[发明专利]一种γ-氯丙基三氯硅烷的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种γ-氯丙基三氯硅烷的生产方法。

背景技术

γ-氯丙基三氯硅烷是国内产量最大、应用最广的γ-取代丙基型硅烷偶联剂之一，是硅烷偶联剂中最基本的单体之一，作为主要生产原料可以合成深加工生产几十种高档硅烷偶联剂产品，如γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、橡胶助剂Si69和Si75、牙科复合树脂、有机硅抗菌整理剂、光学玻璃防雾剂等。硅烷偶联剂是偶联剂中重要的一类偶联剂，作为复合材料中常用的助剂，它的作用为：改善基体树脂对填料、玻璃纤维的浸润性，使得基体树脂通过化学键和填料或玻璃纤维相连接，进而提高复合材料的弯曲强度、冲击强度、耐水性、电性能等。另外，硅烷偶联剂还用作环氧、丁腈橡胶等粘接剂和聚氨酯、氯丁橡胶等密封剂中的增粘剂等。硅烷偶联剂是继有机硅三大产品——硅油、硅橡胶、硅树脂之后的第四大类有机硅产品，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、复合材料工业以及相关高新技术领域中必不可少的配套化学助剂。

γ-氯丙基三氯硅烷的合成方法主要有以下几种：

1、以三氯硅烷和氯丙烯为原料

(1)热缩合法生产工艺，三氯硅烷和氯丙烯在230℃～300℃、10秒左右完成。该工艺因为收率低，仅有理论研究价值。

(2)铂碳黑为催化剂的加成法，采用Pt-C为催化剂。不足之处是催化剂用量大，收率仅在60％左右。

(3)采用氯铂酸-异丙醇为催化剂的生产工艺，该工艺催化剂用量较少，反应条件温和，产率为70％左右。但反应时间长，成本相对较高。

(4)采用氯铂酸为主催化剂、加入脂肪胺或苯胺系列化合物为助催化剂的工艺，该工艺由于加入胺类化合物，胺类可以与氯铂酸形成配位络合物，提高了原来催化剂的活性，缩短了反应周期，降低了产品成本，产品收率超过80％。

(5)采用以二氧化硅为载体的聚硅氧烷-铂络合物为催化剂的合成工艺该工艺的主要优点是：反应条件温和，生产周期短，催化剂用量少，成本低，收率高，是一条有发展前途的工艺路线。

(6)采用氯铂酸为主催化剂、加入有机胺类化合物为助催化剂、加入催化剂活化剂和副反应抑制剂的合成工艺，该工艺最大的优势是：产品收率高、产品纯度高、杂质含量低、成本低，已在国内部分企业得到应用。

2、丙基三氯硅烷法：将丙基三氯硅烷在过氧化苯甲酰催化剂存在下，与硫酰二氯反应来制取。该工艺副产物多，操作繁琐，对设备要求高，产品利润低，该工艺为三氯硅烷和氯丙烯为原料生产γ-氯丙基三氯硅烷的副产物丙基三氯硅烷的综合利用提出了一条有研究意义的工艺路线，国内外有一定的研究。

上述以三氯硅烷和氯丙烯为原料生产γ-氯丙基三氯硅烷的工艺路线，尽管有不少优点，但仍存在如下不足：(1)反应引发周期长；(2)反应温度较高；(3)三氯硅烷总转化率一般在90％左右；(4)在投料生产时氯丙烯一般需大量过量，给合成釜冷凝系统、冷冻机系统增加了负担，提高了能耗；(5)反应中生成的副产品SiCl₄和丙基三氯硅烷量较大，后处理投资大，直接影响产品经济效益；(6)产品纯度偏低，高沸物(含缩合物、聚合物)含量偏高；(7)反应速度慢，加料过程中出现温度下降甚至出现需要二次引发反应的异常操作，导致反应时间延长。为此，在现有催化剂体系、现有工艺设备的基础上，通过改变催化剂等助剂的组成、物料配比、加料方式、调整工艺参数等，进一步提高产品纯度、降低生产成本、提高原料转化率、减少副产物的生成等，对于推动整个行业的发展，意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种反应时间短、生成副产物少、产品转化率和产品纯度高的γ-氯丙基三氯硅烷的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种γ-氯丙基三氯硅烷的生产方法，使用三氯硅烷∶氯丙烯∶铂金催化剂溶液∶氯铂酸催化剂溶液∶正丁胺＝600～700∶300～500∶0.08～0.2∶0.05～0.1∶4～10的重量配比的原料，包括以下工艺步骤：