способ получения продукта кислого гидролиза алкилхлорсиланов

Формула изобретения

1. Способ получения продукта кислого гидролиза алкилхлорсиланов стехиометрическим количеством воды с отделением безводного хлористого водорода и концентрированной соляной кислоты от продукта реакции, отличающийся тем, что водно-органический слой, содержащий гидролизат и концентрированную соляную кислоту в объемных соотношениях от 7 : 1 до 10 : 1, до момента образования четкой границы раздела фаз выводят из реакционной зоны и разбавляют водой до содержания в нем 13 - 18 мас.% HCl с последующим выделением целевого продукта, не содержащего Si-Cl-связи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщенный и разбавленный водные растворы соляной кислоты возвращают в цикл.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам кислого гидролиза органохлорсиланов (ОХС) с получением безводного хлористого водорода и соляной кислоты с последующим отделением их от продукта реакции - гидролизата ОХС, содержащего в своем составе циклические и линейные органосилоксаны (ОС), который используется для производства низкомолекулярных силоксановых каучуков, полиметилсилоксановых жидкостей, компаундов и других полимерных материалов.

Известен способ получения гидролизата ОХС путем гидролиза ОХС насыщенным водным раствором с отделением безводного HCl и соляной кислоты [Патент N 4 4497942, США, НКИ 528/12, МКИ C 08 G 77/06]/ Однако содержание циклических ОС в целевом продукте составляет всего 49 - 54 мас.%, а октаметилциклотетрасилоксана (Д₄) в общем количестве циклов - соответственно 39 - 42 мас.% Гидролизат ОХС имеет высокую кислотность - 5 мас.% общего хлора в форме растворенного HCl и линейных ОС с концевыми Si-Cl-связями, что приводит к необходимости его дополнительной переработки перед использованием

Наиболее близким к предполагаемому техническому решению, выбранному нами в качестве прототипа, является способ гидролиза ХС и ОХС, включая диметилдихлорсилан (ДМДХС) с получением гидролизата ДМДХС, безводного хлористого водорода и его насыщенного водного раствора, который может быть возвращен в цикл [Патент 2112407A, США, МКИ C 07 F 7/21, C 08 G 77/06]. Согласно изобретению воду вводят в реактор - гидролизер в количествах, обеспечивающих стехиометрическое соотношение. Насыщенный водный раствор HCl после полного отделения от гидролизата выводят из нижней части фазоделителя в сборник. Предусмотрена его рециркуляция путем подачи в линию питания водой.

Недостатком способа является относительно невысокое содержание в целевом продукте циклических ОС (не выше 73 мас.%), в том числе Д₄ - от 40 до 52%.

В результате экспериментальных исследований нами установлено, что на стадии отделения насыщенного водного раствора HCl от продукта гидролиза происходит изменение состава гидролизата с уменьшением содержания в нем циклических ОС. Процесс отстаивания реакционной смеси, находящейся в состоянии эмульсии, до появления четко выраженной границы раздела фаз слишком длителен, и необходимое для этого время оказывается достаточным для раскрытия циклических ОС под действием концентрированной соляной кислоты при контакте органической и водной фаз и появления в гидролизате олигомерных продуктов с концевыми Si-Cl-связями. Все это снижает качество гидролизата и требует его дополнительной переработки для дальнейшего использования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение продукта гидролиза алкилхлорсилана (АХС) без соединений с Si-Cl-связью, содержащего преимущественно алкилциклосилоксаны, прежде всего октаметилциклотетрасилоксан (Д₄).

Указанный технический результат достигается тем, что водно-органический слой, содержащий гидролизат и концентрированную соляную кислоту в объемных соотношениях от 7: 1 до 10:1 до момента образования четкой границы раздела фаз выводят из реакционной зоны и разбавляют водой до содержания в нем 13 - 18 мас. % HCl. Отделение насыщенного водного слоя соляной кислоты в момент его формирования позволяет предотвратить дальнейшее образование линейных ОС, которое происходит в процессе длительного разделения фаз. Последующее введение воды в реакционную смесь приводит к завершению гидролиза по Si-Cl-связям, а также к получению разбавленного водного раствора соляной кислоты, контакт с которой органической фазы не сопровождается протеканием реакций образования линейных ОС.

Указанные приемы позволяют полностью прогидролизовать Si-Cl-связи и получить нейтральный целевой продукт с ысоким содержанием циклических ОС. Получаемые растворы соляной кислоты возвращают в цикл на стадию гидролиза АХС.

Пример 1.

В реакционный аппарат подают 2,5 л/ч ДМДХС и 0,5 л/ч 15%-ный соляной кислоты, обеспечивая мольное соотношение ДМДХС и воды, содержащейся в соляной кислоте, равным 1 : 2,1. Процесс проводят при температуре 23^oC. Продукт гидролиза ДМДХС, содержащий соляную кислоту в объемном соотношении 10: 1, выводят из верхней части реактора и разбавляют водой до концентрации 15 мас. % В результате получают гидролизат, не содержащий соединений с Si-Cl-связью. При этом 98 мас.% хлора, содержащегося в ДМДХС, выделяется в виде газообразного HCl. Состав гидролизата: 83,4 мас.% циклических и 16,65 мас.% линейных силоксанов. Количество Д₄ - 80,6 мас.%.

Пример 2.

Процесс проводят аналогично примеру 1, но при температуре 29^oC. Соотношение гидролизат : соляная кислота в водно-органическом слое, при котором его выводят из верхней части реакционной зоны, равно 8:1. Последующее разбавление водой осуществляют до содержания HCl в водно-органическом слое 15 мас. % Затем выделяют целевой продукт, не содержащий соединений с Si-Cl-связью, который состоит из 76,1 % циклических и 23,9% линейных ОС. Циклические ОС содержат 82,9% Д₄.

Пример 3.

Процесс проводят аналогично примеру 1. Температура гидролиза 38^oC. Соотношение гидролизат : соляная кислота в водно- органическом слое, при котором его выводят из верхней части реакционной зоны, равно 7:1. Последующее разбавление водой производят до содержания HCl в водно-органическом слое 18 мас. % Затем выделяют целевой продукт, не содержащий соединений с Si-Cl-связью. Состав полученного гидролизата: 67,8 мас.% циклических и 32,2 мас.% линейных ОС. Содержание Д₄ - 79,0 мас.%.

Пример 4.

Аналогично примеру 1 в реактор подают 3,0 л/ч диэтилдихлорсилана и 0,5 л/ч 15%-ной соляной кислоты при температуре 20^oC. Соотношение гидролизат : соляная кислота в водно-органическом слое равно 10:1. Последующее разбавление водой производят до содержания HCl в водно-органическом слое 13 мас.% Затем выделяют целевой продукт, не содержащий соединений с Si-Cl-связью. Состав полученного гидролизата: 82% циклических и 18% линейных ОС. Циклические ОС содержат 58 мас.% октаэтилциклотетрасилоксана.

Разработанный авторами способ отличается от известных более эффективной технологией, которая дает возможность повысить производительность процесса и получить целевой продукт высокого качества, пригодный для производства полимерных соединений без дополнительной переработки.

Предложенное техническое решение не является очевидным и заведомо обусловленным; авторам не известны технологические приемы, которые бы обеспечивали достигнутый положительный эффект.

Предлагаемое изобретение, по мнению авторов и заявителя, соответствует критериям патентоспособности.