[发明专利]一种歧化法制备二甲基二氯硅烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用“直接法” 生产二甲基二氯硅烷单体过程中的副产物甲基三氯硅烷与低沸物歧化反应的新方法，特指使用氯化1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸离子液体，[BMIM]Cl-nAlCl₃(n=2-6)，为催化剂，催化甲基三氯硅烷与低沸物歧化反应制备二甲基二氯硅烷的新方法。 

背景技术

有机硅材料是一类以Si-O键为主链，在Si原子上再引入有机基团作为侧链的半无机、半有机结构的高分子化合物，它们兼有有机聚合物与无机聚合物的特性，即既有安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀、耐高温、耐臭氧、耐辐射、耐老化、耐燃、寿命长和生理惰性等无机二氧化硅的优异性能，又有防潮、憎水、易加工、易改性等有机高分子的卓越品质。被广泛应用于军工、航天、医疗、化工、建筑等领域，迄今已发展成为技术密集、在国民经济中占有一定地位的新型化工体系，其对发展高新材料技术和产业结构优化升级发挥着日益重要的作用。 

有机硅的发展关键在于单体技术的发展，其基本有机硅单体有甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、甲基乙烯基氯硅烷和乙烯基三氯硅烷等。其中甲基氯硅烷最为重要，其用量占整个单体生产总量的90wt %以上，是有机硅工业的支柱。 

甲基氯硅烷单体主要包括甲基三氯硅烷（以下简称M1）、二甲基二氯硅烷（以下简称M2）、三甲基氯硅烷（以下简称M3）和四甲基硅烷（以下简称M4），其中M2在国民经济和社会发展中有着极其重要的地位。目前，大部分有机硅聚合物是以M2为原料制得的聚二甲基硅氧烷作为基础聚合物，再引入其它基团如苯基、乙烯基、氯苯基、氰烷基、氟烷基等，以适应特殊需要。它既是合成有机硅材料最主要的平台原料，也是衡量一个国家有机硅工业发展程度的最主要指标。 

1941年Rochow发明了“直接法”合成有机氯硅烷，即在铜粉催化下用氯甲烷与硅粉制备有机氯硅烷。该方法除了目标产物M2外，还包括M1、M3、低沸物（主要是M4）和高沸物等副产物。其中，M1含量最多，约占总产物的5%~15%。由于M1是富含Cl原子的极性化合物，在储存、排放过程中都极易与空气中的水分反应产生氯化氢等腐蚀性气体，不仅造成资源的严重浪费，而且存在极大的安全隐患与环境污染。目前，M1可用于制备硅烷交联剂、甲基硅树脂和防水剂等低档产品，但是这些产品的市场需求量有限且产品质量不稳定，不足以形成对M1的规模化处理。国外，M1用于热解生产白炭黑，甲基基团氧化为水与二氧化碳，浪费了资源。成为制约有机硅单体生产的瓶颈。而目的产物M2的用途广泛、市场需求量大且具有极高的经济价值。因此利用歧化反应将M1转化为具有极高经济价值的M2不仅解决一甲和富甲基的低沸物出路问题，而且大大提高甲基氯硅烷单体生产装置的转化率，还避免生产工艺反复调整带来的问题，具有极大的潜在经济价值。 

目前研究所使用的催化剂主要是无水AlC1₃、NaAlC1₄、Al粉、钯盐、CuCl/AlC1₃复合催化剂等，取得了不错的效果。但这些固体催化剂催化的反应所需反应温度（250~450℃）和反应压力（3~10MPa）过高，对设备要求苛刻，且反应物转化率与产物收率不高。尤其是这些催化剂反应后分离困难，难以进行循环回收利用，造成了资源的严重浪费甚至环境污染。 

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明首次使用氯化1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸离子液体，[BMIM]Cl-nAlCl₃(n=2-6)，为催化剂，催化甲基三氯硅烷与低沸物歧化反应制备二甲基二氯硅烷。酸性离子液体催化剂作为新兴的绿色催化剂，正成为目前环境友好化学的研究热点。其中，氯铝酸离子液体在很多有机反应中替代了无水三氯化铝作为催化剂的使用，表现出更优越的催化性能。故本发明考察了氯化1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸离子液体，[BMIM]Cl-nAlCl₃(n=2-6)，为催化剂，催化甲基三氯硅烷与低沸物歧化反应制备二甲基二氯硅烷的性能。并对比研究了氯化1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸离子液体，[BMIM]Cl-nAlCl₃(n=2-6)与N-丁基吡啶氯铝酸离子液体，[BPy]Cl-nAlCl₃(n=1.5-3)，作为催化剂对该歧化反应的催化性能。 

本发明采用的技术方案是： 

 采用氯化1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸离子液体，[BMIM]Cl-nAlCl₃(n=2-6)，为催化剂，催化甲基三氯硅烷与低沸物歧化反应制备二甲基二氯硅烷。