氯二甲基-3,3,3-三氟丙基硅烷的合成研究

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氟橡胶因具有优良的耐油、耐溶剂、耐高温,以及耐化学品腐蚀等特性,因此在众多领域得到广泛应用。但传统氟橡胶耐低温性能较差,温度过低易发生脆裂,若在氟橡胶合成的过程中,添加一种氟硅单体,能使氟橡胶耐低温性能得到提升。本文采用硅氢加成法,在均相催化剂和负载型催化剂作用下,研究了新型氟硅橡胶单体氯二甲基-3,3,3-三氟丙基硅烷的合成方法。首先,对均相条件下的催化反应进行探究,得到最佳工艺条件:铂含量1.02×10-5mol·g-1,三氟丙烯与二甲基一氯硅烷摩尔比1.2:1.0,反应温度120℃。研究了在H2PtCl6溶液中添加助剂能够改善催化性能,胺类配体效果优于膦类配体,其中三乙胺效果最好,氯铂酸与三乙胺最佳摩尔比为1:0.9。其次,对γ-Al2O3负载氯铂酸制备过程及多相体系工艺条件进行优化,得到最佳的制备条件:采用浸渍-液相还原法制备催化剂;添加竞争吸附剂C2H2O4,用量为n(C2H2O4):n(H2PtCl6)=20:1,浸渍时间4h;添加HCHO作为还原剂,还原反应pH=8~9,n(HCHO):n(H2PtCl6)=70:1;铂负载率3.0%,焙烧温度550℃,焙烧时间4h;催化剂用量0.817×10-5mol·g-1,三氟丙烯与二甲基一氯硅烷摩尔比1.3:1.0,反应温度120℃。同均相催化体系相比,非均相体系下制备目标产物效果更优。最后,在动力学参数基础上,使用AspenPlus软件模拟在指定生产能力下,不同工况与反应器体积的关系。结果表明,当二甲基一氯硅烷进料摩尔流率为132mol/hr、三氟丙烯与二甲基一氯硅烷摩尔比1.0:1.0、反应温度为398.15K时,反应器体积最经济。
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