[发明专利]一种二甲基氢氯硅烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅硅烷单体生产技术领域，具体涉及一种二甲基氢氯硅烷的制备方法。

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有机、半无机结构的高分子聚合物，其具有优良的耐温特性、介电性、耐候性、耐氧化、无毒无腐蚀、生理惰性和低表面张力等性能，因而被广泛应用于国民经济和国防工业等多个领域。从21世纪开始，我国有机硅工业一直保持了年平均增长率为25％左右的强劲发展势头。即使在“十一五”期间受国际金融危机的影响，国内有机硅氧烷年消耗平均增长率仍在18％以上。因此国内专家乐观预测，随着有机硅材料应用领域的不断拓展，“十三五”期间中国有机硅氧烷年消耗增长率将仍保持在15％以上。由此可见，当今有机硅材料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，其对发展高新技术材料和优化产业结构升级发挥着日益重要的作用。

二甲基氢氯硅烷作为一种单官能度的氯硅烷，常温下为无色液体，沸点36℃，20℃下的相对密度为0.868，折射率为1.383。由于其端基带有活泼氢，利用Si-H键，可以和小分子或高分子上的C＝C加成，Si-C键又可以与硅氧链相连，使其成为聚硅氧烷与有机高分子结合的架桥剂。

在采用经典的Rochow直接法合成甲基氯硅烷混合物工艺中，主要产物是Me₂SiCl₂，MeSiHCl₂和Me₂SiHCl的含量合计只有3％～5％，其中Me₂SiHCl仅占0.5％。通过改变催化剂的组成或通入一定量的H₂，可有效提高产物中Me₂SiHCl含量。如专利US4966986报道在流化床反应器中装入硅粉及按硅粉计3.1×10^-6Sr、1×10^-6Zr以及2.141×10^-3的铜粉，以上触体先在加热下用HCl处理，而后通入MeCl-H₂反应，得到的产物中MeSiHCl₂约为39％，Me₂SiHCl为14％～22％。该方法对提高合成产物中Me₂SiHCl含量固然重要，但需考虑装置的规模、投资等因素。同样，由于MeSiHCl₂与Me₂SiHCl沸点相差很小(5～7℃)，这就使有效分离并纯化Me₂SiHCl这个问题的解决显得特别困难与重要。

公开号为CN1680397的发明专利文献公开了一种合成二甲基氢氯硅烷的方法，该方法是以甲基氢二氯硅烷和三甲基氯硅烷为原料，先使甲基氢二氯硅烷在填充有固载AlCl₃催化剂的固定床反应器(I)中通过自歧化反应合成甲基二氢氯硅烷；然后将收集到的甲基二氢氯硅烷和三甲基氯硅烷以0.5∶1～1∶1的摩尔比混合好后以一定的液体体积空速通过填充有固载AlCl₃催化剂的固定床反应器(II)中发生再分配反应合成二甲基氢氯硅烷；反应器(I)和(II)的温度为250～400℃，反应器(II)中反应物的液体体积空速为0.5～5.0h^-1。

格氏法作为合成有机硅单体的传统方法之一，它主要采用金属镁与卤代烃反应生成格氏试剂，再与含Si-H键的氯硅烷或烷氧基硅烷反应。当使用格氏试剂时，Si-H键可以保持不变，最终得到有机氢氯硅烷。格氏法典型的合成路线是从MeHSiCl₂出发，先与MeMgCl反应制成Me₂HSiCl，产物收率可达84％以上。如专利ZL 201010573890.7公开的技术报道。格氏试剂法由于反应条件苛刻，副反应多，反应后期的混合物分离困难，分离后产物的纯度很低，副产物去除工序极其复杂，溶剂循环在工业设计放大上有很大困难。格氏法作为一种合成特种硅烷的辅助手段，适合生产小批量的产品，在功能性有机硅中间体合成中一直有着一席之地。