Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 229

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

140

Гл. 5. Получение

ацетоксисиланов

Окончательная

осушка ацетата

калия осуществляется в реак­

торе 6 до полного удаления влаги. Для этого'в промытый и осушен­ ный реактор из мерника 2 самотеком загружается толуол; сюда же при работающей мешалке через переточную трубу подают предва­ рительно высушенный в вакуум-сушильных шкафах и взвешенный

ацетат калия. В рубашку реактора

дают пар (3 am), а в

холодиль­

Метилтрихлор

-

ник 5 — воду.

Сушка

 

проводится пу­

 

 

тем отгонки азеотропной смеси толуола

 

 

и

воды

при 100— 115 °С.

Отогнанная

 

 

смесь поступает

в

холодильник 5, где

 

 

конденсируется.

Конденсат собирается

 

 

в сборнике

7. Скорость

отгонки

азео­

 

 

тропной

смеси

регулируют

подачей

 

 

пара в рубашку реактора. После от­

 

 

гонки 200 — 250

л

азеотропной

смеси

 

 

возвращают

 

толуол

из

аппарата

7

 

 

в

реактор.

 

Отгоняемая

вода

соби­

 

 

рается

в

нижней

части

аппарата

7,

 

 

а

отстоявшийся < толуол

возвращается

 

 

в

реактор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Во

время

отгонки азеотропной

сме­

 

 

си

отбирают

пробу

конденсата

(то­

 

 

луола)

для

 

определения

содержания

 

 

влаги. При положительном анализе

триаиетоксисилан

 

('отсутствие

влаги при

определении по

Рис. 51. Схема производства

CuS04 )

 

дополнительно

 

анализируют

метилтриацетоксисилана

с по­

пробу

газометрическим

способом; при

мощью ацетата калия:

 

содержании

 

влаги в толуоле

не

более

1 — в а к у у м - с у ш и л ь н ы е ш к а ф ы ; г,

0,02%

процесс

осушки

ацетата

калия

3,4 — м е р н и к и ; 5 — х о л о д и л ь н и к ;

считается

 

законченным.

Для

учета

б — р е а к т о р ; 7, 9, 1 о — с б о р н и к и ;

 

S — н у т ч - ф и л ь т р .

 

количества

осушенного

ацетата

калия

 

 

замеряют количество

воды,

слитой

из

сборника

7;

по

разности

масс загруженного в реактор ацетата калия и отогнанной воды

определяют точное

количество

сухой

соли. Толуол из аппарата 7

(после тщательного

отделения

от воды

и ее взвешивания)

сливают

в сборник 10, а оттуда направляют'на

регенерацию и вновь

возвра­

щают в производство.

 

 

 

Ацетилирование метилтрихлорсилана проводится в среде толу­ ола в реакторе 6, представляющем собой эмалированный аппарат

смешалкой и паро-водяной рубашкой. Метилтрихлорсилан из

мерника 3 самотеком сливается в мерник 4, где его отвешивают в необходимом количестве, а затем анализируют на содержание хлор-иона. Из мерника 4 метилтрихлорсилан подают в реактор 6 по сифону под слой толуола при работающей мешалке. Температуру при ацетилировании поддерживают не выше 45 °С, регулируя подачу охлаждающей воды в "рубашку реактора и скорость ввода метил-


А цетоксисиланы

141

трихлорсилана. После ввода всего метилтрихлорсилана

реакционную

массу при работающей мешалке выдерживают 2—2,5 ч при-20—45 °С. В результате реакции ацетилирования кроме метилтриацетоксисилана образуется хлористый калий, который отделяют от целевого продукта путем фильтрования реакционной массы на нутч-фильтре 8

при избыточном давлении 0,7 am. Отделенный от хлористого

калия

раствор

метилтриацетоксисилана

в толуоле собирается в сборник 9

и далее

поступает на вакуумную

отгонку толуола; отгонка

ведется

в обычном отгонном кубе

(на схеме не показано).

 

Метилтриацетоксисилан

— бесцветная прозрачная жидкость (т.

кип. 84—90 °С при 10 мм рт. ст.). Легко гидролизуется

водой,

хорошо

растворяется в обычных

органических растворителях.

Аналогично метилтриацетоксисилану путем ацетилирования хлорсиланов уксуснокислыми солями могут быть получены тетраацетоксисилан и другие алкил(арил)ацетоксисиланы. Физико-химические свойства важнейших ацилоксисиланов приведены в табл. 25. Практи­ ческая ценность ацетоксисиланов заключается в том, что при их гидролизе, в отличие от гидролиза хлорсиланов, образуется не, хлористый водород, а слабая уксусная кислота. Поэтому ацетокси-

силаны можно применять для гидрофобизации различных

мате­

риалов (тканей, бумаги и т. д.). Алкил(арил)ацетоксисиланы

можно

применять также

для получения

некоторых

кремнийорганических

лаков и как отвердители низкомолекулярных

кремнийорганических

эластомеров.

 

 

 

 

 

Таблица 25. Физико-химические свойства ацил- и органоацилоксисиланов

С о е д и н е н и е

 

Т . к и п . , °C

Т . п л . ,

d?0

 

 

°C

4

 

S i ( O C O C H 3 ) 4

 

148 (при •

110

C H 3 S i ( O C O C H 3 ) 3

5—6 мм pm. cm.)

 

 

 

10

84—90 (при

1,1750

1,4083

(CH 3 ) 2 Si(O . COCH 3 ) 2

мм pm. cm.)

1,0540

 

750

165 (при

1,4030

( C H 3 ) 3 S i O C O C H 3

мм pm. cm.)

1,8914

 

102,5—103 (при

1,3890

 

740

мм pm. cm.)

 

 

Si(OCOC 2 H 5 )4

 

55-56

C 2 H 5 S i ( O C O C H 3 ) 3

107,5-108,5 (при

1,1428

1,4123

(C 2 H 5 ) 2 Si(OCOCH 3 ) 2

8

мм pm. cm.)

1,0240

1,4152

 

192—193

(C 2 H 5 ) 3 SiOCOCH s

 

173,4

•—

0,8926

1,4190

( C 6 H 5 ) 2 S i ( O C O C H 3 ) 2

176-178 (при

•—

( C e I I 5 ) 3 S i O C O C H 3

3

мм pm. cm.)

 

 

 

 

97

1


Ч А С Т Ь III

ТЕХНОЛОГИЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

В настоящее время

осуществлено

промышленное

производство

кремнийорганических

и кремнийэлементоорганических

высокомоле­

кулярных соединений

трех классов — полиорганосилокеанов, поли-

органосилазанов и полиэлементоорганосилокеанов.

 

Полиорганосилоксаны

представляют

собой полимеры, основная

цепь которых состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода с различными обрамляющими группами или органическими ради­ калами у атома кремния.

При получении полиорганосилоксанов протекает ряд процессов: 1) гидролиз или согидролиз (гидролитическая конденсация) орга-

ногалогенсиланов или алкоксиорганосиланов; 2) ступенчатая поликонденсация продуктов гидролитической кон­

денсации органогалогенсиланов или алкоксиорганосиланов; 3) каталитическая полимеризация или перегруппировка цикли­

ческих продуктов гидролитической конденсации; 4) поликонденсация или полисоконденсация продуктов гидро­

литической конденсации с различными органическими соединениями. Общая схема технологического процесса производства поли­

органосилоксанов приведена на следующей странице.

Механизм процесса гидролитической конденсации органогало­

генсиланов состоит в следующем.

При действии

воды

на

алкил-

или

арилгалогенсиланы

происходит

гидролитические

замещение

атома

галогена, находящегося у атома

Si,

гидроксильной

группой

и образование лабильных промежуточных продуктов —

гидроксиор-

ганосиланов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Монофункциональные соединения типа R3 SiCl гидролизуются

водой до триорганогидроксисиланов,

которые легко

конденсируются

с образованием

гексаорганодисилокеанов:

 

 

 

 

 

2 R 3 S i C l

+ 4 н С °

-> 2[R3 SiOH]

, ~ Н г ° - ^

R 3 S i - 0 - S i R 3

 

 

В зависимости от характера органического радикала и от условий реакции равновесие может быть сдвинуто в ту или иную сторону. Сами по себе гексаорганодисилоксаны не представляют большого практического интереса, поэтому и гидролиз монофункциональных триорганохлорсиланов имеет ограниченное значение. Использование


Технология кремнийорганических

полимеров

143

Подготовка исходного сырья и аппаратуры

Приготовление реакционной смеси органогалогенсиланов или алкоксиорганосиланов

Гидролиз

или согидролиз органогалогенсиланов

 

или алкоксиорганосиланов(гидролитическая

 

 

конденсация)

 

 

 

 

 

і

 

Каталитическая полимеризация

Поликонденсация или

полисо-

конденсация продуктов

гидроли­

или перегруппировка

цикличе­

тической

конденсации

ских продуктов гидролитической

с различными

органическими

конденсации

 

 

соединениями

 

 

 

 

Центрифугирование или фильтрование полученного продукта

Розлив, упаковка и маркировка готового продукта

же монофункциональных соединений для осуществления реакций совместного гидролиза и конденсации с ди- и трифункциональными алкил(арил)хлорсиланами позволяет получать полимеры с раз­ личной, заранее заданной длиной цепи в зависимости от мольных соотношений взятых компонентов, например:

2 R 3 S i C l + rcRaSiCl2 . t ( " t î ) H C i * R 3 S i - [ - O S i R 2 - b - O S i R 3

При гидролизе и конденсации дифункциональных органогало­ генсиланов типа R 2 S i C l 2 в зависимости от pH среды образуются линейные и циклические соединения:

- ( n - і д а Ѵ H O - [ - S i R 2 C - ] n - H

« R 2 S i C l 2 ^ " н с Г «[R2Si(OH)2 ] -

p H < 7

[R2 SiOJ„

- п Н 2 0