[发明专利]一种环聚硅烷的环保型制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环聚硅烷制备技术，具体涉及采用一种有机硅环聚硅烷的环保 型制备方法。

背景技术

聚硅烷的主链为Si-Si单键，分子内存在着σ共轭效应，电子沿主链广泛 离域，具有特殊的电子光谱、场致发光、导电性等特性，在制备导电、光导电、 非线性光学器材、发光二极管等多种电子器件方面有着广泛应用前景。研究表 明，聚硅烷的结构对其性能有很大影响，为获得特定结构的聚硅烷，通常会采 用特定结构的环聚硅烷作为中间体来制备，如聚四硅烷是制备规整结构聚硅烷 的中间体，可以合成对称或非对称的低聚硅烷。在有机硅化学领域中，环聚硅 烷化合物是重要的中间体之一。

Wutrz合成法是最常用的聚硅烷合成方法，例如通过碱金属与二甲基二氯硅 烷脱氯反应，可以制得链状聚硅烷和环六硅烷，当碱金属种类和/或溶剂不同时， 获得不同硅原子数的环聚硅烷。产物环聚硅烷的分离要经过一系列的后处理：1、 回收溶剂；2、加入醇除去反应物中过量碱金属；3、多次水洗除去反应副产物 卤盐；4、自然干燥和真空烘干后得到成品。后处理过程不仅耗时长，且水洗产 物中含碱类、醇类和烷基苯类物质，这些物质为国标GB8978-1996《污水综合 排放标准》中有排放要求的物质，因此废水处理为实现工业生产时满足环保要 求首要考虑的问题。另外在非活性气氛下直接热分解链状聚硅烷也可获得环聚 硅烷，但该方法的收率和纯度都低。

发明内容

本发明提出了一种通过Wutrz反应，环保、有效合成环聚硅烷的方法，该 方法可大大缩短提取产物的后处理时间，提高溶剂的回收利用率，避免产生含 污染物的水洗产物，具有生产效率高、节能环保的优势。并且采用金属氧化物 作催化剂有效得到目标产物环聚硅烷。

本发明采取的技术方案为：

(1)惰性气氛中，以卤代单硅烷为原料，在溶剂中与活泼金属钠或锂脱卤 缩合成以Si-Si为主链的产物聚硅烷；

(2)抽滤除去产物中的溶剂，加入醇类除去未反应的活泼金属，得到含聚 硅烷、醇盐、醇、卤盐和吸附少量溶剂的混合物；

(3)惰性气氛中，在周期表第8族或第11族过渡金属氧化物的存在下将 链状聚硅烷进行热分解，升温过程中逐步蒸馏出醇和被产物吸附溶剂；

(4)继续升温，集中收集350～450℃间高温裂解产物环聚硅烷，直至液态 环聚硅烷收集完毕。反应釜内残留物为白色蓬松粉末。

优选所述环聚硅烷为环戊硅烷、环己硅烷、环庚硅烷、环辛硅烷，可以为 全烷基化环硅烷。优选所述惰性气氛为高纯N₂、Ar。优选所述溶剂为甲苯、二 甲苯、正己烷或其混合溶剂。优选所述醇类为甲醇、乙醇。优选反应温度400℃； 优选催化剂种类为三氧化二铁或氧化铜，或以上两种的混合物。优选催化剂用 量为0.01wt％。

该工艺路线与背景技术中所描述的工艺路线相比较，具有如下优点：

1、因减少了多次水洗和烘干这两个耗时长的后处理步骤，可极大缩短生产 周期，提高生产效率；

2、未经过水洗不会产生含醇类和烷基苯类有机物的工业废水；

3、在加入催化剂制备聚环硅烷的过程中，低温段可蒸馏出吸附在粗料中的 醇和溶剂烷基苯，对溶剂进行了二次回收，提高了溶剂的回收利用率；

4、反应完全后反应器内残留物主要为盐类(主成分为卤盐)，反应容器易 清理。

5、本发明在制备聚环硅烷时采用两步法，即先制备直链聚硅烷，再加入催 化剂制备聚环硅烷，采用特定的金属催化剂可高效得到目标产物环聚硅烷。

具体实施方式

下面的实施例用来说明本发明的制备方法，但本发明方法不限于这些实施 例。

实施例1

在高纯氮气的保护下，在三颈烧瓶中加入精制提纯的无水二甲苯和金属钠， 加热至金属钠熔融后，开启搅拌，待钠分散后再滴加二氯二甲基硅烷，制得聚 二甲基硅烷的粗产物；冷却至室温后，抽滤除溶剂二甲苯，多余的钠用乙醇洗 涤；