681-84-5 / 四甲氧基硅烷的制備

背景及概述^[1][2]

四甲氧基硅烷可作為有機(jī)硅合成、抗熱漆制造、粘合劑、電子工業(yè) 等領(lǐng)域的絕緣材料，也是光學(xué)玻璃處理劑及凝結(jié)劑等的重要原材料其應(yīng)用廣泛，所以其合成一直受到化工行業(yè)的關(guān)注。

制備^[1-2]

傳統(tǒng)的合成法是將四氯化硅與甲醇直接液相反應(yīng)，通過控制四氯化硅與甲醇的配比控制反應(yīng)速度，產(chǎn)生的四甲氧基硅烷需要通過進(jìn)一步的精餾提純工藝方可達(dá)到99％以上的純度。該種傳統(tǒng)的四甲氧基硅烷合成方法其分為兩個(gè)操作流程,首先是反應(yīng)合成階段，其次是將合成的粗產(chǎn)物進(jìn)行提純即分離的階段。傳統(tǒng)的制備四甲氧基硅烷的方法，由于四氯化硅與甲醇直接液相反應(yīng)后，產(chǎn)生有氯化氫氣體，對大氣環(huán)境造成很大的污染，不符合綠色化學(xué)發(fā)展的要求。且其反應(yīng)產(chǎn)物四甲氧基硅烷的選擇性不高，還需要進(jìn)行復(fù)雜的精餾提純，操作過于復(fù)雜。

方法一、CN201710342508.3提供一種直接法制備四甲氧基硅烷的方法，步驟如下：

(1)稱取硅粉和催化劑并進(jìn)行混合、攪勻，然后放進(jìn)粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎；

(2)把粉碎過的硅粉和催化劑混合物倒入固定床反應(yīng)器中，組合裝置，把反應(yīng)器裝 置放進(jìn)管式加熱爐中；

(3)先向固定床反應(yīng)器中通入氮?dú)猓瑢苁綘t進(jìn)行程序升溫，升溫至240℃，并保持 240℃處理2h；

(4)將固定床反應(yīng)器的內(nèi)溫度降至220℃，開始改換通甲醇，0.5h后開始進(jìn)行反應(yīng)計(jì)時(shí)，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物即為四甲氧基硅烷。

本方法的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明采用的原料為硅粉和甲醇，一步合成四甲氧基硅烷。與傳統(tǒng)方法相比， 此方法更為環(huán)保、綠色，產(chǎn)物中不產(chǎn)生有害氣體氯化氫。

(2)本發(fā)明采用的原料為硅粉和甲醇，原料易于獲得，價(jià)格相對便宜，更符合工業(yè) 化生產(chǎn)。

(3)本發(fā)明中硅粉與甲醇反應(yīng)是氣固反應(yīng)，反應(yīng)物接觸面更大，更利于充分反應(yīng)。

(4)本發(fā)明中硅粉與甲醇直接反應(yīng)生成四甲氧基硅烷的選擇性可達(dá)90％以上。

方法二、CN201410816621.7提供一種制備四甲氧基硅烷的裝置，所述的裝置具有能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)四甲氧基硅烷合成和提純的效果，充分體現(xiàn)了一塔多效的功能，且通過塔頂分離出的氯化氫氣體以及塔底分離出的四甲氧基硅烷的純度均高于99.9％。

本發(fā)明提供的這種制備四甲氧基硅烷的裝置，主要包括反應(yīng)精餾塔、再沸器和塔頂冷凝器；具體的，通過甲醇進(jìn)入口和四氯化硅進(jìn)入口將甲醇和四氯化硅通入到塔內(nèi)后，兩種反應(yīng)物在反應(yīng)段進(jìn)行反應(yīng)并生成四甲氧基硅烷以及副產(chǎn)物氯化氫氣體。

持續(xù)反應(yīng)后，低沸點(diǎn)物質(zhì)四氯化硅以及氯化氫會(huì)進(jìn)入精餾段與塔頂回流液(經(jīng)過塔頂冷凝器冷卻后的液體)進(jìn)行傳質(zhì)，使上升的四氯化硅冷凝成液體， 上升的氯化氫氣體從頂部出口輸入到塔頂冷凝器中，被冷凝成液體的氯化氫部分作為副產(chǎn)品采出，部分作為回流液返回至塔內(nèi)，從而獲得純凈的氯化氫液體。

高沸點(diǎn)物質(zhì)四甲氧基硅烷攜帶部分的甲醇從反應(yīng)段自上而下進(jìn)入到提餾段后，與再沸器內(nèi)蒸發(fā)出的四甲氧基硅烷氣體(來源于由液體輸出管進(jìn)入再沸器的液體四甲氧基硅烷) 進(jìn)行傳質(zhì)，使下行液體中的甲醇在運(yùn)動(dòng)過程中逐漸氣化，而來源于 再沸器的氣體中的四甲氧基硅烷逐漸冷凝成液體，因此，提餾段液體中的甲醇濃度自上而下逐漸降低，穩(wěn)定操作后，在使塔底的液體 輸出管可獲得純凈的四甲氧基硅烷液體。

本發(fā)明提供的這種裝置，其通過在反應(yīng)精餾塔內(nèi)布設(shè)多個(gè)反應(yīng)段，并結(jié)合反應(yīng)物的理化特性進(jìn)行冷卻回收以及再沸處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了四甲氧基硅烷合成的同時(shí)也進(jìn)行了提純，從塔頂?shù)玫郊兌却笥?99.9％的氯化氫，在塔底得到純度大于99.9％的四甲氧基硅烷液體，克服了現(xiàn)有技術(shù)中合成和分離單獨(dú)設(shè)置而存在的操作復(fù)雜，設(shè)備成本高昂的技術(shù)問題。圖1為本發(fā)明提的制備四甲氧基硅烷的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。101-反應(yīng)精餾塔；102-再沸器；103-塔頂冷凝器；104-精餾段； 105-反應(yīng)段；106-提餾段；107-四氯化硅進(jìn)入口；108-甲醇進(jìn)入口； 109-頂部出口；110-液體回流管；111-塔底出口；112液體輸出管。

應(yīng)用^[2]

用于合成甲氧基肟酮基硅烷。現(xiàn)有的室溫硫化硅橡膠在固化成型的過程中，通常使用甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和肟酮基甲氧基硅烷復(fù)合物作為交聯(lián)劑，實(shí)現(xiàn)室溫硫化硅橡膠橡膠交聯(lián)的固化成型。CN201410066343.8提供一種二月桂 酸二丁基錫催化合成甲氧基肟酮基硅烷的方法，合成甲氧基肟酮基硅 烷復(fù)合物的步驟比較簡單，反應(yīng)產(chǎn)物的顏色比較淺，交聯(lián)活性比較高，不僅比較安全，而且合成成本比較低。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種二月桂酸二丁基錫催化合成甲氧基肟酮基硅烷的方法，其特征在于，包括以下步驟：A、按質(zhì)量份將1份四甲氧基硅烷、0.2～2.5份丁酮肟和0.0005～0.005份二月桂酸二丁基錫，加入帶有氣相采出裝置的反應(yīng)釜；保持氣相采出口的溫度在76℃以下，將四甲氧基硅烷、丁酮肟和二月桂酸二丁基錫升溫至121℃～129℃后，攪拌3～7h，得到待蒸餾產(chǎn)品；B、在溫度為100～120℃、壓力為-0.095～-0.098MPa的條件下，對待蒸餾產(chǎn)品進(jìn)行蒸餾，得到甲氧基肟酮基硅烷復(fù)合物。

主要參考資料

[1]CN201710342508.3 一種直接法制備四甲氧基硅烷的方法

[2]CN201410816621.7 制備四甲氧基硅烷的裝置及方法

[3]CN201410066343.8 二月桂酸二丁基錫催化合成甲氧基肟酮基硅烷的方法