JPH02237601A - アルコキシシラン中の塩素含有物質の除去法 - Google Patents

アルコキシシラン中の塩素含有物質の除去法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、アルコキシシラン中の塩素の除去法に関し、
さらに詳しくは、塩素を含有するアルコキシシランを、
塩基性陰イオン交換樹脂と接触させて、アルコキシシラ
ン中の塩素を除去する方法に関する。
発明の技術的背景ならびにその問題点 アルコキシシランの工業的製造方法としては、下記のよ
うな方法が知られている。
(1)クロロシラン類とアルコール類とを反応させて、
アルコキシシランを製造する方法。
H  S i B   +(4−n)ROH −n  
  4−n H   St(OR)4−n +(4−n)HC#n (nはO〜3の整数) (2)金属硅素とアルコール類とを塩化銅などの銅系触
媒の存在下に反応させて、アルコキシシランを製造する
方法。
すなわち、上記の製造方法(1)にて製造したアルコキ
シシラン中には、副生じた塩化水素および未反応物であ
るクロロシランなどの加水分解性塩素に起因する不純物
、そしてアルコール類と塩化水素との反応生成物である
アルキルク口ライドなどの非加水分解性塩素に起因する
不純物が含有されている。また、上記製造方法(2)に
て製造したアルコキシシラン中にも、製造方法(1)で
製造したアルコキシシランと同様に、塩化銅の加水分解
生成物である塩化水素、そしてアルコール類と塩化水素
との反応生成物であるアルキルクロライドなどが含有さ
れている。
このようなアルコキシシランは、シランカップリング剤
あるいは合成石英などの原料として用いられる有用な化
合物であるが、原料であるアルコキシシラン中に、上記
の塩素に起因する不純物が含まれると、電気・電子分野
などの最終製品にも堝素に起因する不純物が含有され、
従って、製品の絶縁性が低下するため、これらの製品を
電気・電子分野へ応用するのが困難となる。
このため、アルコキシシラン中の塩素を安価にかつ効率
よく、除去しうる方法の出現が強く望まれている。
ところで従来、アルコキシシラン中の塩素の除去方法と
して、以下のような方法が開示されている。
(イ)クロロシラン類とアルコール類とを反応させてア
ルコキシシランを製造する際一に、ビリジン、アニリン
類、アミン類、アンモニアまたはナトリウムアルコラー
トなどの塩基性化合物の共存下に反応を行ない、生成す
る塩化水素を除去する方法(オルガノシリコン コンバ
ウンズ(Organosil1con Compoun
ds)  288 〜293頁、1960年、Butt
erworths Publ1catlons Llm
ited)。
(口)メチルトリメトキシシラン中の塩素不純物を金属
ナトリウムを用いて除去する方法(ジャーナル オブ 
オルガノメタリック ケミストリー( J.Organ
oa+etal.Chem.). .第265巻、19
84年、135〜139頁)。
(ハ)アルコキシシラン中の塩素不純物を除去するに際
して、アルコキシシランを酸性白土または金属ハロゲン
化物の存在下に加熱処理を行なう工程、中和剤で中和す
る工程および中和塩を除去する工程を含むアルコキシシ
ランの精製方法(特開昭82−114992号公報)な
どである。
しかしながら上記に開示されたアルコキシシラン中の塩
素の除去方法では、以下のような問題点があった。すな
わち、クロロシラン類とアルコール類とを反応させてア
ルコキシシランを製造する際に、ナトリウムアルコラー
トなどの塩基性化合物を共存させる方法では、本発明者
らが再試験した結果、アルコキシヒドロシランの不均化
反応を実質的に防ぎながら、生成するアルコキシシラン
中の塩素濃度をある一定レベル、たとえば10重量pp
m程度以下にすることが極めて困難であることが判明し
た。その原因は正確に特定できないものの、塩化水素ま
たはクロロシランなどの加水分解性塩素に起因する不純
物は除去できるが、アルキルク口ライドなどの非加水分
解性塩素に起因する不純物は除去されないためと推定さ
れる。また、上記の方法において、非加水分解性塩素に
起因する不純物の除去効率を上げるために過剰の塩基性
化合物を用いると、アルコキシヒドロシランの不均化反
応が促進され、発火性のシランガスが発生し、危険であ
ることも判明した。また、アルコキシシラン中の塩素不
純物を金属ナトリウムを用いて除去する方法では、加水
分解性塩素および非加水分解性塩素に起因する不純物の
両者が除去できるためか、塩素含有量は好ましいレベル
まで低減できるものの、金属ナトリウムは固体であるた
め反応が遅いうえその取扱いが危険であり、工業的使用
に適さないという問題点があった。さらに、アルコキシ
シランを酸性白土または金属ハロゲン化物の存在下に加
熱処理を行なう工程、中和剤で中和する工程および中和
塩を除去する工程を含むアルコキシシランの精製方法で
は、加水分解性塩素および非加水分解性塩素に起因する
不純物の両者が除去できるが、精製工程が3工程と多く
、工業的に実施するうえで不適であるという問題点があ
った。
発明の目的 本発明は、アルコキシシラン中の塩素を除去するに際し
て、塩素の除去効率が低い、あるいはアルコキシシラン
の損失が大きいまたは工業的規模で実施するうえで不適
であるといった従来技術に伴う問題点を解決しようとす
るものであり、アルコキシシラン中の塩素を極めて簡便
な方法により安価でかつ効率よく除去しうるような、ア
ルコキシシラン中の塩素の除去法を提供することを目的
としている。
発明の概要 本発明に係るアルコキシシラン中の塩素の除去法は、一
般式 H  S l(O R) 4−n n [式中、Rは炭素数1〜8個を有する有機基であり、n
は0〜3の整数である。] で゜表わされるアルコキシシラン類に含まれる塩素化合
物に由来する塩素を除去するに際して、塩素を含有する
アルコキシシラン類を、塩基性陰イオン交換樹脂と接触
させることを特徴としている。
本発明によれば、塩素を含有するアルコキシシランを、
塩基性陰イオン交換樹脂と接触させることにより、1工
程にてアルコキシシランの不均化反応による損失を伴う
ことなく、アルコキシシラン中の塩素含有量を低下させ
ることができる。
発明の具体的説明 以下、本発明に係るアルコキシシラン中の塩素の除去法
について具体的に説明する。
アルコキシシラン類 本発明に係る塩素の除去法において、塩素除去処理の対
象となるアルコキシシラン類は、一般式 H  S l(O R) 4−n n [式中、Rは炭素数1〜8個を有する有機基であり、n
は0〜3の整数である。] で表わされるアルコキシシランである。
このようなアルコキシシラン類としては、具体的には、
トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ (2
−メトキシエトキシ)シラン、トリ(2−エトキシエト
キシ)シラン、トリブロボキシシラン、トリへキシロキ
シシラン、トリ (t−ブトキシ)シラン、トリ ( 
sec−ブトキシ)シラン、トリフエノキシシラン、ト
リベンジ口キシシラン、トリ (フェニルエチロキシ)
シラン、ジエトキシシラン、ジブロボキシシラン、ジ(
2−メトキシエトキシ)シラン、ジ(2−エトキシエト
キシ)シラン、ジフエノキシシラン、ジベンジ口キシシ
ラン、ジ(フエニルエチロキシ)シラン、テトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシラン、テトラブ口ボキシシ
ラン、テトラブトキシシランなどが挙げられる。
このようなアルコキシシラン中には、塩化水素またはク
ロロシラン類などの加水分解性塩素に起因する不純物お
よびアルキルクロライド類などの非加水分解性塩素に起
因する不純物が含有されている。
上記のようなクロロシラン類は、一般式としてH  S
t CD   (OR) 4−(n+1)nfll [式中、Rは炭素数1〜8個を有する有機基であり、n
は0〜3、mは1〜3、n+mは1〜3の整数である。
] で表わすことができる。
また、上記のようなアルキルクロライド類は、一般式と
してRCj7  [式中、Rは同上。]で表わすことが
できる。
このようなアルコキシシラン中の塩素化合物は、アルコ
キシシランの製造方法によってその含有量が異なるもの
の、一般にアルコキシシラン中に塩素として15重量p
pmから500重量ppmの量で含まれていることが多
い。
塩基性陰イオン交換樹脂 本発明に係るアルコキシシラン中の塩素の除去法では、
塩素を含有するアルコキシシランを、塩基性陰イオン交
換樹脂と接触させる。
本発明で用いられる塩基性陰イオン交換樹脂とは、陰イ
オンを交換するイオン交換樹脂であって、一般に、三次
元に重縮合した高分子基体に交換基として4級アンモニ
ウム塩あるいは1〜3級アミンが結合された構造を有し
ていることが好ましい。
上記のような高分子基体としては、スチレンとジビニル
ベンゼンとの共重合体が好ましく用いられている。
上記のような塩基性陰イオン交換樹脂の構造を一例を下
記に示す。
また4級アンモニウムを交換基とする陰イオン+ 交換樹脂では、交換基は一般に一NR   OHで表わ
すことができ、たとえば塩酸溶液を加えると、次のよう
なイオン交換が起こると考えられる。
+ −NR   OH  +HCff→ −NR3CfI+H20 一方1級アミン、2級アミン、3級アミンを交換基とす
る陰イオン交換樹脂では、次のような吸着が起こると考
えられる。
Cg このような塩基性陰イオン交換樹脂としては、具体的に
は、三菱化成製ダイヤイオンSAIIA ,SAIOA
 SSAIIB SSAIOB , PA30B 、P
A308、PA312 、PA316 、PA31B 
、HPA SSA21A SSA20^、SA21B 
SSA20B SPA40B 、PA408 、PA4
12、PA41B 、PA418 、W^10、WAL
L、WA20、VA21、WA30、ロームアンドハー
ス製アンバーライトIRA 400、IRA 401 
, IRA 402 、IRA 405 、IRA 4
25 、IRA430 、IRA 900 、IRA 
904 、IRA 938 、IRA 410、IRA
 411 , IR^910 、IRA 911 SI
RA 88、IRA 45、IRA 47、IRA 9
3、[RA 94、アンバーリストA−26、^−27
、A−21、住友化学工業製デュオライトAIOID 
,A143、A104、A109、A102D SA1
61、Al81TRSAl62、^171P SA13
2、ES137 、A377、^308、A378、A
368、A30BSA57 、A43B, A34G、
A374、A561、A4、A6、A7、ダウケミカル
製ダウエックス ダウエックスl1ダウエックス2、ダ
ウエックス11、ダウ!− ックス21K , MSA
I、MY^1、WGRなどが挙げられる。
本発明では上記の塩基性陰イオン交換樹脂のうち、三菱
化成製タイヤイオンwAlO、WAIL, WA20、
W^21, WA30、ロームアンドハース製アンバー
リストA−21,アンバーライトIRA 45、IRA
 47、IRA 93、IRA 94、住友化学工業製
デュオライトA374、A581,A4、A6、A7、
^377、^308、A378、A368、ダウケミカ
ル製ダウエックス■^l 、VGRなどが特に好ましく
用いられる。
本発明における塩基性陰イオン交換樹脂は、アルコキシ
シランに含有される塩素のダラム原子数に対し、塩基性
陰イオン交換樹脂のイオン交換容量が1〜300当量と
なるような量で使用することが好ましい。
このような塩基性陰イオン交換樹脂と塩素を含有するア
ルコキシシランとを接触させることにより、アルコキシ
シラン中の塩素不純物が除去される機構は明確ではない
が、塩基性陰イオン交換樹脂中の窒素原子と、アルコキ
シシラン類に含まれる塩素化合物に由来する塩素とが塩
化物塩を形成するなどして、アルコキシシラン中の塩素
が、塩基性陰イオン交換樹脂に吸着゛されるからである
と推定される。
接触条件 塩基を含有するアルコキシシランと塩基性陰イオン交換
樹脂との接触は、通常、塩基性陰イオン交換樹脂が充填
されたカラムにアルコキシシランを通過させることによ
り行なわれる。具体的には、たとえば、塩素を含有する
アルコキシシランと塩基性陰イオン交換樹脂とを、固定
床方式で接触させる方法、移動床方式で一接触させる方
法、流動床方式で接触させる方法などを採用することが
できる。また場合によっては、塩素を含有するアルコキ
シシランと塩基性陰イオン交換樹脂とを回分式で接触さ
せることもできる。
塩素を含有するアルコキシシランと塩基性陰イオン交換
樹脂との接触時間は、液空間速度(L.H.S.V.)
 で0.5〜1 0時間−’好*L,< は1〜5時間
−1程度である。また接触時の温度は、アルコキシシラ
ンの不均化反応を抑制するために好ましくは−70〜8
0℃、さらに好ましくは0〜50℃であることが望まし
い。
発明の効果 本発明によれば、極めて簡便な方法により、アルコキシ
シラン中の塩素不純物を効率よく除去することが可能で
ある。すなわち、本発明によれば、アルコキシシラン中
の塩素が塩化物塩などとして、塩基性陰イオン交換樹脂
に吸着除去されるので、生成した塩化物塩をアルコキシ
シランから蒸留などによって分離する工程を省略でき、
従ってアルコキシシランの損失を皆無にすることができ
るという効果が得られる。また本発明によれば、アルコ
キシシランの不均化反応による損失も1重量%以下に抑
制することができる。
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
なお実施例中の%およびppmはとくに断わりがない限
り重量基準である。
実施例1 特開昭54−183529号公報に記載された方法に従
って、10gフラスコを用いて、ジベンジルトルエン溶
媒中にて金属硅素粉末および触媒である塩化第1銅を2
20℃に加熱しながら、メタノールを連続的に供給して
、トリメトキシシランを含有する蒸気を連続的に取り出
した。
上記で製造したトリメトキシシラン100g中には、塩
素化合物が塩素濃度として3 0 ppm 1塩素量と
して8.5X10−5グラム原子含有されていた。
断面積1cd,長さ50cn+のカラムに弱塩基性陰イ
オン交換樹脂であるアンバーリストA−21 (ローム
アンドハース製登録商標) 3 g (13.5〜15
×10−3当量)を充填し、カラム上部から上記トリメ
トキシシラン100gを常温、常圧、液空間速度5時間
−■にて流通した。
回収したトリメトキシシラン99.6g中の塩素含有量
を燃焼法で定量したところ、塩素濃度は10ppmであ
った。なお、不均化反応等で生成したテトラメトキシシ
ランは、ガスクロマトグラフ分析の結果、トリメトキシ
シランに対して1%以下であった。
実施例2 実施例1で製造したメトキシシラン留分を分留すること
により、テトラメトキシシランを得た。
上記で製造したテトラメトキシシラン100g中には塩
素化合物が塩素濃度として3 0 ppm ,塩素量と
して8.5X10”−5グラム原子含有されていた。上
記テトラメトキシシラン100gを用いた以外は、実施
例1と同様にして塩素不純物除去処理を行なった。
その結果、テトラメトキシシランの回収量は99.8g
であり、その塩素含有量を燃焼法で定量したところ、塩
素濃度は.toppmであった。
実施例3 特開昭54−■63529号公報に記載された方法に従
って、実施例1と同様にして、金属硅素とエタノールか
らトリエトキシシランを製造した。
上記で製造したトリエトキシシラン100g中には、塩
素化合物が塩素濃度として3 2 ppm 、塩素量と
して9.OX10−5グラム原子含有されていた。上記
トリエトキシシラン100gを用いた以外は、実施例1
と同様にして、塩素不純物除去処理を行なった。
その結果、トリエトキシシランの回収量は99.7gで
あり、その塩素含有量を燃焼法で定量したところ、塩素
濃度は1 1 ppmであった。なお、テトラエトキシ
シランの生成量は、トリエトキシシランに対して1%以
下であった。
比較例1 実施例1において、トリメトキシシラン製造時に、トリ
メトキシシラン100g当り、塩基性化合物としてトリ
n−プチルアミン7.9X10−2g(4 . 3X 
IN4グラム当量)を共存させた以外は、実施例1と同
様にしてトリメトキシシラン100gを製造した。蒸留
により、塩基性化合物および/またはその塩化物塩を除
去しようとしたが、蒸留中に不均化反応が進行し、シラ
ンガスが発生し始め危険であるので、トリメトキシシラ
ン80gを回収した時点で蒸留を打ち切った。回収した
トリメトキシシラン中の塩素含有量を燃焼法で定量した
ところ、塩素濃度は15pI)Imであった。なお、不
均化反応で生成したテトラメトキシシランの生成量は、
ガスクロマトグラフ分析の結果、トリメトキシシランに
対して約10%であることが判つた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 H_nSi(OR)_4_−_n [式中、Rは炭素数1〜8個を有する有機基であり、n
    は0〜3の整数である。] で表わされるアルコキシシラン類に含まれる塩素化合物
    に由来する塩素を除去するに際して、塩素を含有するア
    ルコキシシラン類を、塩基性陰イオン交換樹脂と接触さ
    せることを特徴とするアルコキシシラン中の塩素の除去
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106366110A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 唐山三友硅业有限责任公司 用于脱除水解物中残余氯离子的方法
CN110172072A (zh) * 2019-06-26 2019-08-27 江西蓝星星火有机硅有限公司 一种烷氧基硅烷中除去氯化物的方法

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