Способ получения органоалкоксисиланов

 

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, в частности к способам получения органоалкоксисиланов, и может быть использовано при получении кремнийорганических жидкостей и смол различных типов. Цель - снижение вязкости продукта синтеза, сокращение содержания в нем магния, расширение сырьевой базы гранулированного магния для синтеза мономеров. Получение оргоноалкоксисиланов осуществляют взаимодействием гранулированного магния с размером гранул 1-20 мм с органогалогенидом им тетраалкоксисиланом при повышенной температуре с использованием магния, полученного грануляцией в магнитном поле.

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, в частности к способам получения органоалкоксисиланов, и может быть использовано при получении кремнийорганических жидкостей и смол различных типов.

Известен способ получения органоалкоксисиланов /1/ путем взаимодействия гранулированного магния с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом. Магний используют в виде гранул размером до 0,6 мм. Однако использование магния этого типа не позволяет осуществить непрерывный синтез. Небольшие размеры частиц не дают возможности достигнуть нужной скорости подачи смеси органогалогенида и тетраалкоксисилана из-за возникновения гидротранспорта, что приводит к снижению степени использования магния.

Наиболее близким к предложенному является способ получения органоалкоксисиланов /2/ путем взаимодействия гранулированного магния с размером гранул 1-20 мм с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом при повышенной температуре.

Однако использование гранулированного магния этого типа приводит к получению продукта с высокой вязкостью и значительным содержанием в нем магния. Другим недостатком процесса является значительная дороговизна этого типа магния, связанная с отсутствием отечественного (российского) производства и монопольностью производителя.

Технической задачей изобретения являются снижение вязкости продукта синтеза и сокращение содержания в нем магния, а также расширение сырьевой базы гранулированного магния с включением в нее отечественного (российского) сырья.

Эта задача решается тем, что в способе получения органоалкоксиланов путем взаимодействия гранулированного магния с размером частиц 1-20 мм с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом при повышенной температуре используют магний, полученный грануляцией в магнитном поле.

Такое проведение процесса приводит к снижению вязкости продукта синтеза, сокращению содержания в нем магния, а также к расширению сырьевой базы гранулированного магния с включением в нее отечественного (российского) сырья.

Отличительным признаком изобретения является использование магния, полученного грануляцией в магнитном поле.

Пример 1. В аппарат колонного типа с сепаратором емкостью 1 л, разделенный по высоте рубашками на четыре реакционные зоны (нумерация зон снизу вверх), снабженный мешалкой и приборами контроля температуры, расхода смеси, скорости вращения мешалки, загружают 250 г магния, полученного грануляцией в магнитном поле, с размером частиц 1-13 мм (преимущественно в форме игл размером 4-8 мм) и насыпной плотностью 0,50 г/см³ и осуществляют непрерывную подачу 1000 мл/ч смеси, состоящей из 210 мл (3,000 моля) хлористого этила, 243 мл (1,090 моля) тетраэтоксисилана, 31 мл (0,272 моля) тетрахлорсилана и 516 мл толуола, в низ первой зоны и магния с верха реактора со скоростью 73 г/ч.

Температуру синтеза поддерживают в первой и четвертой зонах и сепараторе 80-100^oC, во второй и третьей 60-80^oC охлаждением первой зоны и подогревом четвертой зоны и сепаратора. Скорость вращения мешалки поддерживают в пределах 120-140 об/мин. Продукт синтеза, представляющий собой суспензию солей магния с этилэтоксисиланами и толуолом, принимают в сборник и определяют его вязкость, содержание в нем магния и состав образующихся этилэтоксисиланов.

Вязкость продукта синтеза 9,0 сСт. Содержание магния в продукте синтеза 0,03% (0,4% от количества загружаемого магния).

Состав образующихся этилэтоксисиланов, мас.

Этилтриэтоксисилан 8,3 Диэтилдиэтоксисилан 73,8 Триэтилэтоксисилан 13,9 Диэтилидихлорсилан 4,0.

Рассчитанная по составу этилсиланов конверсия магния и хлористого этила составляет 94,4% Пример 2. Синтез осуществляют, как в примере 1. Используют магний в виде гранул размером 1-3 мм. Первоначальная загрузка магния в реактор 500 г.

Вязкость продукта синтеза 65 сСт. Содержание магния в продукте синтеза 0,11% (1,5 от количества загружаемого магния).

Состав образующихся этилэтоксисиланов, мас.

Этилтриэтоксисилан 6,9 Диэтилдиэтоксисилан 72,7 Триэтилэтоксисилан 12,3 Диэтилидихлорсилан 8,1.

Рассчитанная по составу этилсиланов конверсия магния и хлористого этила составляет 94,3% Приведенные данные указывают, что осуществление процесса синтеза этилэтоксисиланов предлагаемым методом (пример 1) по сравнению с известным (пример 2) позволяет уменьшить вязкость продукта синтеза (с 65 до 9 сСт) и сократить содержание магния в продукте синтеза (с 1,5 до 0,4% от количества загружаемого магния), а также позволяет расширить сырьевую базу гранулированного магния включением в нее магния, производимого в России, полученного грануляцией в магнитном поле.

Пример 3. В аппарат колонного типа, как в примере 1, загружают 250 г магния, полученного грануляцией в магнитном поле, с размером частиц 1-20 мм (преимущественно в форме игл размером 4-8 мм) и насыпной плотностью 0,45 г/см³, и непрерывно подают 400 мл/ч реакционной смеси, состоящей из 290 мл (2,85 моля) хлористого бензола, 17 мл бромистого этила (активатор процесса), 693 мл (2,85 моля) тетраэтоксисилана, в низ первой зоны и магния с верха реактора со скоростью 33 г/ч.

Температуру синтеза 140-170^oC поддерживают охлаждением первой-четвертой зон подачей теплоносителя из термостатов в рубашки реактора. Продукт синтеза, представляющий собой суспензию солей магния в смеси тетраэтоксисилана с фенилэтоксисиланами, принимают в сборник и определяют его вязкость, содержание в нем магния и состав образующихся фенилэтоксисиланов.

Вязкость продукта синтеза 60 сСт. Содержание магния в продукте синтеза 0,30% (4,1% от количества загружаемого магния).

Состав образующихся этоксисиланов, мас.

Тетраэтоксисилан 45 Фенилтриэтоксисилан 26
Дифенилдиэтоксисилан 10
Рассчитанная по составу продукта синтеза степень фенилирования тетраэтоксисилана составляет 50,4%
Пример 4.Синтез осуществляют, как в примере 3. Используют магний в виде гранул размером 1-3 мм. Первоначальная загрузка магния в реактор 500 г.

Вязкость продукта синтеза 250 сСт. Содержание магния в продукте синтеза 0,9% (12,3% от количества загружаемого магния).

Состав этоксисиланов, мас.

Тетраэтоксисилан 49
Фенилтриэтоксисилан 26
Диметилдиэтоксисилан 9.

Рассчитанная по составу продукта синтеза степень фенилирования тетраэтоксисилана составляет 50,2%
Приведенные данные указывают, что осуществление процесса синтеза фенилэтоксисиланов предлагаемым методом ('пример 3) по сравнению с известным (пример 4) позволяет уменьшить вязкость продукта синтеза (с 250 до 60 сСт) и сократить содержание магния в продукте синтеза (с 12,3 до 4,1% от количества загружаемого магния), а также позволяет расширить сырьевую базу гранулированного магния включением в нее магния, производимого в России, полученного грануляцией в магнитном поле.

Процесс синтеза можно осуществлять и периодическим методом.

Пример 5. В двухлитровую четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой с гидрозатвором, термометром, обратным холодильником и делительной воронкой, загружали 73 г магния, полученного грануляцией в магнитном поле, с размером частиц 1-8 мм (преимущественно в форме игл размером 4-8 мм) И 693 мл тетраэтоксисилана. Содержимое колбы подогревали до 150-160^oC, и из делительной воронки вводили смесь 290 мл хлористого бензола с 17 мл бромэтила при температуре 140-170 ^oC в течение часа. Тепло реакции отводили охлаждением колбы на масляной бане. После перемешивания содержимого реактора в течение трех часов при температуре 150-160^oC процесс прекращали.

Вязкость продукта синтеза 50 сСт.

Состав этоксисиланов, мас.

Тетраэтоксисилан 39
Фенилтриэтоксисилан 29
Дифенилдиэтоксисилан 10.

Как видно из примера 5, предлагаемый способ получения органоалкоксисиланов можно осуществлять и периодически с получением продукта синтеза фенилэтоксисиланов с вязкостью всего лишь 50 сСт, что значительно меньше вязкости продукта синтеза, получаемого известным методом по примеру 4.

Таким образом, предлагаемый способ получения органоалкоксисиланов путем взаимодействия гранулированного магния с размером гранул 1-20 мм с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом при повышенной температуре и использовании магния, полученного грануляцией в магнитном поле, позволяет уменьшить вязкость продукта синтеза, сократить содержание в нем магнита, а также расширить сырьевую базу гранулированного магния за счет магния, производимого в России, полученного грануляцией в магнитном поле.

Формула изобретения

Способ получения органоалкоксисиланов путем взаимодействия гранулированного магния с размером гранул 1 20 мм с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом при повышенной температуре, отличающийся тем, что используют магний, полученный грануляцией в магнитном поле.