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甲基三氯硅烷应用浅谈


关键词: 应用
直接法合成甲基氯硅烷的副产物以甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)最多,约为总产物的5%~15%;如何有效地利用甲基三氯硅烷是生产装置长周期运行必须考虑的问题。因此,甲基三氯硅烷的综合利用引起了有机硅单体生产厂的重视。
 甲基三氯硅烷可用于制备硅烷交联剂、甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、防水剂等

1 用于制备硅烷交联剂

 甲基三氯硅烷与醇、酸等反应,可相应地生成烷氧基硅烷和酰氧基硅烷;烷氧基硅烷和酰氧基硅烷是单组分室温硫化硅橡胶的交联剂。

1.1 用于制备甲基三烷氧基硅烷
  甲基三氯硅烷与甲醇或乙醇反应可相应地生成甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷。当原料中存在微量水、金属铁或过量盐酸时,会发生副反应,导致产物收率下降;因此,反应过程中应及时、有效地排出HCl气体,严格控制甲醇或乙醇中水的质量分数小于0.1%,采用搪瓷设备,不允许原料中(或设备里)带入金属铁。
 甲基三乙氧基硅烷是生产透明甲基硅树脂及其它硅树脂或防水剂的主要原料,甲基三甲氧基硅烷是单组分脱醇型室温硫化有机硅密封剂的交联剂,两者用量都较大。

1.2 用于制备甲基三乙酰氧基硅烷
 甲基三氯硅烷与醋酸、醋酸酐、醋酸钠等反应可生成甲基三乙酰氧基硅烷。从原料价格、生产工艺、副产物处理、产品质量等方面考虑,用醋酸酐较好。
 甲基三乙酰氧基硅烷是单组分脱酸型室温硫化有机硅密封剂的交联剂,它的质量优劣与价格高低直接影响脱酸型有机硅密封剂的性能与售价。此胶种是目前国内用量最大的品种,产量超过4 000 t/a,故甲基三乙酰氧基硅烷的需用量较大。1.3 用于制备甲基三酮肟基硅烷
  甲基三氯硅烷可与酮肟反应生成相应的甲基三酮肟基硅烷。具体操作是:在装有搅拌器、冷凝器和通N2管的15 L反应器中加入8.5 kg干燥甲苯,在氮气流下搅拌,加入0.2505 kg甲基三氯硅烷,0.444 kg吡啶;在1~1.5 h内向反应器中滴入0.375 kg丙酮肟与0.5 kg甲苯的混合液,搅拌15 min后,放料过滤,除去吡啶盐酸盐,得8.6 kg无色透明的甲基三丙酮肟基硅烷的甲苯溶液。
 甲基三酮肟基硅烷是单组分脱酮肟型室温硫化有机硅密封剂的交联剂。
 此外,甲基三氯硅烷还可与甲基三环己胺、N-甲基乙酰胺等化合物反应,生成相应的硅烷交联剂。

2 用于制备甲基硅树脂

 甲基硅树脂可直接由甲基三氯硅烷水解制备,也可由甲基三乙氧基硅烷制备。

2.1 由甲基三氯硅烷水解制备甲基硅树脂
  甲基三氯硅烷直接与水反应即可生成甲基硅树脂。但由于甲基三氯硅烷中含有三个活泼的Cl原子,水解缩聚反应速度极快,尤其是在反应温度较高、盐酸浓度大的条件下进行水解反应,得到的甲基硅树脂往往是高度交联、不溶不熔的白色固体。为制得可溶可熔的产品,通常需在较缓和的条件,如过量的冰-水或有机溶剂中进行水解反应。

2.1.1 在冰-水中制备甲基硅树脂
 在搅拌器转速为200~240 r/min的耐酸反应釜中,加入 13份冰-水混合物,开动搅拌,使釜温降到0 ℃,然后将1份甲基三氯硅烷以较快的速度均匀地加入;加料过程必须严格控制反应温度不超过0 ℃。加料完毕搅拌1 min,然后沉降4~5 h,沉降过程温度保持在0 ℃左右。沉降后,除去表面的絮状物,倾出上层盐酸溶液;在搅拌下缓缓加入70 ℃热水,随着水量的增加,树脂凝集成白色粉状物。
 将凝聚物用70 ℃热水洗涤至中性,然后风干或真空干燥,所得甲基硅树脂具有以下性能:
 外观:易粉碎白色固体
 溶解性:乙醇中全溶
 软化点:40~47 ℃
 凝胶时间(150 ℃):9 min
 储存期(室温下):2~7 d
 将其与石棉、石英粉等填料在双辊机上加热、混炼,可制成耐热性、耐电弧优异的模塑料,用于加工耐电弧绝缘电器元件。

2.1.2 在有机溶剂中制备甲基硅树脂
 工业生产中,甲基三氯硅烷的水解缩聚反应是在有机溶剂中进行的。常用溶剂有:甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇等。
  具体操作方法是:将600份甲基三氯硅烷加到540份甲苯、118份水、27份气相法白炭黑组成的糊状物中进行水解反应;反应完后过滤、除酸,得到135 份甲基硅树脂。该产品25 ℃下的粘度为600 mPa。s,室温放置3 h即固化成不溶不熔物;若低温放置(0 ℃以下)或配成溶液,储存期可延长至 6~12个月。
 此产品可用作非透明材料如多孔石材、木材制品的防潮、耐磨、防风化表面涂料

2.1.3 制备改性甲基硅树脂
  由甲基三氯硅烷水解缩聚制得的甲基硅树脂固化后硬度大、耐磨性优良;但脆性大、膜层易开裂,尤其是在高、低温交变环境下。为改进硅树脂脆性,可加入适量的二官能组分。例如:将0.9 mol甲基三氯硅烷和0.1 mol二甲基二氯硅烷的混合物在甲苯、醇、酯的混合溶剂中水解1~1.5 h,反应温度控制在 0~5 ℃;然后静置分层、放去酸水层,树脂溶液用去离子水洗至中性,放入三口瓶中,蒸出部分溶剂,当固含量达到50%时停止加热,冷至室温即可。
 该树脂对玻璃、陶瓷有较好的粘接性,可用作防水处理剂。




应用
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