γ-氯丙基三氯硅烷的应用

背景及概述^{[1] [3]}

 γ-氯丙基三氯硅烷(Cl(CH₂)₃SiCl₃)是硅烷偶联剂产品生产中最重要的中间体之一，以其为主要原料可生产氯丙基三乙(甲)氧基硅烷、氨丙基三乙(甲)氧基硅烷、双(三乙氧基硅丙基)四硫化物等硅烷偶联剂产品，是橡胶制品、玻璃纤维增强材料中重要的助剂。

γ-氯丙基三氯硅烷γ-氯丙基三氯硅烷通过醇解反应可以制备γ-氯丙基烷氧基硅烷，然后利用氯烃基易 被亲核取代的性质，将其作为中间体制备一系列的硅烷偶联剂。此外，γ-氯丙基三氯硅烷还可以通过与其它氯硅烷共水解制备倍半硅氧烷或者TQ树脂，同样也可以作为封端剂用于嵌段改性有机硅聚合物。综上所述，γ-氯丙基三氯硅烷既是生产硅烷偶联剂的重要中间体，也是发展新型有机硅材料重要的原料或者助剂。

制备^[1]

γ-氯丙基三氯硅烷的合成是用三氯氢硅与氯丙烯在铂、铑、钯等贵金属化合物或络合物催化剂作用下进行硅氢加成反应而制得，通过对反应产物的蒸馏分离，可得到工业级的γ-氯丙基三氯硅烷。目前现有的生产方法主要是在常压下滴加氯丙烯与三氯氢硅的混合物进行反应。如国家知识产权局2012年1月18日公开的“一种γ-氯丙基三氯硅烷的生产方法”专利文献（公开号：CN102321111），介绍了的γ-氯丙基三氯硅烷的生产方法，采用氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷为催化剂，在氮气保护下用14-16小时从高位罐向搪瓷釜内均匀滴加原料三氯氢硅和氯丙烯混合料进行反应。

另外国家知识产权局2010年1月13日公开的 “一种多组分复合催化法制备γ-氯丙基三氯硅烷的方法”专利文献（公开号：CN101624398），采用氯铂酸异丙醇溶液为主催化剂，间苯二胺、三丁胺的异丙醇溶液为助催化剂，在2000L釜中加入750Kg三氯氢硅及550kg氯丙烯，于50-55℃反应4.5小时，再用5.5小时将温度升到81-84℃保温反应制备γ-氯丙基三氯硅烷。

蒸馏装置^[4]

γ-氯丙基三氯硅烷蒸馏装置，所述蒸馏装置包括精馏釜、与所述精馏釜直接连接的蒸馏塔、与所述蒸馏塔出口连接的冷凝器、与冷凝器出口通过管路连接的一二次馏分罐、中间馏分罐和成品罐，所述蒸馏装置还包括初馏分罐，所述初馏分罐、一二次馏分罐、中间馏分罐和成品罐并列连接所述冷凝器的出口。附图是结构示意图；图中，1.精馏釜；2.冷凝器；3.一二次馏分罐；4.中间馏分罐；5.成品罐；6.初馏分罐；7.回流管路；8.中间管路；9.原料回收管路；10.一二次馏分储罐；11.成品储罐；12蒸馏塔。

工作时，γ-氯丙基三氯硅烷反应釜中反应完毕后，将反应后的母液转入精馏釜1进行间歇精馏，当精馏釜1内温度升至100℃以上，釜顶温度上升至40℃时，开启回流管路7上的阀门，回流30分钟。然后控制精馏釜温度为80℃～120℃，顶温30℃～50℃，保持1∶4的小回流比，出料流量不大于300L/h，将接收到的馏分采集到初馏分罐6，初馏分经原料回收管路9返回到γ-氯丙基三氯硅烷反应釜继续参与反应。

然后，控制合适的精馏温度，分别采集回收一二次馏分、中间馏分和成品馏分至一二次馏分罐3、中间馏分罐4和成品罐5，中间馏分通过中间管路8返回精馏釜1内进行二次精馏，一二次馏分去一二次馏分储罐10，成品馏分去成品储罐11。

因为常压下，三氯硅烷沸点为31.8℃，氯丙烯沸点为45℃，因此所接收的初馏分主要是未反应的原料以及催化剂的过渡态络合物，将初馏分单独采集回收后，不仅减少了原料的损失，同时也提高了其它馏分的主含量。

尾气回收^[2]

CN201811489419报道了一种γ—氯丙基三氯硅烷生产尾气回收工艺，首先将生产工序系统中所产生的，夹带有产品、副产品等不凝气的尾气通入到缓冲罐内收集，并在高纯N₂的保护下通入到隔膜式压缩机内，并加压至一定的压力范围内；再将压缩机中经过压缩的气体，排入到冷凝器进行初步回收，本发明提供了一种γ—氯丙基三氯硅烷生产尾气回收工艺，对初次无法进行有效回收的物质，通过连续加成反应，利用氯铂酸水合物和零价铂络合作催化物按混合配比进行使用，对均相硅氢加成反应，提高两反应物的相容性和转化率，同时降低反应过程中的活化能，使得二次处理中含有的废气组分能够被充分的转化。

应用^[5]

γ‑氯丙基三烷氧基硅烷，γ‑氯丙基甲基二烷氧基硅烷和γ‑氯丙基二甲基烷氧基硅烷，都是合成含碳官能团有硅化合物重要中间体，其中对γ‑氯丙基三乙氧基硅烷的开发、生产和研究最多。γ‑氯丙基三乙氧基硅烷是重要的有机硅烷偶联剂中间体，是生产硅烷偶联剂重要的基 础材料。

可用作合成树脂的填料补强剂，可用于改善有机材料和无机材 料表面的粘接性能，提高力学及电气性能，从而保证其产品的耐磨性，抗老化性和柔韧性等性能；在橡胶工业中，可通过引入极性基团以改进 聚氨酯弹性体的强度；还可用于合成具有较低渗透性、滚动阻力及较高弹性、伸长率的硫化橡胶；在军事上可用作防弹实心轮胎；在塑料工业中，可有效地抑制聚氯乙烯(PVC)增塑剂的渗析，使PVC长期保持清洁、卫生；可以用作聚氨酯泡沫塑料的吸收剂，提高泡沫塑料的耐候性；在纺织工业中，可以制成织物处理剂，使织物柔软、具有弹性；并能防止织物发黄，提高织物的染色性能；在印刷工业中，可制成负电性调色剂，用于静电复印、图象显影等方面，已广泛应用于汽车子午线轮胎、玻璃钢工业、各种树脂、印染助剂、精密铸造等行业。

主要参考资料

[1] [中国发明,中国发明授权] CN201310392541.9 一种γ-氯丙基三氯硅烷的合成方法

[2]CN201811489419.2一种γ—氯丙基三氯硅烷生产尾气回收工艺

[3] [中国发明] CN201810324316.4 一种γ-氯丙基三氯硅烷连续化合成方法

[4] [中国实用新型] CN200920282060.1 γ-氯丙基三氯硅烷蒸馏装置

[5]CN201010590854.1一种γ-氯丙基三乙氧基硅烷的生产方法