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三氯化铝催化有机硅单体副产共沸物歧化反应密度泛函理论研究

2015-08-21谭军欧阳玉霞孙萍刘辉陈洁韦晓燕

化工学报 2015年5期
关键词:催化剂

谭军,欧阳玉霞,孙萍,刘辉,陈洁,韦晓燕

(嘉兴学院生物与化学工程学院,浙江 嘉兴 314001)

引 言

有机硅材料是一类以Si—O 键为主链,在Si上再引入有机基团作为侧链的高分子化合物,其性能优异、功能独特,广泛用于军工、航天、医疗、化工等领域。二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]是用量最大、应用最广的有机硅单体,是制备有机聚硅氧烷的基础原料[1]。目前,在“直接法”[2-3]合成(CH3)2SiCl2生产过程中,由于反应工艺条件及反应器结构的复杂性,除目标产物(CH3)2SiCl2外,还会产生(CH3)3SiCl 和SiCl4副产共沸物,约占单体总量1%(质量分数)左右。工业上副产“共沸物”组成中(CH3)3SiCl 约为40%~55%(质量分数),SiCl4约为45%~60%(质量分数);(CH3)3SiCl 沸点为57.7℃,而SiCl4沸点57.6℃,采用常规的精馏方法无法将其分离。共沸物市场应用有限,长期储存或直接排放都会对环境造成极大的危害[4]。

对于有机硅单体共沸物的深加工,现有的技术报道一般都是采用恒沸精馏法[5]、酯化精馏法[6-7]、萃取精馏法[8]等。深加工产物中,(CH3)3SiCl 往常常用作有机反应中醇类、酚、端炔等的保护基团,用量很大,具有较高的价值,另一同比例量的产物SiCl4应用价值极低。然而,随着酶化学的发展,(CH3)3SiCl 价格也一路走低[9]。同样受光伏产业不景气影响,甲基三氯硅烷 (CH3SiCl3)作为制备硅烷交联剂、气相白炭黑的生产原料,近几年的价格则在直线上升[10]。因而开发新的工艺来将共沸物中的(CH3)3SiCl和SiCl4转化为其他甲基氯硅烷具有重大的工业价值。

将硅烷之间通过官能团之间的置换完成相互转化的反应称为硅烷的歧化反应。该方法可将价值不大或者产量过剩的硅烷单体,转化成为生产急需及价值更高的硅烷,获得更大的技术经济效益,是有机硅化学领域的研究热点之一[11]。……

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