一种四甲基环四硅氧烷的制备方法

摘要

本发明公开了一种四甲基环四硅氧烷的制备方法包括混合环化、出馏提取、分馏提纯、溶剂、催化剂、混合物、初提品、提纯品。本发明采用将线性聚甲基氢硅氧烷和溶剂混合与催化剂进行环化，制备出甲基氢环硅氧烷，再提取四甲基环四硅氧烷的技术方案，克服了现有技术存在的目标产品含量不高、质量不稳定的不足，所提供的一种四甲基环四硅氧烷的制备方法，实现了所制备的甲基氢环硅氧烷不含大分子线体甲基氢硅氧烷，有利于四甲基环四硅氧烷的提纯，使所获得的四甲基环四硅氧烷产品达到了的纯度高、质量稳定的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氢环硅氧烷的制备方法，尤其涉及一种四甲基环四硅氧烷的制备方法。

背景技术

四甲基环四硅氧烷相对于线形聚甲基氢硅氧烷来讲，杂质少，纯度高，链节固定，易于改性分子的设计，用于制备各种高品质的侧链改性硅油，如合成侧链聚硅氧烷液晶高分子。

四甲基环四硅氧烷还是光电材料的优良浸渍剂。也可直接作橡胶填料等粉体的处理剂及化妆品原料。

四甲基环四硅氧烷主要是从甲基氢环硅氧烷(Dn^H)中分馏提取而得，因此要制备四甲基环四硅氧烷，关键是制备甲基氢环硅氧烷，并提高甲基氢环硅氧烷中四甲基环四硅氧烷的含量。

现有技术制备甲基氢环硅氧烷主要分为下面几种：

一种是将甲基氢二氯硅烷在惰性溶剂稀释的情况下进行水解，合成系列甲基氢环硅氧烷及短链线性甲基氢硅氧烷，再蒸出甲基氢环硅氧烷。

一种是在惰性气体下，线性聚甲基氢硅氧烷连续通过含有固体酸催化剂的反应器得到含有挥发性甲基氢环硅氧烷、不挥发性产物及未反应线形聚甲基氢硅氧烷的混合物，再蒸出挥发性甲基氢环硅氧烷。

另一种方法是在催化剂存在下，将线形聚甲基氢硅氧烷环化，制备甲基氢环硅氧烷。

申请号为02139222.6，公开号为CN1410430A，发明名称为“一种甲基氢环硅氧烷的合成方法”的中国专利公开了以具有RR＇SiXX通式的硅烷与烷烃混合再滴入混合溶剂中进行水解得到含四甲基环四硅氧烷的甲基氢环硅氧烷产品以及线体硅氧烷副产物。

综上所述，现有技术存在的问题是所获得的四甲基环四硅氧烷产品的纯度不高，质量不稳定。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用将线性聚甲基氢硅氧烷和溶剂混合，再与催化剂进行环化，制备出甲基氢环硅氧烷，再提取四甲基环四硅氧烷的技术方案，提供一种四甲基环四硅氧烷的制备方法，旨在使所制备的甲基氢环硅氧烷不含大分子线体甲基氢硅氧烷，有利于四甲基环四硅氧烷的提纯，所获得的四甲基环四硅氧烷产品达到的纯度高、质量稳定的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种四甲基环四硅氧烷的制备方法包括混合环化、出馏提取、分馏提纯、溶剂、催化剂、混合物、初提品、提纯品，其中：所述的混合环化为，将线性聚甲基氢硅氧烷、溶剂、催化剂按重量百分比100：(0～40)：(0.1～0.8)的比例加入到反应器中，在压力：5～60kPa，温度：80～160℃，搅拌环化，制备得含甲基氢环硅氧烷的混合物；所述的出馏提取为，将环化反应器中的混合物，在压力：5～25kPa，温度：100～110℃左右，引出收集30～60℃的汽体馏份，制备得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n的初提品；所述的分馏提纯为，将初提品移至带分馏塔的反应釜中，在压力：5～25kPa，釜温：65～85℃，回流比：5:1～3:1的条件下，收集20～40℃的汽体馏份，制备得四甲基环四硅氧烷的提纯品；所述的溶剂为，烷烃CnH2n+2中的任何一种，其中n＝8～18；所述的催化剂为，硫酸铁Fe₂(SO₄)₃、三氯化铝AlCl₃、硫酸铝Al₂(SO₄)₃、三氯化铁FeCl₃中的任何一种；所述的混合物为，通过所述的混合环化，环化制备得的含甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n的混合物质；所述的初提品为，通过所述的出馏提取，制备得富含四甲基环四硅氧烷(D₄^H)的甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n物质，其中，四甲基环四硅氧烷(D₄^H)含量的重量百分比为55.2％～80.18％；所述的提纯品为，通过所述的分馏提纯3，制备得四甲基环四硅氧烷(D₄^H)的精馏提纯物质，其中，四甲基环四硅氧烷(D₄^H)含量的重量百分比为98.03％～99.75％。

工艺流程：混合环化，出馏提取，分馏提纯。

上述，本发明采用将线性聚甲基氢硅氧烷和溶剂混合与催化剂进行环化，制备出甲基氢环硅氧烷，再提取四甲基环四硅氧烷的技术方案，克服了现有技术存在的目标产品含量不高、质量不稳定的不足，所提供的一种四甲基环四硅氧烷的制备方法，实现了所制备的甲基氢环硅氧烷不含大分子线体甲基氢硅氧烷，有利于四甲基环四硅氧烷的提纯，使所获得的四甲基环四硅氧烷产品达到了的纯度高、质量稳定的目的。

附图说明

图1是本发明的四甲基环四硅氧烷的制备方法的工艺流程框图；

图2是本发明的四甲基环四硅氧烷的制备方法的化工表达式图；

图3是本发明的四甲基环四硅氧烷的制备方法的出馏提取所制取的甲基氢环硅氧烷混合物分子结构图；

图4是本发明的四甲基环四硅氧烷的制备方法的分馏提纯所制取的四甲基环四硅氧烷的分子结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。

参阅图1、图2、图3、图4。

实施例1

溶剂：烷烃

催化剂：三氯化铝AlCl₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、100g溶剂和1g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在5kPa压力下升温搅拌至100℃左右，得混合物；

出馏提取

将混合物在釜温100℃左右出馏份，收集30～50℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n750g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为75.58％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在5kPa，釜温65℃，回流比5：1，收集20℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为99.75％的提纯品。

实施例2

溶剂：烷烃

催化剂：硫酸铁Fe₂(SO₄)₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、300g溶剂和5g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在25kPa压力下升温搅拌至110℃左右，得混合物；

出馏提取

将混合物在釜温110℃左右出馏份，收集40～60℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n740g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为78％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在5kPa，釜温65℃，回流比3：1，收集20℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为99.38％的提纯品。

实施例3

溶剂：烷烃

催化剂：三氯化铝AlCl₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、150g溶剂和3g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在5kPa压力下升温搅拌至100℃左右，得混合物；

出馏提取

将混合物在釜温100℃左右出馏份，收集30～50℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n755g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为76.8％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在5kPa，釜温65℃，回流比5：1，收集20℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为99.45％的提纯品。

实施例4

溶剂：无

催化剂：三氯化铝AlCl₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、3g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在5kPa压力下升温搅拌至100℃左右，得混合物；

出馏提取

将混合物在釜温100℃左右出馏份，收集30～50℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n697g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为56.2％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在5kPa，釜温65℃，回流比4：1，收集20℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为98.35％的提纯品。

实施例5

溶剂：无

催化剂：三氯化铁FeCl₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、6g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在5kPa压力下升温搅拌至100℃左右，得混合物；

出馏提取

将混合物11在釜温100℃左右出馏份，收集30～50℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n717g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为55.2％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在在25kPa，釜温85℃，回流比3：1，收集40℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为98.03％的提纯品。

实施例6

溶剂：烷烃

催化剂：三氯化铝AlCl₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、200g溶剂和4g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在5kPa压力下升温搅拌至100℃左右，得混合物；

出馏提取

将混合物在釜温100℃左右出馏份，收集30～50℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n855g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为79.8％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在25kPa，釜温65℃，回流比5：1，收集20℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为99.55％的提纯品。

实施例7

溶剂：烷烃

催化剂：硫酸铝Al₂(SO₄)₃

混合环化

将1000g线性聚甲基氢硅氧烷、200g溶剂和7g催化剂加入2000ml带蒸馏器的烧瓶中，在20kPa压力下升温搅拌至110℃左右，得混合物；

出馏提取2

将混合物在釜温110℃左右出馏份，收集30～50℃的汽体馏份，得甲基氢环硅氧烷(MeHSiO)n760g的初提品，其中四甲基环四硅氧烷含量为80.18％；

分馏提纯

再将甲基氢环硅氧烷移入带分馏塔的烧瓶中，在25kPa，釜温65℃，回流比4：1，收集20℃的汽体馏份，得四甲基环四硅氧烷含量为99.45％的提纯品。