[发明专利]一种高纯八甲基环四硅氧烷的合成方法

说明书

本发明提供了一种高纯八甲基环四硅氧烷的合成方法，包括以下步骤：S1、裂解反应；S2、减压蒸馏裂解液；S3、精馏分离；S4、重结晶提纯；S5、减压精馏溶剂。本发明通过向正十八醇中添加18‑冠‑6作为添加剂，提高二甲基二氯硅烷水解产物的裂解速率及其选择性，提高八甲基环四硅氧烷的产率，该粗产品经过脱轻、脱重精馏，庚烷溶剂重结晶，制得99.99％的高纯八甲基环四硅氧烷产品。

技术领域

本发明属于硅氧烷生产技术领域，具体涉及一种高纯八甲基环四硅氧烷的合成方法。

背景技术

有机硅材料是近年来重要的新型化工原材料，其性能优异、功能独特、用途广泛，在航空航天、电子电器、汽车、造船、机械、医疗卫生等领域均有重要应用。

含硅物质高温分解制备石英玻璃预制棒、二氧化硅镀层均在光纤产品的生产和半导体制造过程中发挥重要作用。其中，八甲基环四硅氧烷(D4)具有气化温度不高、沉积率较高、制造技术成熟、无卤素杂质、热解产物无明显腐蚀性等优点成为外沉积的优良材料。

传统溶剂法裂解工艺将溶剂油、二氯二甲基硅烷水解产物加入裂解反应釜内裂解，反应体系粘度大，传热不均匀，副反应多，裂解可能产生一系列不同聚合度的环状产物，如六甲基环三硅氧烷(D3)、十甲基环五硅氧烷(D5)等，同时二甲基二氯硅烷中的微量杂质甲基乙烯基二氯硅烷还可能共水解产生五甲基乙基环三硅氧烷、七甲基乙基环四硅氧烷及2-乙基-4，4，6，6，8，8，-六甲基环四硅氧烷等杂质，其沸点与D4、D5相接近，难以通过普通精馏除去。此外KOH溶液中的水在反应器内产生泡沫，气液夹带现象严重，使蒸发的环状混合物中含有K⁺杂质，对石英玻璃的成型有不利的影响。并且传统分离工艺中，裂解引入的K⁺会在精馏过程中进一步聚合，并析出Fe，引入新杂质，由于上述伴生水解产物和杂质的存在，制备的D4难以满足电子气体领域的应用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高纯八甲基环四硅氧烷的合成方法，该方法能克服现有技术中排渣难度大、体系粘度高、产品金属离子含量高及其他含硅化合物难去除的问题，在正十八醇溶剂中添加18-冠-6添加剂，18-冠-6通过与K⁺形成络合物的方式，减轻了反应体系黏度，加快和提高环体收率，降低产品中杂质含量，同时减少碱的加入，减少安全隐患，降低工人劳动强度，有效改善裂解工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高纯八甲基环四硅氧烷的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、裂解反应：向裂解釜中加入二氯二甲基硅烷水解产物、正十八醇、18-冠-6、氢氧化钾溶液进行裂解反应；其中二氯二甲基硅烷水解产物为二氯二甲基硅烷水解得到的混合物，是可从市场直接购买得到的商品。

S2、减压蒸馏裂解液：对S1中得到的裂解反应混合物进行蒸馏，冷凝收集得到八甲基环四硅氧烷粗品；

S3、精馏提纯：使S2中得到的粗品经过脱轻塔、脱重塔脱除其中的六甲基环三硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷，得到八甲基环四硅氧烷初精品；

S4、重结晶提纯：往S3中得到的初精品中加入正己烷溶液作为结晶溶剂混合溶解，混合溶解后冷却，当出现针状结晶物后将其捣碎，捣碎结晶物后静置，进行真空抽滤，得到结晶物；

S5、减压精馏溶剂：使结晶物熔化，熔化后的液体经过减压精馏塔出去残留的正己烷最终得到高纯八甲基环四硅氧烷。

优选地，所述S1中二氯二甲基硅烷水解产物、十八醇、18-冠-6、氢氧化钾溶液的质量比为100：(1～5)：(0.1～0.5)：10。

优选地，S1中在反应釜中水解反应的反应温度为80～150℃，反应时间2～5h，加入的氢氧化钾溶液为45～60％的氢氧化钾溶液。

优选地，所述S2中的蒸馏压力为0.05Mpa。