[00144548]新型硅烷偶联剂系列产品的研发

本项目属2012年河南省重大攻关项目（No.121100910100）,所开发的新型硅烷偶联剂系列产品属于化工新材料行业,在国家发改委2013年修订的《产业结构调整指导目录》中,硅烷偶联剂列入鼓励发展的化工类产业（石化化工第15项）,符合国家发展战略。 硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,含有化学性质不同的2个基团,能使两种不同性质的材料偶联起来,从而改善材料的性能,具有广泛的用途,与硅橡胶、硅树脂、硅油并列为四大类有机硅产品;我国对偶联剂的研究起步较晚,生产企业大都规模较小,工艺落后,成本较高,产品单一,品种和产量都无法满足市场的需求,大部分高端产品依赖进口,因此进行硅烷偶联剂的研发对于我国新材料行业发展具有重要意义。 另一方面,我国是有机硅单体生产大国,居世界第一,年产能近400万吨;单体生产过程中会产生大量的副产物甲基二氯硅烷,易燃、易爆、有剧毒,污染环境,贮存困难,没有得到有效利用,给安全和环保带来极大隐患,是有机硅工业发展所面临的一个重大问题,其出路已经成为束缚有机硅发展的瓶颈。 基于国内外现状及其发展方向,本研究采用有机硅行业副产物甲基二氯硅烷为原料,开发系列硅烷偶联剂合成新工艺,对于我国材料工业的发展及有机硅单体企业形成上下游一体化的产业链具有重要意义。 本研究以甲基二氯硅烷为原料,合成了四种有机硅偶联剂;首先采用加压连续进料工艺,以甲基二氯硅烷和γ-氯丙烯为原料,氯铂酸/四丁基氯化铵催化剂作用下进行加成反应合成γ-氯丙基甲基二氯硅烷,反应收率达到90.6％;采用连续无溶剂合成工艺,将得到的γ-氯丙基甲基二氯硅烷进行醇解制备γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷,收率达91.3%;进而采用加压反应工艺,经巯基化反应合成3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷,反应过程中无需加入催化剂,产物收率可达92.6%。另外,以甲醇和甲基二氯硅烷为原料,微负压操作工艺合成甲基二甲氧基硅烷,产物收率达到92.14%。所开发的新工艺过程简单,收率高,具有良好的工业化前景。 本项目采用有机硅副产物甲基二氯硅烷为原料合成新型硅烷偶联剂,形成系列产品,提高了产品市场竞争力和抗风险能力,有利于生产企业在该行业做大做强,带来明显经济效益的同时,还可带来显著的社会、环境效益。 我国对偶联剂的研究起步较晚,生产企业大都规模较小,工艺落后,成本较高,产品单一,品种和产量都无法满足市场的需求,大部分高端产品依赖进口,本研究所进行的合成新技术的研发对于相关产品的开发提供了新的路线,有利于该类产品进一步发展。 在有机硅生产的产业链中,高附加值的有机硅下游产品是产业链的核心部分和利润最高的部分,也是科技含量、技术壁垒最高的领域,有机硅生产企业逐渐由原料开发向下游服务延伸将是行业发展的趋势。因此,开发高附加值的有机硅下游产业将成为市场竞争的关键。本项目开发的新型偶联剂为有机硅产业链中的重要一环,它的研发成功对于我国有机硅单体企业形成上下游一体化的产业链具有重要意义。 对有机硅单体工业来说,产品收率目前已接近国际先进水平,提升余地不大,因此副产物的综合利用将显得格外重要;目前我国有机硅单体的二甲选择性在85%左右,生产过程中会生成15%以上的一甲、三甲、高沸物等副产物,且大多易燃、易爆、有剧毒、遇水会释放出有害气体,污染环境,贮存困难,给安全和环保带来极大隐患,是有机硅工业发展所面临的一个重大问题,并严重阻碍了有机硅产业的发展壮大,其出路已经成为束缚有机硅发展的瓶颈,该项目的研究成功不仅使有机硅单体生产中的副产物得到了有效地转化和利用,解决了副产物的综合利用问题,减少了环境污染,还可以进一步提高有机硅单体工业的利润空间,有利于该行业的可持续发展。