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
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 |
|