[发明专利]二甲醚/硅粉一步法制备二甲基环硅氧烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅中间体的生产技术领域，具体涉及一种二甲醚/硅粉一步法制备二甲基环硅氧烷的方法。 

背景技术

目前高性能的化工新材料—有机硅材料的种类已经超过10000种，能用的产品就有5000种以上，主要包括高温硅橡胶、室温硅橡胶、硅油及二次加工品、硅树脂及硅烷偶联剂等。高温硅橡胶广泛用于航空和宇航工业、汽车工业、电子电器；室温硅橡胶用于建筑工业、电子工业、公路建设，用作密封、粘结灌注、涂覆等材料；硅树脂因其极佳的耐热性，优良的电绝缘性、耐化学药品及憎水性、阻燃性，主要用作耐热绝缘漆、耐高温涂料、粘合剂、耐候涂料和憎水涂料。近几年来有机硅材料发展迅速，除亚洲市场保持12％-15％的年增长率外，美国和西欧等最为成熟的有机硅市场，其发展速度也高于其GDP的增长，达4％～6％，全球增幅最大的是中国，超过25％，2009年中国有机硅材料消费量就已经超过40万吨，超过美国成为有机硅材料最大消费国，约占全球消费量的30％。目前全球的有机硅材料产量超过135万吨，多数发达国家都把有机硅材料作为21世纪新材料的重点加以发展。 

预计今后几年内，全球有机硅需求量的年均增长率约为6％，我国有机硅消费量的年均增长率将保持20％左右。随着近年来国内电子电气工业、建筑及汽车工业、纺织印染等工业的快速发展，国内有机硅产品需求量急剧增加，有机硅行业的产业支柱是上游基础中间原料—初级形态的聚硅氧烷的生产，而国内产能不足导致每年都需大量进口初级形态的聚硅氧烷单体产品。这些产品中，90％以上是二甲基环硅氧烷(简称DMC)，DMC是有机硅产业里真正可直接用于下游精细产品合成的主要原料，同时也是有机硅单体企业主要的利润来源。据预测，2014年以后，国内的单体出口量会逐渐增大，高附加值的DMC及其部分下游产品将有着广阔的市场前景。因此，DMC合成技术水平高低直接影响有机硅产业的兴衰，世界各国均给予特别的关 注。 

上世纪40年代，Rochow发明了DMC的含卤直接制备技术，该技术具有原料易得、无溶剂、时空产率高、易实现连续化生产等优点，一经问世，即迅速发展成为DMC的主流生产技术。 

DMC含卤直接制备工艺为：以金属硅和氯甲烷为原料，铜为催化剂，直接反应生成甲基氯硅烷混合单体。合成的混合单体经高精密精馏，分离出一系列甲基氯硅烷单体，其中二甲基二氯硅烷约占总量的80-93％。该产品进一步水解、裂解、精馏可制备DMC。而甲基氯硅烷单体水解的副产物HCl进行提纯回收，制成氯甲烷再次用于单体合成，整个工艺流程中形成了氯元素在各工段中的循环应用。上述工艺过程如图1所示。 

上述DMC含卤直接制备技术虽然优点突出，工业应用广泛。但也存在流程长，工艺设备复杂，生产控制困难等弊端。同时生产过程中氯元素的循环使用(循环利用率仅70％-80％)，不仅增加费用，而且导致大量HCl产生，腐蚀设备，污染环境。因此在这个经济持续发展，能源日益紧张、污染日益严重的时代，发展DMC绿色合成换代技术迫在眉睫。 

最新研究发现，采用金属硅粉与二甲醚，以铜为催化剂，在非卤条件下可一步反应制备DMC。该工艺不仅避免了氯元素在上述传统工艺中循环使用的固有弊端，而且过程及设备简单、控制容易，因此具有显著的技术先进性及工业应用前景，并将开创DMC绿色合成技术的新纪元。DMC含卤直接法技术发明人Rochow也曾预言：“非卤化直接法制备有机硅氧烷，将是未来最有挑战性的工作”。 

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种二甲醚/硅粉一步法制备二甲基环硅氧烷的方法，该方法是在溴甲烷及高沸点溶剂存在下，采用二甲醚与硅粉为反应物，CuCl/ZnO/Sn为催化剂，进行淤浆聚合，一步法制备DMC，该反应方程式如下式所示： 

为了解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种二甲醚/硅粉一步法制备二甲基环硅氧烷的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

⑴原料的预处理：二甲醚和溴甲烷的干燥预处理，在二甲醚和溴甲烷储罐的出口通道中，即进入反应器前加入一段分子筛管，除去二甲醚和溴甲烷原料中所含的微量水；硅粉的预处理，称取重量比为4～6：1的氢氟酸溶液和硅粉，在室温下搅拌0.5～1.5小时，过滤，用无水乙醇充分洗涤，在60～90℃下真空干燥2～8小时，除去硅粉表面层的SiO₂，备用； 

⑵硅粉的活化处理：将催化剂混合物和步骤(1)中的硅粉按照重量比1～5：100充分混合，混合物经过80～140℃真空烧结1～6小时或用微波炉处理1～5分钟，得到活化硅粉；