[发明专利]一种γ-氯丙基三乙氧基硅烷的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成领域，尤其涉及一种γ-氯丙基三乙氧基硅烷的生产方法。

背景技术

γ-氯丙基三烷氧基硅烷，γ-氯丙基甲基二烷氧基硅烷和γ-氯丙基二甲基烷氧基硅烷，都是合成含碳官能团有硅化合物重要中间体，其中对γ-氯丙基三乙氧基硅烷的开发、生产和研究最多。γ-氯丙基三乙氧基硅烷是重要的有机硅烷偶联剂中间体，是生产硅烷偶联剂重要的基础材料。可用作合成树脂的填料补强剂，可用于改善有机材料和无机材料表面的粘接性能，提高力学及电气性能，从而保证其产品的耐磨性，抗老化性和柔韧性等性能；在橡胶工业中，可通过引入极性基团以改进聚氨酯弹性体的强度；还可用于合成具有较低渗透性、滚动阻力及较高弹性、伸长率的硫化橡胶；在军事上可用作防弹实心轮胎；在塑料工业中，可有效地抑制聚氯乙烯(PVC)增塑剂的渗析，使PVC长期保持清洁、卫生；可以用作聚氨酯泡沫塑料的吸收剂，提高泡沫塑料的耐候性；在纺织工业中，可以制成织物处理剂，使织物柔软、具有弹性；并能防止织物发黄，提高织物的染色性能；在印刷工业中，可制成负电性调色剂，用于静电复印、图象显影等方面，已广泛应用于汽车子午线轮胎、玻璃钢工业、各种树脂、印染助剂、精密铸造等行业。

γ-氯丙基三乙氧基硅烷的合成，从原料上分，一种是采用γ-氯丙基三氯硅烷与乙醇反应，一种是采用硅粉与乙醇合成三乙氧基硅烷后再与氯丙烯反应；从工艺方法上分为连续法和间歇法；从催化剂使用方面分为无机铜、锂催化剂及有机磷酸铜化合物等。工艺简介如下：

1、采用γ-氯丙基三氯硅烷与乙醇反应

(1)无溶剂法 该工艺采用γ-氯丙基三氯硅烷与乙醇直接反应，有常压反应和负压反应两种方法，工艺控制的重点是尽可能除去生成的HCl，减少副反应的发生。

除去醇解反应生成的HCl的方法主要有：有机胺类化合物吸收法、气液相反应排除法等。有机胺类化合物吸收法操作中，有机胺与HCl反应生成沉淀，在反应条件下生成的有机胺盐粘度较大，粒子很细，影响反应的均匀性，最终影响产品收率；气液相反应排除法对设备要求苛刻，工艺操作繁琐，设备投资过大。

采用负压条件下γ-氯丙基三氯硅烷与乙醇反应，尽管HCl排出速度快，反应较常压操作容易进行，但由于反应温度低，真空状态下乙醇不可避免随真空抽出、挥发造成浪费，而且导致反应不完全、生产周期长、后期反应速度慢、产品成本高以及经济效益差等后果。

(2)溶剂法可使用的溶剂有苯系列，如苯、甲苯、二甲苯，DMF，脂肪饱和烷烃，如正戊烷、正己烷等。使用溶剂时，醇解反应在与HCl不相溶的溶剂中进行，在一定程度上排出了HCl，减少了副反应，有利于反应的进行。但生产中需要脱除溶剂，一方面增加了操作步骤，增加了能耗；另一方面由于不可避免的溶剂的损失造成产品成本的提高，因此该方法实际应用意义不大，仅在制备一些高附加值硅烷偶联剂时使用。

2、采用硅粉与乙醇合成三乙氧基硅烷后再与氯丙烯反应的工艺

该工艺主要有以下优点：(1)合成步骤缩短，生产成本降低；(2)没有氯化氢放出，避免环境污染，减少对设备和整套生产装置的腐蚀；(3)金属硅转化率提高、醇循环利用，有效提高资源利用率；(4)可降低杂质含量(如有机杂质、金属杂质、氯等)，产品质量提高。尽管如此，该生产方法仍有如下不足之处：(1)对原料包括硅粉、乙醇、氯丙烯、溶剂和催化剂等质量要求很高，催化剂活化工艺繁琐，技术难度大，操作难度大，微小的操作不当(如温度控制、压力控制)会出现反应周期大大延长、甚至出现出不来目标产品等严重后果；(2)对反应设备及反应条件要求极为苛刻，要求设备内无水、无氧，1.0MPa左右压力下反应，并且反应过程中有氢气生成，生产危险性大；(3)反应体系中产生泡沫，副产物多，分离困难，对分离工艺和设备要求高、分离工艺复杂；(4)相同生产规模，该工艺投资要比γ-氯丙基三氯硅烷与乙醇法高出几倍，而产品质量类似。