶A中加入203.5g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.1,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的500ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸
腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷
却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为
94.31%。
实施例4
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的1000ml四口烧瓶A中加入199.7g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.2,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的500ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65摄氏度,当甲基三氯
硅烷沸腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加
热,冷却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的
产率为94.35%。
实施例5
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的1000ml四口烧瓶A中加入403.7g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的500ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65摄氏度,当甲基三氯
硅烷沸腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加
热,冷却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的
产率为98.87%。
实施例6
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的1000ml四口烧瓶A中加入430g一甲基三氯硅
烷,按
照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入到
A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的500ml三口烧瓶B中加入甲基三
氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至80℃,当无水乙醇沸腾时,
向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷却至常
温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为96.18%。
实施例7
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的2000ml四口烧瓶A中加入600.5g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的1000ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸
腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷
却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为
98.96%。
实施例8
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的2000ml四口烧瓶A中加入800.0g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的1000ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸
腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷
却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为
99.1%。
实施例9
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的
蛇形冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的2000ml四口烧瓶A中加入900.3g无水乙醇,
按照摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入
到A中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的1000ml三口烧瓶B中加入甲基
三氯硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸
腾时,向B中通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷
却至常温后,通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为
98.96%。
实施例10
在装备一个有温度计、机械搅拌器、导气管和球形冷凝器(其上端装有通入冰盐水的蛇形
冷凝管、缓冲瓶及HCl吸收装置)的2000ml四口烧瓶A中加入1000.1g无水乙醇,按照
摩尔比甲基三氯硅烷:无水乙醇=1:3.0,在另外带有两个导气管,即一端导气管通入到A
中反应液液面以下,另一导气管接入干燥的氮气中的1000ml三口烧瓶B中加入甲基三氯
硅烷,加热A至60℃,开通冰盐水冷却水,同时加热B至65℃,当甲基三氯硅烷沸腾时,
向B中
通入干燥的氮气,加料完成,A升温至80℃,回流3小时候停止加热,冷却至常温后,
通入氨气中和至pH=8~9,过滤,蒸馏,收集143℃的馏分,得到的产率为99.05%。