[发明专利]一种多组分复合催化法制备γ-氯丙基三氯硅烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，尤其是涉及一种硅烷偶联剂制备方法。

背景技术

硅烷偶联剂是继有机硅工业中三大产品——硅油、硅橡胶、硅树脂之后的第四大部类，其在有机硅工业中的地位日趋重要，已成为现代有机硅工业，有机高分子工业，复合材料工业及相关高新技术领域中不可缺少的配套化学助剂，而且是一种重要的高科技含量，高附加值的有机硅产品。

偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，它们分子中的一部分官能团可与有机分子反应，另一部分官能团可与无机物表面的吸附水反应，形成牢固的粘合。硅烷偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些集团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，改善了界面状态，有利于制品的耐老化，耐应力及电绝缘性能。

国内现有硅烷偶联剂生产企业20～30家，主要分布在江浙一带。国内每年硅烷偶联剂的消费量在玻璃纤维的使用量约占50％；其次是用于子午线轮胎生产中，其余用于涂料、纺织助剂等消费领域。目前，发达国家和地区硅烷偶联剂的需求仍在稳定增长中，以我国为代表的新兴市场则增长更加强劲，我国是需求增长最快的地区之一，印度、俄罗斯和韩国市场的表现也引人瞩目。目前，2005年修订的《产业结构调整指导目录(2005年本)》中，国家将硅烷偶联剂列入鼓励发展的化工类产业，显示了国家对发展本行业的支持态度。随着玻璃纤维行业和子午线轮胎行业的发展，预计十一五期间，我国硅烷偶联剂的需求将保持20％左右的增长速度。

γ-氯丙基三氯硅烷是硅烷偶联剂中最基本的单体，用作制造硅烷偶联剂系列产品的主要生产原料，合成深加工生产高档硅烷偶联剂。目前国内γ-氯丙基三氯硅烷生产大多以三氯硅烷和氯丙烯为原料，以铂、铑、钯等化合物或络合物作为催化剂，经过加成、蒸馏等过程制得。且目前现有的工艺主产率均低于85％；并有以下不足：(1)生产周期长；(2)原料(以三氯氢硅计)转化率低，产品收率低；(3)副反应多，成品γ-氯丙基三氯硅烷含量低，杂质含量高。产品质量与美国、德国同类产品相比差距太大；(4)采用单一组分催化剂或助催化剂，难以保证催化剂的活性；(5)生产成本高，产品效益差，在质量和价格上没有优势，无法与国外同类产品竞争。围绕选择催化剂、改变反应条件，国内外科研工作者做了大量的工作，但没有根本性的突破。因此，对于γ-氯丙基三氯硅烷的生产，目前需要解决的问题有：

1.产品含量问题 现有的生产工艺制备的产品，含量一般低于99％，在许多特殊使用场合，由于使用环境和条件的不同，客户希望含量至少高于99％，某些特殊用途的下游产品用户要求γ-氯丙基三氯硅烷含量大于99.5％；

2.产品外观问题 现有的产品大多为浅黄色或微黄色液体，有的生产厂家的产品为棕色或棕黄色，有的产品中有细微的悬浮物或沉淀物，直接影响了产品的使用；

3.产品杂质问题 以γ-氯丙基三氯硅烷为原料合成一些特殊用途的产品，诸如催化剂载体或催化剂等，对杂质的结构、含量等质量指标要求极为严格，若超标，会引起诸如新合成的催化剂中毒、失活甚至无法使用等严重后果，给科研和生产造成损失；

4.产品收率问题 现有γ-氯丙基三氯硅烷收率仅在80％左右，若能通过调整生产工艺提高收率，产品的经济效益和产生的社会效益将相当客观；

5.降低生产成本 最大限度利用好三氯氢硅和氯丙烯，采用先进的蒸馏工艺减少蒸馏残渣的量，采用先进的分离技术减少有用成分的损耗，节能降耗，进一步降低生产成本。

发明内容

本发明的多组分复合催化法制备γ-氯丙基三氯硅烷的方法，大大提高了生产的产品含量、改善了产品的外观、降低了产品的杂质、提高了产品的质量，并且降低了生产成本。

本一种多组分复合催化法制备γ-氯丙基三氯硅烷的方法，其特征在于包括步骤：

1)助剂配制

a.催化剂配制将15份～30重量份的氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)加入500体积份～550体积份的无水异丙醇中，充分搅拌溶解后，再加入500体积份～550体积份的四氢呋喃，搅拌均匀；

b.助催化剂配制 取10重量份～15重量份的间苯二胺、15重量份～20重量份的三丁胺，加入500体积份～550体积份的无水异丙醇中，充分搅拌混合均匀；

2硅氢加成