[发明专利]一种用于合成甲基氯硅烷的助催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于合成甲基氯硅烷的助催化剂及其制备方法，该助催化剂作为合成甲基 氯硅烷的三元铜(铜、氧化铜、氧化亚铜)体系的有效补充，属于催化剂的技术领域。

背景技术

有机氯硅烷(甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、乙烯基氯硅烷等)是整个有机硅工业的基础， 其中，甲基氯硅烷更是有机硅工业的支柱，它既是制备有机硅聚合物的最重要的单体，也 是制备其他硅官能团硅烷的基本原料。

1941年E.G.Rochow首先提出了由氯甲烷和硅粉在铜催化剂作用下反应直接合成甲 基氯硅烷，此直接法目前仍是工业上生产甲基氯硅烷的唯一的方法。直接法是一个多相接 触催化放热反应，反应机理复杂，除主反应外，多种副反应同时存在。影响反应的因素较 多，包括原料规格、触体组成、反应器(流化床)结构及单体合成过程中生产工艺条件的选 择等，这些都相互关联的对合成反应产生重要的影响，其中触体特性，特别是催化剂是关 键的影响因素。

目前有机硅单体合成使用的催化剂主要有氯化亚铜、金属铜粉催化体系和三元铜催化 体系。

氯化亚铜在直接法合成甲基氯硅烷的生产中，反应引发速度快，但催化活性一般，二 甲选择性一般，约为82～85％，其作为催化剂时，副产物四氯化硅与三甲基氯硅烷分离的 难度大，而且自身稳定不好，存放过程易变质，使反应重复性变差，因此氯化亚铜催化剂 逐渐被淘汰。

金属铜粉催化体系主要为片状铜粉，即含Zn、Sn及P等助催化剂的铜和铜合金粉， 它一般采用高温熔炼-水雾化-球磨-筛分的工艺进行制造。片状铜粉在单体合成过程中活性 较高，但是反应启动较慢，二甲选择性一般，催化剂寿命较短。尤其片状铜粉中Zn、Sn 等元素含量固定，随着反应的进行，它们在流化床中不断累积，最终使合成效果恶化，导 致开车周期缩短，效益变差。

部分氧化的铜粉主要是Cu-Cu₂O-CuO三元铜系催化剂，它是甲基氯硅烷生产中使用 最多的一种催化剂。其催化活性高，诱导期短，选择性可达85％以上，寿命长，而且反应 和存储也比较稳定。在合成生产中，其催化剂所用质量约为其他Cu系催化剂的50％。因 此也成为现在甲基氯硅烷生产的主流催化剂。

传统的助催化剂使用方法是将助催化剂以各自的单质或化合物直接添加到流化床，在 流化床中通过流动简单的混合，这样的使用很难发挥助催化剂之间的协同作用，从而影响 反应的活性和二甲基二氯硅烷选择性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种助催化剂粉末，该助催化剂作为合成甲基氯硅烷的三元铜 (铜、氧化铜、氧化亚铜)体系的有效补充，能很好较大的提高反应的活性和产物中二甲 基二氯硅烷的选择性，大大减少铜催化剂的使用量。

本发明公开了一种助催化剂，该助催化剂包含由金属锌粉和氯化锌粉末组成；所述助 催化剂还可以进一步包括金属铝粉和氯化铝粉末。

本发明所述助催化剂优先选择由金属锌粉和氯化锌粉末、金属铝粉和氯化铝粉末组 成。

本发明所述的金属锌粉占助催化剂总质量的百分比为18.0％～58.9％，氯化锌粉末为 24.9％～67.7％，金属铝粉为0～14.8％，无水氯化铝粉末为0～36.9％。

本发明进一步提供了助催化剂粉末的制备方法，该方法包含以下步骤：

①称量一定量的助催化剂粉末；

②将称量好的金属氯化物粉末溶解于溶剂中；

③加入金属粉末，搅拌；

④在隔绝氧气的情况下，加热，将溶剂蒸发，得到松软的块状混合物；

⑤将步骤④得到的混合物在氮气保护下研磨，得到混合均匀的助催化剂粉末。

所述的助催化剂粉末包含金属粉末以及该金属对应的氯化物粉末，其中金属粉末为金 属锌粉，还可以进一步包含金属铝粉。金属氯化物粉末包含氯化锌粉末，还可以进一步包 含氯化铝粉末。

所述的助催化剂优选为金属锌粉和氯化锌粉末、金属铝粉和氯化铝粉末的混合物。

本发明提供的助催化剂的制备方法中，所使用的溶剂为甲醇、无水乙醇、乙醚中的一 种或两种以上，优选无水乙醇。

本发明制备的助催化剂粉末的粉末粒度为10～50μm。

本发明目的还包括提供一种助催化剂使用方法，将上述助催化剂和三元铜体催化剂配 合使用，其加入量为三元铜催化剂质量的1/30～1/10。