甲基氯硅烷单体生产中副产物的资源化利用

论文摘要

本课题主要研究了二甲基二氯硅烷生产过程中所产生的大量高低沸副产物的资源化利用方法,以及基于离子液体的二甲基二氯硅烷水解方法。为了充分利用副产物中的氯和硅元素,首先将高、低沸物采用甲醇醇解生成氯化氢气体,然后将醇解产物进行水解,回收甲醇,并得到有机硅树脂,硅树脂经处理后与高分子聚合物混炼制备复合材料,以实现较好的环境效益和经济效益。研究工作主要包括三部分。第一部分,副产物的醇解-水解反应,高低沸副产物中都含有活泼的氯元素,能够和醇羟基发生反应放出氯化氢气体,醇解产物经水解反应可回收甲醇同时得到有机硅树脂。利用FT-IR、SEM和TGA技术对有机硅树脂的形貌、结构和组成进行了分析表征。副产物醇解-水解处理工艺较优化的条件为：副产物和甲醇投料质量比1：0.5,反应温度65℃,反应时间2小时。在该条件下,HCl气体的收率35.3%,硅树脂的收率43.2%,甲醇回收率81.5%。第二部分,将水解反应得到的有机硅树脂进行一定的处理并与有机高分子聚合物混合制备复合材料,考查了这种复合材料的力学性能（拉伸强度和冲击强度）并与由SiO2填料制备的复合材料（对比材料）进行了对比。结果表明,经过热处理后的高、低沸物有机硅树脂与PVC混炼模压成型的复合材料,其拉伸强度几乎与SiO2/PVC相同。在断裂伸长率和冲击强度方面,低沸物有机硅树脂/PVC复合材料与SiO2/PVC均很接近,分别达到对比材料的84%和96%,但高沸物有机硅树脂作为填料的效果仍然比较差。有机硅树脂与低密度聚乙烯（LDPE）共混制备的复合材料,其拉伸强度略有降低,但在断裂伸长率和冲击强度方面,其性能远较SiO2差。此外,本课题还进行了二甲基二氯硅烷水解制备环硅氧烷新方法的研究,将二甲基二氯硅烷在离子液体水溶液中水解,制备环硅氧烷并得到氯化氢气体,不产生大量的废盐酸。反应完成后,可通过静置方法方便分离产物和离子液体,分离过程节能,离子液体溶液可循环使用,为清洁生产过程。然而,二甲基二氯硅烷在离子液体水溶液中的水解产物较为复杂,应该进一步优化催化剂来提高产物的选择性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 有机硅单体生产中副产物的组成
• 1.2.1 低沸物的组成
• 1.2.2 高沸物的组成
• 1.2.3 副产物中硅键类型及特性
• 1.3 甲基氯硅烷生产中副产物的处理和利用
• 1.3.1 国外高沸物的处理及利用方法
• 1.3.2 国内高沸物的综合利用方法
• 1.3.3 低沸物的综合利用方法
• 1.3.4 本文研究的目的及意义
• 第二章 甲基氯硅烷副产物的处理
• 2.1 实验原料和试剂
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验原理及方法
• 2.3.1 甲基氯硅烷高沸物的醇解—水解反应的原理
• 2.3.2 醇解—水解反应产物的处理与表征
• 2.4 结果分析与讨论
• 2.4.1 乙醇/甲醇标准曲线
• 2.4.2 时间对醇解反应的影响
• 2.4.3 甲醇/高沸物投料比对醇解反应的影响
• 2.4.4 温度对醇解反应的影响
• 2.4.5 低沸物的处理
• 第三章 有机硅树脂/有机高聚物复合材料的制备与表征
• 3.1 实验原料及试剂
• 3.2 实验设备
• 3.3 有机硅树脂的性能表征
• 3.3.1 有机硅树脂的热稳定性
• 3.3.2 有机硅树脂的形貌分析
• 3.3.3 有机硅树脂的红外光谱分析
• 3.4 实验方法及步骤
• 3.4.1 聚合物复合材料的制备
• 3.4.2 性能测试
• 3.4.3 力学性能的数据处理
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 有机硅填料/PVC复合材料的力学性能
• 3.5.2 热处理有机硅树脂/PVC复合材料的力学性能
• 3.6 有机硅填料/LDPE复合材料的力学性能
• 3.7 结论
• 第四章 二甲基二氯硅烷水解制备环硅氧烷新方法
• 4.1 引言
• 4.2 有机硅氧烷的性质及用途
• 4.3 有机硅氧烷的传统合成方法
• 4.3.1 水解法制取环硅氧烷
• 4.3.2 醇解法制取环硅氧烷
• 4.3.3 二甲基二氯硅烷水解产物的分析及分离提纯
• 4.4 基于离子液体的DMC合成新方法
• 4.4.1 离子液体性质
• 4.4.2 DMC传统合成方法的缺陷
• 4.4.3 DMC新合成方法的可行性与技术路线
• 4.5 离子液体的制备
• 4.6 二甲基二氯硅烷在离子液体水溶液中水解
• 4.6.1 新工艺的原理
• 4.6.2 实验步骤
• 4.6.3 水解产物分析
• 4.7 结果与讨论
• 4.7.1 二甲基二氯硅烷水解物组分的定性分析
• 4.7.2 二甲基二氯硅烷水解因素的影响
• 4.8 结论
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介