技术领域
本发明涉及合成硅树脂原料制备技术领域，更具体地说，涉及一 种四甲基二乙烯基二硅氮烷的制备方法。
背景技术
四甲基二乙烯基二硅氮烷是一种无色透明液体，分子式为 C8H19NSi2，分子量为185.42，用于硅树脂橡胶、硅树脂胶体和乙烯基 硅树脂的制备，也是负性光刻胶领域中的常用助黏性促进剂。然而， 国内外对四甲基二乙烯基二硅氮烷的工业化生产工艺的报道较少。
目前，四甲基二乙烯基二硅氮烷的同类物（以下简称同类物）均 利用氯化物易溶于水的特点，采用溶剂法进行制备。但是，溶剂法的 生产路线存在以下缺点：a、由于采用大量溶剂，反应中生成一摩尔同 类物的同时生成两摩尔氯化铵盐，致使生产能力大大下降；b、同类物 与溶剂分离过程需大量能耗；c、同类物纯度较差。另外，在四甲基二 乙烯基二硅氮烷的同类物的制备过程中，得到同类物的同时生成了盐 类化合物，因此，现有技术采用过滤除盐法将同类物与生成的盐类化 合物分离，从而致使工艺复杂，溶剂与同类物的损失较大，进而导致 同类物的收率降低。
针对上述四甲基二乙烯基二硅氮烷的同类物的制备方法存在的需 使用大量溶剂、工艺复杂、能耗高和收率低等缺点，本发明人考虑， 提供一种四甲基二乙烯基二硅氮烷的制备方法，在不使用溶剂的条件 下制备四甲基二乙烯基二硅氮烷，同时具有工艺简单、能耗低以及收 率高的特点。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种四甲基二乙 烯基二硅氮烷的制备方法，无需采用溶剂，且工艺简单、能耗低、收 率高。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种四甲基二乙烯基二硅氮 烷的制备方法，包括以下步骤：
步骤a）向反应釜中加入二甲基乙烯基氯硅烷，搅拌条件下通入 氨气进行反应，所述二甲基乙烯基氯硅烷与氨气的质量比为4.30~4.40 ﹕1，反应温度110~115℃，反应压力0.15~0.18MPa；
步骤b）向反应釜中加入氢氧化钠溶液，搅拌后得到四甲基二乙 烯基二硅氮烷。
优选的，所述步骤a）中搅拌的方式为锚式搅拌、框式搅拌、推 进式搅拌、桨式搅拌或高剪切搅拌。
优选的，所述步骤a）中搅拌的速度为110~130转/min。
优选的，所述步骤a）的反应时间为10~12小时。
优选的，所述步骤a）的反应温度为114~115℃。
优选的，所述步骤a）的反应压力为0.17~0.18MPa。
优选的，所述步骤b）中搅拌的时间为20~30min。
优选的，还包括：
对四甲基二乙烯基二硅氮烷粗产品进行精馏处理。
优选的，所述精馏处理为常压精馏或减压精馏。
本发明提供一种四甲基二乙烯基二硅氮烷的制备方法，包括以下 步骤：向反应釜中加入二甲基乙烯基氯硅烷，搅拌条件下通入氨气进 行反应，所述二甲基乙烯基氯硅烷与氨气的质量比为4.30~4.40﹕1， 反应温度110~115℃，反应压力0.15~0.18MPa；向反应釜中加入氢氧 化钠溶液，搅拌后得到四甲基二乙烯基二硅氮烷。与现有技术相比， 本发明将二甲基乙烯基氯硅烷与氨气在无溶剂的条件下进行反应，简 化了生产工艺，降低了能耗，并且提高了收率。其次，本发明以氢氧 化钠溶液作为溶盐剂，采用碱水除盐技术，避免了现有技术中过滤除 盐带来的工艺复杂、损失严重以及环境危害等问题。再次，本发明通 过控制反应温度与反应压力，保证反应顺利进行的同时，避免了副反 应的发生。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种四甲基二乙烯基二硅氮烷的制备方法，包括以下 步骤：步骤a）向反应釜中加入二甲基乙烯基氯硅烷，搅拌条件下通 入氨气进行反应，所述二甲基乙烯基氯硅烷与氨气的质量比为 4.30~4.40﹕1，反应温度110~115℃，反应压力0.15~0.18MPa；步骤b） 向反应釜中加入氢氧化钠溶液，搅拌后得到四甲基二乙烯基二硅氮烷。
在上述制备过程中，本发明将二甲基乙烯基氯硅烷与氨气在无溶 剂的条件下进行反应，简化了生产工艺，降低了能耗，并且提高了收 率。所述氨气优选以液氨的形式进行储存，将液氨通入反应釜的过程 中，液氨转化为氨气。二甲基乙烯基氯硅烷与氨气进行反应的反应式 如下：
由上述反应式可以看出，在反应过程中，生成一摩尔产品同时生 成两摩尔的氯化铵盐沉淀物。为了保证反应的顺利进行，本发明在搅 拌的条件下通入氨气进行反应，避免生成的氯化铵盐沉淀物对反应的 影响。所述步骤a）的搅拌速度优选为110~130转/min，更优选为 120~130转/min，更优选为120转/min。由于优选采用转数120转/min 的强力搅拌，较一般搅拌相比，能充分将氯化铵盐打碎，使反应更加 完全、更加彻底且大量缩短了合成的反应时间。
本发明对于所述搅拌的方式并无特别限制，可以采用本领域技术 人员熟知的搅拌方式，使反应体系内自始至终保持较好的流动状态， 优选为锚式搅拌、框式搅拌、推进式搅拌、桨式搅拌或高剪切搅拌。 本发明对于所述搅拌的装置并无特别限制，可以采用本领域技术人员 熟知的搅拌装置即可。例如，使用大功率设备，提高传动扭矩，加快 转动速度，结果表明：强力搅拌完全可以打碎结块的氯化铵盐，无需 使用溶剂稀释同样可以达到反应前期的预期效果，既降低了物料能源 消耗，又大大的提高了反应效率。
在步骤a）中，所述反应的反应温度是影响反应顺利进行的重要 因素。由于四甲基二乙烯基二硅氮烷的沸点为161℃，为了使其充分 与氨气反应，需要控制反应温度；另一方面，生成氯化铵在过高的温 度下易发生盐结晶形态的改变（逆反应）。因此，本发明控制所述步骤 a）的反应的温度优选为110~115℃，更优选为114~115℃。通过控制 上述反应温度，使汽液两相反应逐渐变为液液、汽液、汽汽三相反应， 增大接触面积，加快反应速度，提高反应效率。并且，在特定压力情 况下，相应提高温度易使二甲基乙烯基氯硅烷汽化。
另外，本步骤的反应的时间优选为10~12小时，更优选为12小 时。在反应过程中，优选采用冷却循环水控制温度，当釜温接近循环 供水水温一小时内无变化，在关闭氨阀的条件下、压力接近操作上限， 并保持180分钟无变化，表明反应结束。一方面，长时间反应能够使 液液两相，汽汽两相，完全接触，汽体穿透固体；另一方面，过长时 间反应的能耗也是合成成本的重要因素。
根据理论基础知识压力越大越促进化学反应平衡，反应压力物料 溶沸点升高从而促使物料并不易完全反应，同时根据发明搅拌、机封、 设备对工作压力的要求，考虑安全因素，步骤a）中对反应的压力进 行控制。根据四甲基二乙烯基二硅氮烷的物化性质及有机物质反应平 衡原理，反应压力0.15~0.18MPa；优选为0.17~0.18MPa。该反应压 力保证了使氨气穿透氯化铵盐，氨气充分与二甲基乙烯基氯硅烷接触 达到完全反应。
步骤a）完成后，向反应釜中加入氢氧化钠溶液，搅拌后得到四 甲基二乙烯基二硅氮烷。该步骤以氢氧化钠溶液为溶盐剂，采用碱水 溶盐技术使反应后产物一次性彻底分离。本步骤搅拌的时间为 20~30min，优选为30min。为了保证碱水溶盐技术的顺利实施，必须 对步骤a）中反应物的质量比进行控制。其中，反应后体系内氨过量 1.07~1.1倍，并且原料二甲基乙烯基氯硅烷全部参加反应，只有微量 的约0.1%以下包溶于盐中，否则将在加氢氧化钠溶液溶盐时使未反应 原料水解，生成氯化氢，进而形成盐酸，从而导致生成的四甲基二乙 烯基二硅氮烷发生爆炸式水解，生成副产品四甲基二乙烯基二硅氧烷， 并伴有大量热放出从而促使水解反应的更迅速进行，造成恶性循环。 因此，本发明步骤a）中所述二甲基乙烯基氯硅烷与氨气的质量比为 4.30~4.40﹕1，优选为4.38﹕1。
在上述步骤中，利用氢氧化钠碱溶液进行一次碱洗法来去除氯化 铵等杂质提高产品含量，然后静置分层，上层产物为四甲基二乙烯基 二硅氮烷粗产品。本发明还优选包括：对四甲基二乙烯基二硅氮烷粗 产品进行精馏处理，所述精馏处理优选为常压精馏或减压精馏。
综上所述，本发明提供的制备方法具有以下特点：1、将二甲基 乙烯基氯硅烷与氨气在无溶剂的条件下进行反应，简化了生产工艺， 降低了能耗，并且提高了收率。2、以氢氧化钠溶液作为溶盐剂，采用 氢氧化钠溶液除盐技术，避免了现有技术中过滤除盐带来的工艺复杂、 损失严重以及环境危害等问题。3、控制反应温度与反应压力，保证反 应顺利进行的同时，避免了副反应的发生。4、二甲基乙烯基氯硅烷与 氨气的反应的搅拌条件下进行，进而控制产物的结晶形态，保证了反 应的快速、彻底。
为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优 选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本 发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例采用的化学试剂均为市购。
实施例1~4
将二甲基乙烯基氯硅烷用泵打入1m3搪瓷反应釜内，以120转/min 的速度进行搅拌，同时缓慢加入液氨原料进行反应，反应时间为12 小时，在2小时内通氨量达99%，控制反应温度与反应压力，釜温接 近夹套水温一小时内无变化、压力接近操作上限后保持180分钟无变 化；
向反应釜中加入浓25%的氢氧化钠溶液200Kg，搅拌30min，得 到四甲基二乙烯基二硅氮烷粗产物；
将四甲基二乙烯基二硅氮烷粗产物进行间歇精馏，得到四甲基二 乙烯基二硅氮烷成品。
表1实施例1~4的原料配比以及反应条件
从以上实施例可以看出，本发明提供的制备方法具有生产工艺简 单、流程短、生产能力大、能耗低、产品品质高和产品收率高的优点。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现 或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来 说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的 精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被 限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新 颖特点相一致的最宽的范围。