[发明专利]新型硅倍半氧烷填料的制备方法

说明书

对相关申请的交叉引用：无

[0001]无

技术领域

[0002]本发明公开甲基硅倍半氧烷树脂颗粒的制备方法。通过在HCL中 单甲基三氯硅烷(也称为甲基三氯硅烷)的水解和缩合，然后分离和干 燥来形成该颗粒。通过该方法，将副产物和废物转化为商业上有价值的 材料。

背景技术

[0003]作为二甲基二氯硅烷生产中的副产物并且以远高于目前市场需求 的量制造甲基三氯硅烷。该材料的目前销路产生了几乎不高于收支平衡 价格的经济利润。因此希望由甲基三氯硅烷开发能够对生产者提高该材 料价值的产品。

[0004]一种这样的产品可能是填料。这样的填料应具有小的颗粒尺寸和 高表面积以具有最大的效力。但是，当使MeSiCl₃和水彼此接触时，特别 是在几乎无搅拌的条件下，得到的水解产物由硅氧烷的大硬块组成。甚 至当磨碎成细粉末时，即使这样的材料可以表现出超过250m²/gm的表面 积，但当用作填料时它提供若有也是很小的增强特性。据认为这种增强 的缺少是由于颗粒中小裂纹和孔产生的颗粒的高表面积，增强中的聚合 物不能进入该小裂纹和孔，因此使得颗粒如同具有非常低的表面积那样 工作。

[0005]在非常稀的条件下将反应物、MeSiCl₃和水放到一起时，得到的水 解产物倾向于具有通常在溶剂中可溶的低分子量。这样的较低分子量的 树脂能用于涂料中或者作为涂覆产品的成分，但它们通常不作为填料应 用。

[0006]本发明人已制备了甲基硅倍半氧烷(MeSiO_3/2)，其不仅具有高分 子量，该高分子量使其具有高温稳定性，而且源自这样的材料的颗粒还 具有高表面积，这使它们对于密封剂、橡胶等中的填料应用具有吸引力。

发明内容

[0007]本发明包括由甲基三氯硅烷制备具有大表面积的颗粒的方法。该 方法包括首先使甲基三氯硅烷与含水HCl反应以形成液相和固相。将该 固相从液体分离并干燥以形成高表面积颗粒。

具体实施方式

[0008]本发明的方法主要包括将甲基三氯硅烷水解并缩合以形成树脂颗 粒，然后将该树脂颗粒分离并将它们干燥。形成该有机硅树脂颗粒的有 机硅树脂包括由单元式MeSiO_3/2表示的甲基硅倍半氧烷树脂。

[0009]该甲基三氯硅烷化合物或其他硅烷化合物的水解和缩合反应的介 质是含水HCl。该HCl应通常具有足够的浓度以抑制低分子量种类的形 成。在一个实施方案中，该HCl的浓度大于10wt.％。在另一实施方案中， 该HCl的浓度大于20wt.％。在另一实施方案中，该HCl的浓度大于 30wt.％。在另一实施方案中，该HCl的浓度大于35wt.％。在又一实施方 案中，该HCl的浓度约为37wt.％。

[0010]在一个实施方案中，在搅拌下将甲基三氯硅烷添加到HCl水溶液 中。在另一实施方案中，在搅拌下将HCl添加到甲基三氯硅烷的溶液中。 如果需要，能够将该甲基三氯硅烷在用于反应的溶剂中稀释。

[0011]在另一实施方案中，通过使气体甲基三氯硅烷经过含水HCl而冒 泡，能够进行甲基三氯硅烷和含水HCl的反应。如果需要，能够用不与 其反应的材料稀释该气体甲基三氯硅烷。例如，能够用氮气稀释该气体 甲基三氯硅烷，然后使该气体混合物经过含水HCl而冒泡。

[0012]在上述方法的任一个中添加的速率并不关键。例如，能够将其快 速地添加(例如，以几秒到几分钟的时间段，例如5秒到5分钟)，条 件是使该反应介质容纳在反应容器内。在另一实例中，能够通过例如滴 加或缓慢的气体添加经几分钟到几小时的时间段(例如5分钟到24小时) 更缓慢地混合甲基三氯硅烷和含水HCl。

[0013]反应中使用的含水HCl与甲基三氯硅烷的比例能够在宽范围内变 化。例如，HCl与甲基三氯硅烷的比例可以是摩尔比100∶1～1∶100。 在另一实施方案中，该比例可以是1∶25～1∶75。在另一实施方案中， 该比例可以是5∶1～1∶5的摩尔比。

[0014]对甲基三氯硅烷进行水解和缩合反应的反应介质的温度在0～100 ℃的范围内，或者在另一实施方案中，在0～40℃的范围内。在低于0 ℃的温度下含水介质将导致较慢的反应速率。当反应介质的温度过高时， 反应物速率将非常快并且可能导致较大的颗粒。