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影响甲基氯硅烷合成的因素 1、 引言 有机硅材料是一类半无机、半有机结构的高分子化合物，它们兼 有有机聚合物和无机聚合物的特性，因此具有优良的耐温特性、介电 性、生理惰性和低表面张力等性能。有机硅材料主要有硅油、硅树 脂、硅橡胶3 种形式，被广泛地应用在航空航天、军事技术、电子电 气工业、纺织造纸、建筑工业、化学工业、金属和油漆工业、医药医 疗等领域。甲基氯硅烷是制造有机硅材料的重要原料，而二甲基二氯 硅烷 ( DD S ) 则是其中需求量最大的一种。 目前国内外普遍采用由美国通用电气公司的罗乔(EGRochow)发 明的“ 直接法” 生产二甲基二氯硅烷， 其主反应为： 此过程的主要副反应是 主反应的产物是二甲基二氯硅烷，英文名称缩写为 DDS 。副产物中 除了一甲基三氯硅烷外尚有少量的三甲基氯硅烷、一甲基二氯硅烷、 四甲基硅烷及各种氢氯硅烷和多种高沸物，如三S i—S i 三 ，三s i —CH2 一S i 三，三Si —O—S i 三等。 虽然国外甲基氯硅烷生产的技术水平很高，但由于其对外实行技 术必威体育官网网址，我国的甲基氯硅烷工艺主要依靠自行开发。为了进一步提高 我国甲基氯硅烷合成过程的技术水平，深人系统地研究合成反应的过 程机理，优化反应过程工艺条件是非常必要的。对本反应产生影响的 因素很多，反应温度、反应压力、硅粉质量和催化剂等都会直接影响 反应活性和选择性。 2、 反应温度对DDS 的影响 在相同条件下对固定床和流化床实验得到反应活性和 DDS 选择 性的数据图如下： 图1 温度对反应活性的影响 图2 温度对反应速率的影响 从图中可以看到，对于合成DDS 的催化反应，反应温度是一个 很重要的影响因素。并且，反应温度对于固定床和流化床影响的规律 是相同的，随着反应温度的升高，反应活性上升得很快，但DDS 的 选择性有所下降。为了保证较高选择性和一定反应速率，合成反应适 宜在一定的温度范围内进行。从图中可以看到，对于流化床反应器， 最佳的反应温度为 280～300C 。[1] 但是在高温下触体会失去活性，以下是高温触体活性和选择性的 变化： 图3 高温下触体失活的活性变化 图4 高温下触体失活的选择性变化 在320℃较高反应温度下失活的触体，再降低反应温度亦不会使活性 和选择性恢复到原来水平。图3 和图4 分别给出了这一过程的反应活 性和选择性变化情况，图中的虚线表示催化反应在此温度 下产生失 活现象的过程。从图中可以看到，当温度回到较低的范围时，虽然活 性和选择性仍有相同的变化趋势，但是均无法达到失活前此温度下的 数值，也就是说触体的这种失活具有不可逆性。根据实验结果可知， 这种温度的波动变化对反应活性和DDS 选择性均有较大影响，容易 造成不可逆的触体失活，对反应的连续操作周期产生不利影响。[1] 以上实验数据表明： (1)、对于直接法合成DDS 的反应，反应温度直接影响反应速率。反 应速率随温度的升高而增大，但温度过高会导致触体失活，因而存在 一适宜的反应温度区域。 (2) 、触体在高温下会出现失活现象，温度波动对反应造成的影响具 有不可逆性。[1] 3、 反应压力对DDS 的影响 反应压力对反应速度的影响非常明显，随压力的升高，反应速度 基本呈线性增加，另外，压力对硅粉的转化率影响并不大，表明压力 的变化只是改变了气相组分，对触体表面及活性中心影响不大。以下 是反应在0.2MP 到0.4MP 再到0.2MP 的数据图表。[2] 图5 反应压力对选择性的影响 图6 反应压力对反应速率的影响 表1 压力变化对反应选择性的影响 从图中可以看出，压力升高到0.4MPa 后反应活性增加，当压力 再降至0.2 MPa 时，反应活性与压力变化前0.2 MPa 压力下的反应 活性基本一致. 表1 给出了三个阶段的选择性数据(在线色谱测得)， 可以看出，压力变化前后，相同压力下的选择性基本保持不变。表明 压