(氯甲基)三氯硅烷的合成与应用研究

简述

(氯甲基)三氯硅烷又名一氯甲基三氯硅烷，三氯(氯甲基)硅烷，是一种分子式为CH₂Cl₄Si，分子量183.92的有机原料。该物质常温常压下表现为无色透明液体，相对密度为1.47，沸点则为116-117℃。(氯甲基)三氯硅烷是制备α-官能硅烷偶联剂的重要原料，如合成一氯甲基三乙氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷和二氯甲基三乙氧基硅烷等。

合成工艺

常见的(氯甲基)三氯硅烷的生产工艺以气相光氯化间歇生产为主，即以一甲基三氯硅烷为原料，向其均匀通入氯气，在紫外灯照射下反应一定时间生产一氯甲基三氯硅烷。但是，气相光氯化法是在高温下进行的自由基反应，在自由基链增长反应中生成(氯甲基)三氯硅烷之后，需要及时将(氯甲基)三氯硅烷分离，否则继续氯代得到较多副产的二氯甲基三氯硅烷，造成一氯甲基三氯硅烷产率降低，影响经济效益[1]。

基于上述问题考虑，有机化学技术领域报道了一种液相氯化反应制备(氯甲基)三氯硅烷的方法。该方法以过氧化苯甲酰和氯化铁混合物作为催化剂，以甲基三氯硅烷为原料，向其均匀通入氯气，通过控制通氯量，使得甲基三氯硅烷的转化率可达70-80%，(氯甲基)三氯硅烷的选择性明显提高，达到95%，多氯甲基三氯硅烷的总含量<5%。本发明能在较低温度，无光照，或光照不充分的条件下顺利进行，且设备要求简单，降低了反应装置的投入，使其工业化生产更具成本优势[2]。

应用研究

以(氯甲基)三氯硅烷为原料，甲醇，氯仿和石油醚为混合溶剂，在浓盐酸和无水三氯化铁为催化剂的条件下水解缩合可以制备得到八氯甲基笼型倍半硅氧烷(CM-POSS)，热稳定性良好[3]。

以(氯甲基)三氯硅烷和乙炔基溴化镁为原料，经过Grignard偶合反应和还原反应可以制备得到乙炔基封端的氢化超支化聚碳硅烷(EHBP)。通过红外光谱，核磁共振(碳谱，氢谱，硅谱)，差示扫描量热，流变分析和热重分析等方法研究了EHBP聚合物的结构，固化行为以及热性能；采用X射线衍射，拉曼光谱，扫描电镜和高倍透射电镜分析了EHBP聚合物的陶瓷化过程。结果表明，在分子链末端引入Si-H和乙炔基，使EHBP聚合物具有优良的耐热性和耐热氧化性。氮气氛围下EHBP失重5%时的温度(T(d5))为578.8℃，1000℃时的质量保留率为82.3%；空气氛围下T(d5)为549.6℃，1000℃时的质量保留率为69.2%。1600℃下EHBP的裂解产物中存在α-SiC和β-SiC晶体，结晶完善，晶粒分布均匀，晶粒尺寸为15-20nm[4]。

参考文献

[1]张茂勇,马水涛,封海林.一氯甲基三氯硅烷连续生产系统:CN201820427918.8[P].CN208279538U.

[2]靳军,甘俊,刘明锋,等.一种液相氯化反应制备氯甲基三氯硅烷的方法:CN201510040387.8[P].CN104558003B.

[3]沙宝祥,谭军,王华金,等.八氯甲基笼型倍半硅氧烷的合成及表征[J].化工新型材料, 2012, 40(8):3.DOI:10.3969/j.issn.1006-3536.2012.08.030.

[4]葛娟,卢丹,周权,等.乙炔基封端氢化超支化聚碳硅烷的合成,表征及性能[J].功能高分子学报, 2018, 31(4):7.DOI:10.14133/j.cnki.1008-9357.20180130002.