甲基三氯硅烷烷基化、加氫與再分配反應(yīng)研究.pdf

1、二甲基二氯硅烷作為有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)中最重要的單體之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域都具有越來越重要的地位。其主要工業(yè)生產(chǎn)方法“直接法”因?yàn)楣に噺?fù)雜，不可避免的存在著許多副反應(yīng)，產(chǎn)物中除了二甲基二氯硅烷之外，還有15～20％的副產(chǎn)物，其中甲基三氯硅烷占比高達(dá)5～15％。日益增長(zhǎng)的氯硅烷市場(chǎng)需求導(dǎo)致甲基三氯硅烷的大量積壓，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來一定阻礙。
　　 本論文針對(duì)甲基三氯硅烷的綜合利用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，將其轉(zhuǎn)化為具有更高經(jīng)濟(jì)價(jià)

2、值的其它甲基氯硅烷單體。研究分為甲基三氯硅烷的烷基化反應(yīng)、加氫反應(yīng)、與其它副產(chǎn)物再分配反應(yīng)三個(gè)部分。
　　 采用固定床反應(yīng)器，以甲基三氯硅烷為原料、氯甲烷為甲基供體，金屬鋁作氯接收劑，活性炭作催化劑，運(yùn)用有機(jī)鋁法進(jìn)行了常壓下甲基三氯硅烷的烷基化反應(yīng)研究。甲基三氯硅烷的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度升高而升高，主要產(chǎn)物二甲基二氯硅烷的收率也隨之升高。甲基三氯硅烷的轉(zhuǎn)化率和二甲基二氯硅烷的收率隨著鋁粉中活性炭的添加比例的增加而提高。當(dāng)加入鋁粉和其

3、質(zhì)量20％的活性炭進(jìn)行甲基三氯硅烷的烷基化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為320℃時(shí)，甲基三氯硅烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到44.2％，二甲基二氯硅烷的收率達(dá)到41.7％;對(duì)比未加入活性炭進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，甲基三氯硅烷的轉(zhuǎn)化率提高了約43％，二甲基二氯硅烷的收率提高了約40％，說明活性炭的加入對(duì)該反應(yīng)的活性具有顯著的促進(jìn)作用。通過在鋁粉和活性炭中添加少量的Sn、Zn進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了金屬Sn、Zn對(duì)于該反應(yīng)具有協(xié)同催化作用。結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果以及前人研究工作，提出了甲基

4、三氯硅烷在鋁粉催化下進(jìn)行烷基化反應(yīng)的機(jī)理。
　　 采用浸漬-還原法、選用活性炭和活性氧化鋁兩種載體，制備了不同負(fù)載量的Pt、Cu負(fù)載型催化劑，并催化甲基三氯硅烷加氫制備含氫硅烷的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，金屬銅負(fù)載型催化劑催化甲基三氯硅烷的加氫反應(yīng)時(shí)，甲基三氯硅烷的轉(zhuǎn)化率約為5％左右，一甲含氫的選擇性可達(dá)18％，說明金屬銅負(fù)載型催化劑對(duì)于甲基三氯硅烷加氫反應(yīng)具有催化作用;使用金屬鉑負(fù)載型催化劑催化該反應(yīng)，Pt負(fù)載量?jī)H為3％時(shí)，甲基三氯硅烷

5、的轉(zhuǎn)化率提高至12.3％，一甲含氫的選擇性提高至42.8％，說明金屬鉑對(duì)于該加氫反應(yīng)具有良好的催化活性。對(duì)甲基三氯硅烷在金屬鉑催化下進(jìn)行加氫反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 以甲基三氯硅烷和低沸物、共沸物等為原料，在AlCl3催化下進(jìn)行了再分配反應(yīng)研究。分別考察了原料比例、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間等對(duì)于再分配反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)證明，催化劑比例在總物料質(zhì)量的5～25％之間時(shí)，甲基三氯硅烷的轉(zhuǎn)化率和二甲基二氯硅烷的收率都隨之增加而升高;反應(yīng)的