甲基三甲氧基硅烷制备新工艺的开发技术分析

甲基三甲氧基硅烷制备新工艺的开发技术分析

邵向东,王鑫鑫,吉兰平,席先锋,田春

衢州科峰新材料有限公司 浙江省 衢州市 324000

摘要：针对有机硅材料而言，其类型比较丰富，性能较为良好，当前主要能够划分成硅油、硅橡胶、硅数值以及硅烷偶联剂。而针对有机硅单体而言，其中的甲基氯硅烷产量相对较高，在其多种类型的副产物当中，一甲基三氯硅烷的占比要更高。所以，怎样实现对一甲基三氯硅烷处理成本的节约，实现其合理有效利用，是现阶段需要重点研究的一项课题。对于一甲基三氯硅烷来说，其可以应用在甲基烷氧基硅烷的生产工作中，甲基烷氧基硅烷除了其自身拥有非常高的附加值以下，其衍生物同样具有较强的多样性，实现了硅烷偶联剂品种的丰富化。现阶段在甲基烷氧基硅烷的合成方面可以应用的合成方法较多，例如合成法、醇解法等。对此，本文主要围绕甲基三甲氧基硅烷制备新工艺的开发技术进行分析和探讨，以期为相关人员提供参考。

关键词：甲基三甲氧基硅烷；制备；开发；技术

引言：针对甲基三甲氧基硅烷来说，其是当前比较关键的一种硅烷偶联剂，在实践工作中通常会应用在脱醇型有机硅密封胶交联剂、玻璃纤维表面处理剂等方面，呈现出了良好的发展态势。现阶段，我国对甲基三氯硅烷的使用比较广泛，通常会将其作为原料来进行醇解，以此来开展甲基三甲氧基硅烷的制备工程，根据实践结果能够发现，其收率通常会处于65%左右。在本文的研究中，从多个角度出发，对甲基三甲氧基硅烷的制备新工艺进行探索和研究，从而实现传统制备工艺的更新和优化，节约原料方面的成本投入，以此除了能够实现甲基氢二氯硅烷的循环利用，还能够创造更高的经济效益。

一、研究意义

一直以来，国家都在有机硅产业的发展给予了较高重视度，并且，有机硅产业能够为其他许多新兴产业的发展实现配套材料的持续性供应。浙江省每年的有机硅生产产量较大，在全国范围内占据了较高的份额，现在已经成为了浙江省的重点培育产业。然而就现阶段实际情况来看，有机硅产业在发展过程中面临着国内单体产能过剩以及国外强力冲击等方面的压力，此种现状的存在导致有机硅产品的价格大大降低，对有机硅相关企业的效益造成的损害，行业整合成为了企业发展过程中面临的一个重大考验。针对此种情况，积极开展技术创新，提高公司的竞争实力，为公司创造更为可观的经济效益，是企业当前需要重点研究的一项课题。

针对有机硅单体甲基硅烷而言，其所生产的副产物低沸物种，所包含成分主要有四甲基硅烷、异戊烷等、甲基氢二氯硅烷等。在这当中的后者是浅黄色或者无色的透明液体，基于潮湿空气环境中发烟，其为具有一定的刺激性，在遇明火或者高热的情况下，很有可能会发生燃烧爆炸。在受热和遇水的情况下便会放热，散发毒性气体，具有一定的腐蚀性。在进行储存过程中，应该将其放置到阴凉干燥空间中，保证空间具有良好的通风性，防止其和酸、碱水之间进行接触，同时还应该做好防水、防火以及防热工作，对其进行的运输应最大程度避免受到雨淋和日晒，严格根据相关规范标准做好贮存以及运输工作。就当前实际情况来看，甲基二氯硅烷在含氢硅油、氨基硅烷生产工作中的应用比较广泛。现阶段由于含氢硅油的需求量比较小，一些生产含氢硅油的企业已经因此而被迫停运，在这样的情况下，副产物甲基氢二氯硅烷的销售难度也进一步加大，并且价格较低，所以深入探索能够有效处理和利用甲基氢二氯硅烷的方法是非常有必要的，从而促进有机硅单体厂的正常生产和运营。

本文所开展的项目研究围绕硅氢键在醇解反应的不稳定情况以及易断裂被烷氧基取代情况作为基点来进行探索，主要目的是能够开发和挖掘一种将甲基氢二氯硅烷作为原料，能够生产甲基三氧基硅烷的先进工艺和技术，从而实现传统制备工艺的进一步优化和改善，实现原料成本的节约，在实际生产工作中的副产盐酸能够实现循环利用，在有机硅单体生产中的氯甲烷合成方面发挥重要作用，从而达到有机硅废弃物零排放目标。该项目开展的主要目的除了是解决公司甲基氢二氯硅烷所制造的环保压力，实现安全隐患的全面清除，还有利于实现有机硅产业链的进一步延伸，促使甲基氢二氯硅烷的应用覆盖范围得到进一步扩大，促使产品的附加值得到进一步提高，为有机硅行业的持续稳定发展提供重要支撑。并且，该项目在现阶段的开展还能够充分满足绿色清洁生产方面的要求，迎合国家所贯彻的循环经济理念。

二、当前国外的研究状况和发展趋势

截至现在，将甲基氢二氯规范作为原料来进行甲基三甲氧基硅烷制备的相关报道文献相对较少。一些文献说明了硅氯仿以及甲醇反应进行三甲氧基硅烷制备时，若处理工作开展缺乏合理性，那么仅能够在此过程中获取较少的甲基三甲氧基硅烷,同时也会产生较多的四甲氧基硅烷以及二甲氧基氯硅烷。通过该研究结果便能够看出，硅氢键在醇解反应这一过程并不具有良好的稳定性，很有可能会出现断裂，从而被甲氧基代替。多数文献都是使用甲基三氯硅烷来进行甲基三甲氧基硅烷的制备。在实践过程中所采用的合成方法主要能够划分成液相醇解法、气相醇解法以及气液醇解法。如果实际的原料中含有一定量的水、金属铁或者过量盐酸，那么甲基三氯硅烷和甲醇在进行亲核取代反应过程中同样会产生较多的副反应，所以通过使用醇解法生产的甲基三甲氧基硅烷时收率在65%左右。渔鸥相关研究人员在实践工作中加强溶剂法的应用来合成甲基三甲氧基硅烷，在此过程中通过添加石油醚通氮气鼓泡来取代搅拌，分析了甲醇原料滴加速度、反应速度等对最终甲基三甲氧基硅烷收率产生的影响。还有一些研究人员将甲醇以及甲基三氯硅烷作为原材料，通过使用溶剂法来进行甲基三甲氧基硅烷的合成，分析了氮气流量、填料种类等对甲基三甲氧基硅烷合成收率产生的影响，在此基础上选择最佳工艺。

                          （图一）产业化生产装置

本文所研究的项目主要将传统的制备方法作为参考，通过使用甲基氢二氯硅烷这种原材料来开展甲基三甲氧基硅烷的制备工作，在此基础上对工艺进行研发以及创新，以此除了能够实现原料成本的节约，缓解甲基氢二氯硅烷高附加值利用方面存在的问题，对于促进有机硅行业技术的发展以及进步来说同样具有非常重要的意义。

三、项目研究开发内容

本文所开展的项目研究主要是对有机硅低沸物甲基氢二氯硅烷和甲醇基于相应条件来实现其之间的醇解反应，以此便能够获取初级的醇解产物，醇解产业在进行中和、过滤除盐以及精馏处理之后，便可以获取高纯度甲基三甲氧基硅烷。在项目研究过程中，研究开发内容主要为以下：深入进行有效手段的探索，对合成用原料和系统所含有的水分进行严格控制；对醇解工艺整个流程进行优化，评估物料配比、加料顺序、反应温度等多方面因素给最终反应收率结果所带来的变化，在此基础上对控制参数进行优化，为产品的收率提供有效保障；对之后的精馏工艺实施进一步优化，促使产品的品质能够得到整体上的提升；构建中试放大装置，以此来实现相关工艺控制参数的优化以及改善，以此便能够形成产业化工艺软件包。

基于室温条件，把甲醇添加到甲基氢二氯硅烷当中，以此来实现其醇解脱氯脱氢反应，在反应完成的基础上，通过使用甲醇钠甲醇溶液来实施中和处理，并实施过滤操作，以此便可以获取甲基三甲氧基硅烷粗品，对其进行蒸馏，便能够从整体上提高其纯度。在实验开展过程中对不同原料配比、加料速度以及反应温度等参数对产品收率产生的影响进行了分析以及探究，在此基础上明确最佳的工艺条件。

（一）产品收率所受原料配比影响分析

在实践工作中，将甲醇的加料速度控制为每分钟1千克，将反应环境温度控制为25℃，氮气流速控制为每小时0.3立方米，对原料甲基氢二氯硅烷与甲醇摩尔比进行相应的调整，评估其给反应产率带来的影响。通过最终的研究结果能够发现，越接近反应式摩尔比1:3的情况，那么其产率也会更高，在这当中的1:2.8-1：3.1都具有较强的适宜性，而1:3是最优条件。

（二）产品收率所受甲醇加料速度影响

    在实践工作中，对甲基氢二氯硅烷和甲醇摩尔比进行控制，保持为1:3，将反应温度控制为25℃，氮气流速保持为每小时0.3立方米，在这样的情况下，对甲醇的加料速度进行相应调整，评估其给反应产率带来的影响。通过最终的研究结果能够发现，甲醇加料速度在控制为每分钟0.9到1千克的情况下最佳，如果继续提高加料速度，那么便会增加氯化氢气流流速，导致一些产物会伴随着气流而带出，一定程度降低了产率。在此次试验过程中还围绕甲基氢二氯硅烷在甲醇中的添加顺序进行评估和研究，根据研究结果可知，该顺序最终的产率要明显低于甲醇加入甲基氢二氯硅烷的这一顺序。

（三）产品收率所受反应温度的影响

在实践工作中，将甲基氢二氯硅烷和甲醇的摩尔比控制为1:3，将甲醇的加料速度控制为每分钟1千克，将氮气的流速控制为每小时0.3立方米，在这样的情况下，对反应温度进行相应调整，评估其给反应速率带来的影响。通过最终的试验结果能够发现，将反应温度控制在30℃左右最佳，如果继续升高温度会导致产率逐渐降低。

（四）产品收率所受氮气流速影响

在实践工作中，将甲基氢二氯规范和甲醇摩尔比控制为1:3，将甲醇加料速度控制为每分钟1千克，反应温度控制为32℃，在这样的情况下，对氮气流速进行相应调整，评估其对反应产率带来的影响。根据最终获取的试验结果能够了解到，在氮气流速降低的情况下，绿化氢的排出时间会得到一定程度的延长，结合产率以及赶酸时间展开综合性分析，将氮气流速控制为每小时0.2立方米最佳。

结束语：总而言之，本文所研究的项目对甲基三甲氧基硅烷的制备工艺进行了全面优化和创新，通过对技术的优化，有利于实现副产物高附加值的产品转化，从而创造更为可观的经济效益。

参考文献：

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