使用氧化锌助催化剂生产甲基氯硅烷的催化剂制造技术

本发明专利技术提供了可以用来促进二甲基氯硅烷形成的催化剂。其中氧化铜和氧化锌紧密接触并且形成附聚颗粒的催化剂允许有选择地增加二甲基氯硅烷的生产。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产甲基氯硅烷的催化剂的领域。
技术介绍
甲基氯硅烷因为它们的很多用途而众所周知，这些用途包括在生产聚硅氧烷和其它可以使用于涂敷例如二氧化钛涂层的材料中作为原材料，例如，可以被结合到例如塑料的材料中。一种特别有用的甲基氯硅烷是二甲基二氯硅烷，其使用于包括制备油和橡胶的很多工业生产过程中。这些材料是例如硅酮生产中的有用原材料。用于生产甲基氯硅烷的方法对本领域的技术人员来说是公知的。例如，在美国专利4,645,851的
技术介绍
中所描述的，按照“直接合成”或者“Rochow合成”方法，甲基氯硅烷可以通过在铜催化剂的存在下使氯甲烷与固体硅反应直接生产。用于生产二甲基氯硅烷的反应总结于下面的式I中式I然而，在大多数工业生产过程中，氯甲烷与硅的反应还将生产出(CH3)SiCl3、(CH3)3SiCl、CH3HSiCl2、(CH3)2HSiCl和其它分子种类。如上面所记载的，在甲基氯硅烷的形成中，人们可以使用铜作为催化剂。人们还可以使用其它物质例如锌、卤化锌、铝、锡、锰、镍、银、钴和氯化钾来促进甲基氯硅烷的形成。已经证明，当锌与铜结合使用的时候，锌是形成甲基氯硅烷的特别有用的助催化剂。然而，虽然锌是有效的助催化剂，但是它的使用具有大量的缺点。第一，通常很难提供一致量的锌。这降低了该系统的操作性。第二，已知的方法通常受到放热引起的温度尖峰。第三，在这些方法中反应温度经常不稳定。第四，大多数使用锌的方法在惰性气体、如氮气的存在下将其注入，这稀释了氯甲烷反应物。第五，用于加入锌的分离方法是必要的，这增加了该方法的成本。第六，已知的使用锌的催化剂具有不希望的流化性能。第七，这些催化剂对于二甲基二氯硅烷具有不希望的低水平的选择性。第八，由于反应的进行，很难保持希望水平的选择性。第九，因为金属锌与一些其它的锌化合物可能与氯甲烷和氧化铜反应引起非常的放热反应，所以以一定形式加入锌可能造成安全问题。这样，仍然存在开发更好的方法来使二甲基二氯硅烷的形成最优化的需要。本专利技术提供了一个方案，包括改进二甲基二氯硅烷形成的选择性，并且制备其中氧化铜和氧化锌在附聚颗粒中紧密接触的催化剂。
技术实现思路
本专利技术涉及用于生产甲基氯硅烷的催化剂、用于制备该催化剂的方法以及使用该催化剂的方法。该催化剂是以氧化锌分散于整个氧化铜材料中并且附聚到该材料的氧化铜颗粒上的方式制备的。通过在氧化铜材料中分散该锌助催化剂，随着氧化铜分散到硅原料上，该锌助催化剂可以以连续控制的方式将释放反应器中。相应地，在一个实施方案中，本专利技术涉及由附聚颗粒构成的催化剂，其中所述的附聚颗粒是由氧化锌和氧化铜构成的。该催化剂可以用来形成二甲基二氯硅烷。在第二个实施方案中，本专利技术涉及用于制备由附聚颗粒构成的催化剂的方法，所述的方法包括附聚氧化锌和氧化铜以形成附聚颗粒。该制备方法有助于减少因为淘析而从反应器中的锌的损失。在第三个实施方案中，本专利技术涉及另外一种用于制备催化剂的方法。该方法包括以下步骤(a)氧化和研磨水雾化的铜粒以形成氧化的和研磨的水雾化粒子；(b)使氧化的和研磨的水雾化粒子与氧化锌粉末共混和掺杂以形成共混和掺杂的产物；(c)氧化该共混和掺杂的产品以形成附聚颗粒，其中所述的附聚颗粒包含紧密混合的氧化锌相和氧化铜相；以及(d)用金属铜研磨所述的附聚颗粒来制造催化剂。本专利技术提供了在二甲基二氯硅烷形成中的改进方法。根据本专利技术，在损害剩余物的选择性的情况下，可以提高二甲基二氯硅烷的选择性。这最小化了已知的用于制备二甲基氯硅烷的方法在蒸馏后产生了含有材料例如二硅烷的残留物并且这些材料与催化剂相对抗的问题。这样，本专利技术的催化剂降低了二硅烷产物的选择性。另外，当这些催化剂是通过过热附聚氧化锌和氧化铜，然后用元素铜高能研磨该产物而形成的时候，这些催化剂在更加有效地利用硅的同时，保持了对二甲基二氯硅烷较高的选择性。为了更好地理解本专利技术，与其它的另外的实施方案一起，结合实施例进行了下面的描述，本专利技术的范围阐述于所附的权利要求书中。附图说明图1A和1B是在实施例1的条件下增加的二甲基二氯硅烷选择性以及增加的残留物选择性与所消耗的硅的百分数相对照的图示。图2A和2B是在实施例2的条件下增加的二甲基二氯硅烷选择性以及增加的残留物选择性与所消耗的硅的百分数相对照的图示。图3A和3B是在实施例3的条件下增加的二甲基二氯硅烷选择性以及增加的残留物选择性与所消耗的硅的百分数相对照的图示。图4A和4B是在实施例4的条件下增加的二甲基二氯硅烷选择性以及增加的残留物选择性与所消耗的硅的百分数相对照的图示。具体实施例方式本专利技术涉及改进甲基氯硅烷的生产。通过使用本文中所描述的催化剂以及用于形成该催化剂的方法，人们能够比根据已知的生产它们的方法更加有效地生产甲基氯硅烷。本公开内容不打算论述催化剂或者甲基氯硅烷的生产。读者可以参考适当的可以得到的该领域的文章和其它材料来得到与实施本专利技术的任何方面相关的另外的并且详细的背景信息。根据一个实施方案，本专利技术提供了由附聚颗粒构成的催化剂，其中所述的附聚颗粒包括氧化锌和氧化铜。优选，所述的附聚颗粒具有少于20微米的尺寸并且具有0.5-8m2/g的表面积。本文中所使用的措词“附聚颗粒”是指虽然相互之间没有共价键合，但是由于分子间作用力而保持结合的颗粒，其相似于部分烧结的陶瓷中的互锁颗粒。根据本专利技术所使用的氧化锌可以通过现在已知的或者为本领域的技术人员所知的，并且其将因为对本专利技术有用而被知道的任何方法形成。作为选择，其可以通过商业卖主例如U.S.Zinc或者ZincCorporation of America获得。本申请中所使用的措词“氧化铜”是指含有由氧化正铜和/或氧化亚铜构成部分的铜。优选，使用于本专利技术的氧化铜将同时含有氧化正铜和氧化亚铜。根据本专利技术所使用的氧化铜可以通过本领域技术人员现在已知的或者将要知道的以及通过阅读该公开内容将认为其适合与本专利技术相结合的任何方法生产。本专利技术的催化剂还将优选包含元素铜。该元素铜可以通过本领域技术人员现在已知的或者将要知道的以及通过阅读该公开内容将认为其适合与本专利技术相结合的任何方法生产，或者其可以从商业卖主那里获得。元素铜高度分散于附聚颗粒的整个表面上并且可以通过例如压制到那些颗粒中并且通过机械力保持而与附聚颗粒结合。例如，通过使用高能研磨，人们可以在该颗粒上涂覆薄的铜层。总体上，来自元素铜、氧化正铜和氧化亚铜的铜被称为“总的铜成分”。优选，该催化剂中氧化锌与总的铜成分的重量比例是0.01∶1-0.65∶1。基于该催化剂将要用于的应用，本领域的技术人员将可以容易地确定更加优选的范围。例如，当在一个特定的只有铜和锌的单一输送体系中，氧化锌与总铜成分的重量比更优选为0.01∶1-0.25∶1；并且最优选0.01∶1-0.12∶1。然而，如果人们将在两面进料系统中使用本专利技术的催化剂，则该催化剂的氧化锌与总铜成分的重量比优选为0.40∶1-0.65∶1。依据反应器的结构和生产商的工艺混合水平，甲基氯硅烷的生产者可以通过以至少三种不同方式使用该催化剂来选择利用本专利技术。根据第一种方式，生产者将硅和附聚的ZnO-CuxO催化剂预混合在一起，将该粉末混合物注入反应器中并且在氯甲烷下开始对其加热，来流化该床并且引发该反应。这种操作方式是分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括附聚颗粒的催化剂，其中所述附聚颗粒包括氧化锌和氧化铜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克克罗默巴尔，托马斯马修墨菲，迈克尔格伦威廉斯，
申请(专利权)人：SCM金属制品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]