[发明专利]一种有机聚硅氮烷及其规模化生产方法

说明书

本发明涉及一种有机聚硅氮烷及其规模化生产方法，属于一种有机聚硅氮烷合成技术领域。所述生产方法，包括如下步骤：步骤一将硅烷单体、有机溶剂加入反应釜中，然后将反应釜的温度降至15℃以下，在保护气氛下，将胺滴加至反应釜内，滴加完毕后，继续于搅拌下回流反应，获得反应后液；步骤二在保护气氛下，对步骤一所得反应后液进行过滤，过滤所得液体在保护气氛下经减压蒸馏处理，得到聚硅氮烷。本发明工艺简单，安全系数高，适合规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种有机聚硅氮烷及其规模化生产方法，属于有机聚氮硅烷合成技术领域。

技术背景

聚硅氮烷性能优异，硅氮键夹角小，分子键张力大，因而分子链不易成环，在分子聚合反应过程中不易发生回咬、重排等副反应，热温定性好，通过改变硅原子或氮原子取代基可以设计成特性功能的聚硅氮烷。

聚硅氮烷既可用应用于制备陶瓷涂层、陶瓷纤维、纳米材料、磁性陶瓷，还可用于制备陶瓷基复合材料(CMC)、超高温材料、大块陶瓷、催化剂、多孔材料、锂电池阳极、3D打印材料，还可用作陶瓷的粘接剂、电脑芯片的多层连接等。

然而其应用并不多，主要原因，目前合成的聚硅氮烷相对活泼，主要合成方法为由氨气或液氨与硅烷单体反应获得，所得产物平均分子量较低，聚硅氮烷以二元环，四元环结构或线型低聚物形式存在，耐热性能普遍较差，具有较高的反应活性、易与水、极性化合物、氧气等发生化学反应，因而保存与运输都非常困难。

另外，以氨气或液氨为原料，通过氨解反应形成聚硅氮烷，在反应过程中还有如下问题，以至于不适合进行大规模生产：1)易造成氨气管道和尾气管道的堵塞，反应不充分或安全隐患；2)反应产物提纯困难，过滤后的滤液在静置过程中，持续的有盐析出,而如果在过滤后的反应液中加有机胺，使溶解的盐被析出，则会产生新分子结构的聚硅氮烷，影响产物的纯度；3)合成收率低，因为大部分产物以盐酸盐的形式存在固体中。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机聚硅氮烷及其规模化生产方法，所述生产方法，简单可控，安全系数高，所得有机聚硅氮烷陶瓷收率高、产物稳定性好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，

本发明一种有机聚硅氮烷的规模化生产方法，包括如下步骤：

步骤一

将硅烷单体、有机溶剂加入反应釜中，然后将反应釜的温度降至15℃以下，在保护气氛下，将胺滴加至反应釜内，滴加完毕后，继续于搅拌下回流反应，获得反应后液；

步骤二

在保护气氛下，对步骤一所得反应后液进行过滤，过滤所得液体在保护气氛下经减压蒸馏处理，得到聚硅氮烷。

在本发明中，保护气氛优选为氮气，在实际操作过程中，先将整个反应体系进行抽真空至-0.09-0.1MPa，然后将硅烷单体、有机溶剂吸入反应釜中，而将胺吸入高位槽中，然后进行氮气置换后，反应釜的温度降至15℃以下，再将胺滴加至反应釜内。氮气置换达到反应体系内含氧量＜0.5％，其中置换用氮气纯度为99.999％。

优选的方案，所述硅烷单体选自二氯硅烷、一甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷中的至少一种。

优选的方案，所述有机溶剂选自甲苯、正己烷、二甲苯中的至少一种。在本发明中，有机溶剂的纯度≥99.8％。

优选的方案，所述有机溶剂的加入量为硅烷单体体积的6～15倍。

在本发明中，有机溶剂的多少，将对反应的进行有一定的影响，若溶剂加入量过少，随着反应的进行，产生的固体副产物在溶液体系中的体积占比过多，将影响搅拌，反应不充分，对后期过滤和产品纯度均有不利影响；溶剂加入量过多，反应浓度过低，在相同反应温度和时间内，反应不彻底。