直接法合成二甲基二氯硅烷的实验研究

摘要

有机硅材料分为硅橡胶、硅油及二次加工品、硅树脂及硅烷偶联剂四大类产品，应用十分广泛，被誉为“工业味精”，有机氯硅烷是整个有机硅工业的基础，而由硅和氯甲烷在催化剂存在下直接合成甲基氯硅烷是有机硅单体生产的核心技术。本文对流化床中直接法合成二甲基二氯硅烷以及甲基氯硅烷产物的分析测试方法进行了研究。 实验采用内径25mm气固相催化流化床反应器，Cu/CuO/Cu2O为催化剂，由Rochow直接法合成甲基氯硅烷。反应存在诱导期，在290-330℃之间能够反应生产甲基氯硅烷产物。二甲基二氯硅烷的选择性随时间呈现先升高后降低的趋势；反应为强放热反应，反应温度的控制为实验中一个极为重要的因素，为了能够及时排出反应放出的热量，实验反应器应具有良好的散热特性；实验反应器和反应原料中的水分，对主要反应产物二甲基二氯硅烷的选择性影响很大，反应之前必须排除实验反应器中和反应物氯甲烷和硅粉中的水分；反应后硅粉的表面经过扫描电镜分析，发现有明显的凹坑，凹坑是活性触体Cu3Si产生的地方，符合催化吸附机理。 直接法合成的甲基氯硅烷产物是一种复杂的混合物，其中以二甲基二氯硅烷为主，并含有少量的甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷和少量的低沸物和高沸物。通过采用气相—质谱联用的分析方法，产物主要组分：三甲基氯硅烷、一甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷可以被检测出。采用OV-210毛细管色谱柱配合FID检测器进行分析，分析方法为内标校正曲线法，以苯为内标物，可以准确定量以上三种组分。目前工业中应用的填充柱比较粗糙，该分析方法则不仅能够检测出填充柱中无法鉴别的直接法产物，还能够对其多种组分进行准确的定量分析。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1有机硅工业的发展历程

1.2有机硅产品的应用

1.3有机硅工业现状

1.3.1有机硅工业发展态势

1.3.2我国有机硅工业与国外的差距

1.4直接法合成甲基氯硅烷的研究历程

1.5直接法反应的机理及特点

1.5.1反应特点

1.5.2催化反应机理

1.5.3反应的影响因素

1.5.4硅粉和催化剂的改进

1.6分析测试方法的研究

1.6.1甲基氯硅烷的分析方法

1.6.2触体的检测方法

1.7课题的提出及研究意义

第二章试验装置与试验方法

2.1试验装置

2.1.1实验反应器

2.1.2仪表及控制面板

2.1.3产物的采样方法

2.1.4气相色谱

2.2反应原料

2.2.1硅粉及其物性表征

2.2.2氯甲烷

2.2.3催化剂及助催化剂

2.3实验方法

2.3.1实验前准备工作

2.3.2反应器加热与温度控制

2.3.3采样与反应器的清洗

2.3.4产物的检测分析

第三章甲基氯硅烷产物的分析测试

3.1仪器与操作条件

3.1.1仪器与试剂

3.1.2操作条件

3.2产物的GC-MS的定性分析

3.3产物的气相色谱定量分析

3.3.1气相色谱分析方法的确定

3.3.2气相色谱的内标标准曲线

3.3.3色谱柱的选择及条件设定

3.3.4进样方式的选择

3.3.5内标标准曲线法

3.3.6内标法的准确度和精密度

3.4小结

第四章氯甲烷合成实验结果分析

4.1临界流化气速的测定

4.2第一阶段实验反应器内温度分布

4.3第一阶段实验产物及结果分析

4.3.1诱导期

4.3.2选择性

4.3.3组分分析

4.3.4反应器内部积炭图片

4.3.5反应前后硅粉表面电镜比较

4.4第二阶段实验反应器内温度分布

4.5第二阶段产物及结果分析

4.5.1选择性

4.5.2组分分析

4.6小结

第五章结论

主要符号说明

参考文献

致谢