一種制備丙基硅酸鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備丙基硅酸鹽的方法，該方法包括：（1）將丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合進行水解反應，反應完畢，過濾上層得到丙基硅酸顆粒，所述丙基三氯硅烷、水與鈉型陽離子交換樹脂的用量的重量比為1：2-7：2-5，所述水解反應的溫度為20-70℃；（2）將步驟（1）得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為5-8；（3）將步驟（2）洗滌后得到的丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀進行接觸反應，過濾得含量為25-50%的丙基硅酸鹽溶液；所述丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀的重量比為1：0.5-1：0.5-1.5；所述接觸反應的條件包括：反應溫度為90-120℃，反應時間為0.5-2小時。本發(fā)明的方法產(chǎn)品收率高、生產(chǎn)效率高、環(huán)保特別利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種制備丙基硅酸鹽的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及有機硅酸鹽制備方法，具體地，涉及一種制備丙基硅酸鹽的方法。
【背景技術】
[0002]有機硅酸鹽作為建筑材料防水劑，以其優(yōu)異的防水性、耐酸堿、耐高溫以及價格便宜等優(yōu)點，引起了人們的廣泛關注。
[0003]目前，使用比較普遍的有機硅酸鹽防水劑是甲基硅酸鈉，然而隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展以及環(huán)境等因素的變化，也對防水劑的防水劑性能提出了更高的要求。丙基硅酸鹽由于其防水性能優(yōu)于甲基硅酸鹽從而引起了人們的關注。
[0004]CN102633826A公開了一種利用丙基三氯硅烷制備丙基硅酸鹽水溶液的方法，該方法包括將硅烷副產(chǎn)物丙基三氯硅烷與自來水在一定的條件下水解縮合制成聚丙基硅氧烷微粒，將微粒再經(jīng)水洗、浸泡脫酸，然后在一定的條件下與堿的水溶液反應制成丙基硅酸鹽的水溶液成品。但是，該方法反應時間較長、產(chǎn)品收率僅有60%左右，并且采用丙基三氯硅烷直接水解容易聚合導致與反應容器發(fā)生交聯(lián)，水解產(chǎn)物分離困難，無法工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]CN103408575A公開了一種丙基硅酸鹽防水劑的制備方法，該方法利用丙基三氯硅烷，按摩爾比1:3~5和甲醇反應制得丙基三甲氧基硅烷，然后丙基三甲氧基硅烷在水解得到丙基硅醇，丙基硅醇再在甲醇的抑制保護下與強堿反應制備得到丙基硅酸鹽水溶液型防水劑。但是，該方法需要使用大量的甲醇，一方面需要增加脫除甲醇的步驟，另一方面，使用甲醇也會對操作者的健康產(chǎn)生不利影響。另外，少量甲醇在防水劑中殘留也導致產(chǎn)品不環(huán)保。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的制備丙基硅酸鹽方法中產(chǎn)品收率低、生產(chǎn)效率低以及丙基三氯硅烷直接水解易與反應容器發(fā)生交聯(lián)而無法工業(yè)化生產(chǎn)的缺陷，提供一種產(chǎn)品收率高、生產(chǎn)效率高、環(huán)保且利于工業(yè)化生產(chǎn)的制備丙基硅酸鹽的方法。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明人通過大量研究發(fā)現(xiàn)，將丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合進行水解反應，能夠使丙基三氯硅烷穩(wěn)定水解成丙基硅酸顆粒，有效避免了丙基三氯硅烷直接水解發(fā)生聚合與反應容器交聯(lián)，并且，該方法還使得丙基三氯硅烷的水解更加充分。另外，鈉型陽離子交換樹脂反應后轉(zhuǎn)變成氫型陽離子交換樹脂沉于反應液下層，易于分離，分離后直接用于離子交換法的硅溶膠生產(chǎn)，而硅溶膠生產(chǎn)后又得到鈉型陽離子交換樹月旨，形成一個無固體廢渣排放的綠色循環(huán)工藝。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種制備丙基硅酸鹽的方法，該方法包括以下步驟:
(I)將丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合進行水解反應，反應完畢，過濾上層得到丙基硅酸顆粒，其中，所述丙基三氯硅烷、水與鈉型陽離子交換樹脂的用量的重量比為1:3-7:3-5，所述水解反應的溫度為20-70°C ； (2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為5-8;
(3)將步驟(2)洗滌后得到的丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀進行接觸反應，過濾得含量為30-50%的丙基硅酸鹽溶液；其中，所述丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀的重量比為1:1-2:1-1.5 ;所述接觸反應的條件包括:反應溫度為90-120°C，反應時間為0.5-2小時。
[0009]在本發(fā)明中，步驟(I)水解反應在20_70°C下反應至丙基三氯硅烷完全反應，例如水解反應的時間可以為15-30分鐘。所述丙基三氯硅烷的反應是否完全可以通過常規(guī)的反應監(jiān)控方法確定，例如薄層色譜法(TLC)、氣相色譜法(GC)、液相色譜法(LC或HPLC)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)等方法。步驟(I)反應完畢，反應液分層，上層為丙基硅酸顆粒，下層為離子交換樹脂，余下為氯化鈉水溶液。將上層分離得到的丙基硅酸顆粒進行步驟(2)的洗滌。下層分離得到的離子交換樹脂可以直接用于離子交換法的硅溶膠生產(chǎn)，其中，氫型陽離子離子交換樹脂可以通過該過程轉(zhuǎn)變成鈉型陽離子交換樹脂，然后循環(huán)用于本發(fā)明的步驟(I)的丙基硅酸的生產(chǎn)。分離丙基硅酸顆粒和離子交換樹脂后余下的氯化鈉水溶液可以直接或折合成純水量循環(huán)用于步驟(I)中水解反應后累積到一定的濃度后供給給氯堿廠用于電解，例如氯化鈉質(zhì)量濃度可以累積到20%以上，從而實現(xiàn)本發(fā)明的無廢水排放。
[0010]在本發(fā)明中，所述鈉型陽離子交換樹脂可以為本領域常規(guī)使用的鈉型陽離子交換樹脂，例如可以為苯乙烯-二乙烯苯共聚體上帶有磺酸根的陽離子交換樹脂，作為市售品可以為001 X7,001X8,001 X 10等鈉型陽離子交換樹脂。
[0011 ] 在本發(fā)明中，優(yōu)選地，在步驟(I)中，所述丙基三氯硅烷、水與鈉型陽離子交換樹脂的用量的重量比為1:3-5:3-4，所述水解反應的溫度為45-65°C。
[0012]在本發(fā)明中，對于步驟(I)中丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合的過程并沒有特別的限定，例如可以為同時/分別將丙基三氯硅烷、水和鈉型陽離子交換樹脂加入到反應容器中進行混合。為了使得丙基三氯硅烷水解更加充分，優(yōu)選地，在步驟(I)中，將丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合的過程為:先將水與鈉型陽離子交換樹脂混合，再將丙基三氯硅烷滴加到水與鈉型陽離子交換樹脂混合得到的混合物中。所述混合的方法可以為本領域常規(guī)使用的方法，例如機械攪拌混合、磁力攪拌混合等?？捎糜诨旌虾头磻姆磻萜骺梢詾楸绢I域常規(guī)使用的容器例如燒杯、燒瓶、反應釜等。優(yōu)選情況下，所述容器為多口燒瓶，例如三口燒瓶、四口燒瓶等。所述多口燒瓶可以根據(jù)需要裝置攪拌、溫度計、冷凝管、恒壓滴液漏斗等。所述多口燒瓶的容量可以根據(jù)實際生產(chǎn)投料量需要選擇。
[0013]本發(fā)明的發(fā)明人通過研究還發(fā)現(xiàn)，丙基硅酸的顆粒大小會影響步驟(3)中丙基硅酸與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀的接觸反應，丙基硅酸的顆粒太大，則使接觸反應不充分，致使反應時間過長，生產(chǎn)效率低；丙基硅酸顆粒過小，則小顆粒容易團聚，丙基硅酸顆粒分散性差，也會導致反應時間長的問題。發(fā)明人通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)丙基三氯的滴加條件可以控制丙基硅酸顆粒的大小范圍，進而促進反應的充分進行以及提高反應的效率。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述丙基三氯硅烷的滴加時間為1-3小時，該條件使得反應得到丙基娃酸顆粒的平均粒徑為1-5_。
[0014]進一步優(yōu)選地，所述丙基三氯硅烷的滴加時間為1.5-2.5小時，該條件使得反應得到丙基硅酸顆粒的平均粒徑為2-4_。所述丙基三氯硅烷的滴加方法可以為本領域常規(guī)使用的方法，例如恒壓滴液漏斗滴加、注射器注射滴加等。所述丙基三氯硅烷的滴加溫度可以與水解反應的溫度相同或不相同，優(yōu)選情況下，所述丙基三氯硅烷的滴加溫度與水解反應的溫度相同。
[0015]在本發(fā)明中，優(yōu)選地，丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂的水解反應、丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀的接觸反應以及各種物料的混合在攪拌下進行，所述攪拌的方法可以為機械攪拌、磁力攪拌等。
[0016]本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，丙基硅酸顆粒的pH可以影響步驟(3)的接觸反應，最終影響丙基硅酸鹽的防水效果，因此，為了得到更好防水效果的丙基硅酸鹽，優(yōu)選情況下，在步驟(2)中，將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6-8。洗滌后得到的丙基硅酸顆粒可以含有30-60%重量％的水分，可以不經(jīng)過其它處理直接用于步驟(3)的接觸反應。對于所述洗滌的方法并沒有特別的限定，例如可以為使用水對丙基硅酸顆粒進行淋洗或者浸泡的方法。所述PH可以通過pH試紙或者校正過的pH計進行測定。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點在于:(1)丙基硅酸鹽生產(chǎn)的全過程采用水為溶劑，更加環(huán)保；(2)丙基三氯硅烷水解過程加入鈉型陽離子交換樹脂，避免了與反應容器的聚合交聯(lián)，解決了工業(yè)化生產(chǎn)的問題；(3)丙基三氯硅烷水解過程反應更快且反應更加充分，所得丙基硅酸顆粒大小適中與堿反應更快且更加充分。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:(1)反應收率明顯提高，收率達到79%以上；
(2)丙基硅酸鹽生產(chǎn)效率更高，整體反應2-3小時即可完成。
[0019]本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0020]以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0021]以下實施例中:
鈉型陽離子交換樹脂為購于浙江爭光實業(yè)股份有限公司的001X8鈉型陽離子交換樹脂。
[0022]丙基硅酸顆粒的平均粒徑通過游標卡尺在常溫下對同一樣品取20個顆粒進行粒徑測試然后取平均得到。
[0023]實施例1
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.1mm的丙基硅酸顆粒。
[0024](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到64g丙基硅酸顆粒。
[0025](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、32g水和50g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為45%的丙基硅酸鈉溶液，收率為82.5%。
[0026]實施例2
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將300g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為65°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為1.5小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為4_的丙基硅酸顆粒。
[0027](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為8，得到78g丙基硅酸顆粒。
[0028](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、63g水和78g氫氧化鉀加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，100°c下反應I小時，過濾得含量為30%的丙基硅酸鉀溶液，收率為81.9%ο
[0029]實施例3
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將500g水和350g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為45°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2.5小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為2_的丙基硅酸顆粒。
[0030](2)將步驟(I)洗滌得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為5，得到74g丙基硅酸顆粒。
[0031](3)將步驟(2)得到的丙基硅酸顆粒、74g水和90g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，115°C下反應1.5小時，過濾得含量為27%的丙基硅酸鈉溶液，收率為81.6%ο
[0032]對比例I
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾分離反應產(chǎn)物。
[0033](2)將步驟(I)得到的反應產(chǎn)物用水洗滌至pH為6，得到88g反應產(chǎn)物。
[0034](3)將步驟(2)洗滌得到的反應產(chǎn)物、44g水和70g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為18%的丙基硅酸鈉溶液，收率為45.5%。
[0035]在實施例1-3中，步驟(I)水解反應得到大小均勻的丙基硅酸顆粒，易于分離，最后得到丙基硅酸鈉的收率也達到了 81.6%以上；而在對比例I中，步驟(I)丙基三氯硅烷水解產(chǎn)物大小不規(guī)則且與燒瓶交聯(lián)嚴重，分離十分困難，最后得到的丙基硅酸鈉的收率也只有 45.5%ο
[0036]實施例4
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將700g水和200g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為70°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3_的丙基硅酸顆粒。
[0037](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到67g丙基硅酸顆粒。
[0038](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、34g水和53g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，90°C下反應0.8小時，過濾得含量為41%的丙基硅酸鈉溶液，收率為79.1%。
[0039]實施例5
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將200g水和500g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為20°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為2.9mm的丙基硅酸顆粒。
[0040](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到69g丙基硅酸顆粒。[0041 ] (3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、32g水和50g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，120°C下反應0.5小時，過濾得含量為42%的丙基硅酸鈉溶液，收率為79.5%。
[0042]對比例2
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將10g水和50g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.1mm的丙基硅酸顆粒。
[0043](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到68g丙基硅酸顆粒。
[0044](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、34g水和54g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為36%的丙基硅酸鈉溶液，收率為69.4%。
[0045]對比例3
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將150g水和650g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.0mm的丙基硅酸顆粒。
[0046](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到60g丙基硅酸顆粒。
[0047](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、30g水和48g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為42%的丙基硅酸鈉溶液，收率為73.7%。
[0048]在對比例2中，步驟(I)所得產(chǎn)物出現(xiàn)了少量的交聯(lián)現(xiàn)象，通過實施例1-5與對比例2、對比例3的對比可以看出，在本發(fā)明中，當丙基三氯硅烷、水與鈉型陽離子交換樹脂的用量的重量比為1:2-7:2-5時，能夠取得很好的收率，均達到79%以上。
[0049]實施例6
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為I小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為5_的丙基硅酸顆粒。
[0050] (2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到72g丙基硅酸顆粒。[0051 ] (3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、36g水和57g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為39%的丙基硅酸鈉溶液，收率為80.9%。
[0052]實施例7
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為3小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為1_的丙基硅酸顆粒。
[0053](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到71g丙基硅酸顆粒。
[0054](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、35g水和56g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為40%的丙基硅酸鈉溶液，收率為81.1%。
[0055]實施例8
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將10g丙基三氯硅烷、400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為18mm的丙基硅酸顆粒。
[0056](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到78g丙基硅酸顆粒。
[0057](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、39g水和62g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為35%的丙基硅酸鈉溶液，收率為78.7%。
[0058]通過實施例1和實施例6-8可以看出，通過控制丙基三氯硅烷的滴加時間可以調(diào)整得到丙基硅酸顆粒的大小，當?shù)玫奖杷犷w粒的平均粒徑為1_5_時，有利于后續(xù)反應進行，提高反應效率，反應收率也達到80.9%以上。
[0059]對比例4
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為90°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.1mm的丙基硅酸顆粒。
[0060](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到65g丙基硅酸顆粒。[0061 ] (3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、32g水和50g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為39%的丙基硅酸鈉溶液，收率為71.1%。
[0062] 對比例5 (I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為10°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.1mm的丙基硅酸顆粒。
[0063](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到62g丙基硅酸顆粒。
[0064](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、32g水和50g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，110°c下反應0.8小時，過濾得含量為39%的丙基硅酸鈉溶液，收率為70.9%。
[0065]在實施例1-5中，步驟(I)的水解溫度在20_70°C時，水解效率高并且穩(wěn)定性好，而在對比例4-5中，水解溫度過低則反應過慢，反應效率低，水解溫度過高則開始發(fā)生部分聚合交聯(lián)，穩(wěn)定性降低。
[0066]對比例6
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.1mm的丙基硅酸顆粒。
[0067](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到71g丙基硅酸顆粒。
[0068](3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、36g水和57g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，70°C下反應0.8小時，過濾得含量為34%的丙基硅酸鈉溶液，收率為70.5%。
[0069]對比例7
(I)在100ml的四口燒瓶上裝置有攪拌、溫度計、冷凝管和恒壓滴液漏斗中，攪拌下，將400g水和400g鈉型陽離子交換樹脂加入到四口燒瓶中，控制溫度為55°C，然后將10g丙基三氯硅烷加入到恒壓滴液漏斗中滴入四口燒瓶中進行水解反應，丙基三氯硅烷的滴加時間為2小時，滴加完畢保持溫度繼續(xù)反應15分鐘，過濾反應液上層得到平均粒徑為3.1mm的丙基硅酸顆粒。
[0070](2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為6，得到66g丙基硅酸顆粒。[0071 ] (3)將步驟(2)洗滌得到的丙基硅酸顆粒、33g水和52g氫氧化鈉加入到裝置有攪拌、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，140°C下反應0.8小時，過濾得含量為39%的丙基硅酸鈉溶液，收率為73%。
[0072]通過將實施例1-10與對比例5-6進行對比發(fā)現(xiàn)，步驟(3)接觸溫度在90-120°C時，反應穩(wěn)定且反應效率高。而當溫度過低時，反應效率降低拖長生產(chǎn)節(jié)奏，并且溫度過高也導致其它副反應的發(fā)生，使得產(chǎn)物收率降低，同時，溫度的升高對反應的設備等要求也越尚O
[0073]此外，本發(fā)明提供的方法步驟(I)分離得到的陽離子交換樹脂能夠直接用于硅溶膠的生產(chǎn)并重新得到鈉型陽離子交換樹脂用于步驟(I)的循環(huán)使用，分離固體余下的氯化鈉溶液可以用于步驟(I)的水解反應或供給給氯堿廠用于電解，保證了本發(fā)明的方法成為一種無固體廢渣、無廢水排放的綠色工藝。
[0074]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0075]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0076]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權項】
1.一種制備丙基硅酸鹽的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合進行水解反應，反應完畢，過濾上層得到丙基硅酸顆粒，其中，所述丙基三氯硅烷、水與鈉型陽離子交換樹脂的用量的重量比為1:2-7:2-5，所述水解反應的溫度為20-70°C ； (2)將步驟(I)得到的丙基硅酸顆粒用水洗滌至pH為5-8; (3)將步驟(2)洗滌后得到的丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀進行接觸反應，過濾得含量為25-50%的丙基硅酸鹽溶液；其中，所述丙基硅酸顆粒與水和氫氧化鈉/氫氧化鉀的重量比為1:0.5-1:0.5-1.5 ;所述接觸反應的條件包括:反應溫度為90-120 °C，反應時間為0.5-2小時。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，將丙基三氯硅烷與水和鈉型陽離子交換樹脂混合的過程為:先將水與鈉型陽離子交換樹脂混合，再將丙基三氯硅烷滴加到水與鈉型陽離子交換樹脂混合的混合物中；所述丙基三氯硅烷的滴加時間為1-3小時。3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述丙基三氯硅烷的滴加時間為1.5-2.5小時。4.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述丙基三氯硅烷、水與鈉型陽咼子交換樹脂的用量的重量比為1:3_5:3_4。5.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述水解反應的溫度為 45-65 °C。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述反應溫度為100-115。。。
【文檔編號】C07F7/08GK105985366SQ201510040861
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月27日
【發(fā)明人】齊官軍, 葉科文, 田丹, 李明生, 甘高翔
【申請人】景德鎮(zhèn)宏柏化學科技有限公司