RU2647845C1 - Способ получения тетраметиламмония гидроксида - Google Patents
Способ получения тетраметиламмония гидроксида Download PDFInfo
- Publication number
- RU2647845C1 RU2647845C1 RU2017116040A RU2017116040A RU2647845C1 RU 2647845 C1 RU2647845 C1 RU 2647845C1 RU 2017116040 A RU2017116040 A RU 2017116040A RU 2017116040 A RU2017116040 A RU 2017116040A RU 2647845 C1 RU2647845 C1 RU 2647845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- chamber
- cathode
- tetramethylammonium
- tmah
- Prior art date
Links
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 38
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 30
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims abstract description 14
- OKIZCWYLBDKLSU-UHFFFAOYSA-M N,N,N-Trimethylmethanaminium chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)C OKIZCWYLBDKLSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 4
- 241001481789 Rupicapra Species 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 description 26
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 21
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 20
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 19
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 14
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 9
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 9
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 8
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N platinum titanium Chemical compound [Ti].[Pt] UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 4
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 229940050176 methyl chloride Drugs 0.000 description 4
- 125000005270 trialkylamine group Chemical group 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001348 alkyl chlorides Chemical class 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000012691 depolymerization reaction Methods 0.000 description 3
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 3
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 150000005622 tetraalkylammonium hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010063493 Premature ageing Diseases 0.000 description 1
- 208000032038 Premature aging Diseases 0.000 description 1
- NRTJGTSOTDBPDE-UHFFFAOYSA-N [dimethyl(methylsilyloxy)silyl]oxy-dimethyl-trimethylsilyloxysilane Chemical compound C[SiH2]O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C NRTJGTSOTDBPDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000011162 ammonium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010504 bond cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 150000005621 tetraalkylammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- WJZPIORVERXPPR-UHFFFAOYSA-L tetramethylazanium;carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O.C[N+](C)(C)C.C[N+](C)(C)C WJZPIORVERXPPR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 125000004950 trifluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения раствора тетраметиламмония гидроксида, заключающемуся в том, что в пятикамерном электродиализаторе с ионообменными мембранами подвергают электродиализу хлорид тетраметиламмония. Способ характеризуется тем, что хлорид тетраметиламмония берут в виде 30-45 мас.% раствора в метаноле при катодной плотности тока 1-2 А/дм2 и температуре 20-30°С, в катодное пространство электродиализатора помещают 1,0 М водный раствор гидроокиси натрия, катодную камеру отделяют анионообменной мембраной, в анодное пространство помещают 1,0 М водный раствор серной кислоты, а в одну из промежуточных камер помещают 0,2 мас.% метанольный раствор чистой гидроокиси тетраметиламмония, процесс электродиализа ведут в течение 6 ч. Предлагаемый способ позволяет получать гидроксид тетраметиламмония без наличия воды. 4 пр., 2 ил.
Description
Заявленное изобретение относится к органическому синтезу, в частности к способу получения тетраметиламмония гидроксида (ТМАГ), к тетраметиламмония гидроксиду в виде метанольного раствора. Заявленный ТМАГ используется в реакциях расщепления силоксановой связи в циклических производных силоксанового ряда, содержащих алкильные и/или арильные заместители, в частности октаметилциклотетрасилоксана (далее D4), который(е) используют в технологическом процессе получения полисилоксановых каучуков в условиях промышленного производства (Воронков М.Г. Силоксановая связь / Воронков М.Г., Милешкевич В.П., Южелевский Ю.А. - Новосибирск: Наука, 1976. - 413 с.).
На дату подачи заявки в мире существует проблема получения катализаторов для синтеза полидиметилсилоксановых каучуков с модифицированными концевыми группами. Как известно из существующего уровня техники, модифицирующими могут быть алкильные, арильные, аминоалкильные, а также трифторалкильные группы, среди которых особый интерес представляют производные с терминальными (концевыми) винильными группами, применяемые для получения полидиметилсилоксановых каучуков, которые в последствие используют для получения силиконовых резин. Целью модификации является придание получаемым резинам увеличенного срока жизни за счет отсутствия способных к конденсации гидроксильных групп. Как известно из исследованного уровня техники, одними из часто используемых катализаторов являются полисилоксаноляты тетраметиламмония (далее - СТМА), полученные на основе ТМАГ. Исходя из вышеизложенного, является актуальным использование безводной формы ТМАГ для получения СТМА, так как наличие гидроксильных групп приводит к преждевременному старению и резкому снижению потребительских свойств конечного продукта - силиконовой резины.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлен способ получения водного раствора ТМАГ по патенту US 4634509, сущностью известного изобретения является способ получения водного раствора гидроксидов четвертичных аммониев путем реакции триалкиламина с диалкликарбонатом в спиртовом растворителе с последующим удалением спирта и непрореагировавших триалкилхлорида и диалкилкарбоната путем отгонки и растворением полученного дистиллята в чистой воде с получением неорганической соли и последующим растворением в чистой воде для получения высокочистого раствора карбоната тетраалкиламмония. Электродиализ водного раствора неорганической соли высокой чистоты в электродиализаторе, содержащем анодное и катодное пространство. Соль тетраалкиламмония циркулирует в анодном пространстве с периодом не более 60 секунд, продуцируя раствор чистой соли четвертичного аммония высокой чистоты.
Кратко сущностью известного технического решения является получение ТМАГ, основанное на электродиализе водного раствора карбонатов четвертичного аммония в двухсекционном электродиализаторе с катионообменной мембраной при плотности тока 2 А/дм2. Известный способ предназначен для получения ТМАГ, который применяется в получении полупроводниковых материалов.
Недостатками известного изобретения в отношении способа являются низкая концентрация конечного продукта (ТМАГ) в водном растворе, а также невозможность использования конечного раствора для полимеризации силоксановых каучуков с модифицированными концевыми группами, так как вода, выступающая в качестве растворителя, в данном случае выступает в качестве терминирующего реагента, то есть приводит к образованию концевых гидроксильных групп, что, в свою очередь, приводит к невозможности получения катализатора СТМА, который используется для производства силиконовых резин.
Недостатками известного изобретения в отношении соединения является получение ТМАГ в виде водного раствора, что приводит к невозможности получения катализатора СТМА, который, в свою очередь, используется для производства силиконовых резин, в силу чего он неприменим для заявленных целей.
Недостатками известного изобретения в отношении устройства является то, что оно предназначено для получения водного раствора ТМАГ и не предназначено для получения спиртового раствора.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по патенту US 5089096, сущностью является способ получения гидроксидов четвертичного аммония, включающий в себя электродиализ растворов солей четвертичного аммония в ячейке, имеющий катод и анод. Ячейка должна быть разделена как минимум одной анаионообменной мембраной, материалами анода выступают металлы: цинк, железо, молибден и марганец. Способ получения водного раствора ТМАГ электродиализом водных растворов галогенидов четвертичного аммония в трехкамерном электродиализаторе с катионообменной и анионообменной мембраной и растворимыми анодами. В ходе процесса в анодной камере образуются галогениды железа, никеля, цинка, магния и молибдена. Материалом катода может выступать нержавеющая сталь. ТМАГ образуется в виде водного раствора в центральной ячейке, отделенного от анода анионообменной мембраной, от катода - катионообменной.
Недостатками известного изобретения в отношении способа и соединения являются то, что в известном изобретении получаемый водный раствор ТМАГ приводит к невозможности получения катализатора СТМА, который используется для производства силиконовых резин, в силу чего он неприменим для заявленных целей.
Недостатками известного изобретения в отношении устройства является то, что оно предназначено для получения водного раствора ТМАГ и не предназначено для получения спиртового раствора.
Из исследованного уровня техники выявлено изобретение по патенту РФ 2002855, сущностью является способ получения гидроксидов четвертичного аммония из соответствующих галогенидов четвертичного аммония в электродиализере, содержащем разделенные катионообменной мембраной анодную камеру с анодом и катодную камеру с катодом и водой, путем загрузки 3-55 мас. % водного раствора соответствующей галогенидной соли в анодную камеру, пропускания тока через электролизер для получения ТМАГ в катодной камере и удаления целевого продукта из последней, характеризующийся тем, что используют катод, выполненный из цинка, кадмия, олова, свинца или их сплавов, ртути или амальгамы ртути. Способ получения высокочистых гидроокисей четвертичного аммония из соответствующих галогенидов четвертичного аммония в электродиализере, содержащем разделенные катионообменной мембраной анодную камеру с анодом и катодную камеру с катодом и водой, путем загрузки 3-55 мас. % водного раствора соответствующей галогенидной соли в анодную камеру, пропускания тока через электролизер для получения ТМАГ в катодной камере и удаления ТМАГ из последней, характеризующийся тем, что используют катод, выполненный из цинка, кадмия, олова, свинца или их сплавов, ртути или амальгамы ртути и выделенную ТМАГ загружают в другой электролизер, содержащий разделенные катионообменной мембраной анодную камеру и водосодержащую катодную камеру, пропускают электрический ток в количестве, достаточном для получения ТМАГ в катодной камере и удаления целевого продукта из последней.
Кратко сущностью является способ получения водных растворов гидроксидов четвертичного аммония из соответствующих галогенидов четвертичного аммония в электродиализаторе, содержащем разделенные катионнообменной мембраной анодную камеру с анодом и катодную камеру с катодом, в котором применяют катод, выполненный из цинка, кадмия, олова, свинца или их сплавов, ртути или амальгамы ртути.
Недостатками известного изобретения в отношении способа и соединения является то, что ТМАГ выделяется в виде водного раствора, что неприменимо для получения полидиметилсилоксановых каучуков с модифицированными концевыми группами, а также проведения реакции полимеризации октаметилтетрасилоксана в присутствии воды. Также недостатком является использование амальгам металлов, ртути и кадмия в качестве материала катода, что небезопасно на производстве, так как ртуть относится к 1 классу опасности.
Недостатками известного изобретения в отношении устройства является то, что оно предназначено для получения водного раствора ТМАГ и не предназначено для получения спиртового раствора.
Таким образом, к общим недостаткам известного технического решения можно отнести следующие:
- получение водных растворов, которые нельзя использовать для получения полидиметилсилоксановых каучуков, так как наличие воды в реакционной смеси приводит к ускорению реакции деполимеризации получаемых каучуков в процессе их синтеза, а также не позволяет проводить модификацию концевых групп;
- использование раствора хлорида тетраметиламмония (ТМАХ) как рабочего раствора анодной камеры приводит к выделению газообразного хлора, что нежелательно в силу его небезопасности в производстве. А применение карбоната тетраметиламмония усложняет процесс вследствие его низкой устойчивости.
Таким образом, использование известных изобретений не представляется возможным в силу того, что целью заявленного технического решения является получение раствора ТМАГ в неводных средах для обеспечения селективной модификации концевых групп в ходе полимеризации мономеров, т.е. производных с терминальными (концевыми) винильными группами, так как в присутствии воды данная модификация невозможна из-за терминации каучуков гидроксильными группами.
Наиболее близким к заявленному, по совпадающим признакам и достигаемым техническим результатам, выбранным заявителем в качестве прототипа, является изобретение по патенту US 5929280, сущностью является способ получения высокочистого раствора гидроксида тетраалкиламмония, включающий в себя следующие стадии: Реакция между триалкиламином и алкилхлоридом с примесью ионов металлов не более 500 частей на миллиард или менее в сверхчистой воде с образованием водного раствора хлорида тетраалкиламмония. Электролиз и электродиализ полученного раствора с получением раствора высокочистого гидроксида тетраалкиламмония. Способ получения водного раствора гидроксидов тетраметиламмония высокой чистоты, включающий следующие стадии: Реакция между триметиламином и метилхлоридом в сверхчистой воде с образованием водного раствора хлорида тетраметиламмония. Последующий электродиализ полученного раствора в пятикамерном электродиализаторе, катодное пространство которого заполнено водным раствором особо чистого ТМАХ, промежуточная камера включает раствор ТМАГ в воде, в анодную камеру помещен раствор серной кислоты, разделенный мембраной с раствором соляной кислоты в промежуточной камере, разделенной с предыдущей для выделения гидроксида тетраметиламмония. Удаление непрореагировавших метилхлорида и триметиламина при пониженном давлении от 10 до 105 Па.
Таким образом, более детально, способ представляет собой электродиализ водных растворов ТМАХ в пятикамерном электродиализаторе с тремя катионообменными и одной анионобменной мембранами. Электродиализатор состоит из катодной камеры, снабженной катодом из нержавеющей стали и заполненной раствором особо чистого ТМАГ, промежуточной камеры, заполненной ТМАГ с содержанием хлоридов менее 30 ppb, промежуточной камеры, заполненной ТМАХ высокой чистоты,. промежуточной камеры, заполненной соляной кислотой и анодной камеры, заполненной серной кислотой.
Для реализации изобретения по известному способу используется устройство, представляющее собой пятикамерный электродиализатор с ТМАХ и соляной кислотой, а также гидроксидом натрия в катодной камере, растворы гидроксида натрия и раствор в промежуточной камере разделены анионообменной мембраной, остальные камеры отделены катионообменными мембранами. Анодная камера отделена катионообменной мембраной для предотвращения выделения хлора на аноде. Процесс ведут при плотности тока 15 А/дм2 и температуре 40°С.
Более подробно конструктивные элементы электродиализатора приводится на Фиг. 2:
- 205 - реактор, в котором происходит реакция между алкилхлоридом и триалкиламином;
- 101 - катодная камера;
- 102 - промежуточная камера;
- 104 - промежуточная камера;
- 103 - камера для хлорида тетраметиламмония;
- 105 - анодная камера;
- 203 - дистилляционная колонна;
- 204 - дистилляционная колонна.
Недостатками прототипа в отношении способа является проведение процесса в водной среде, что является нежелательным, так как наличие воды в реакционной смеси приводит, во-первых, к ускорению реакции деполимеризации получаемых каучуков в процессе их синтеза, во-вторых, затрудняет проведение модификации концевых групп;
Недостатками прототипа в отношении соединения является использование метилхлорида и триметиламина, которые могут являться нежелательными примесями в конечном катализаторе.
Недостатками прототипа в отношении устройства является то, что на данном устройстве не представляется возможным получение спиртового раствора, так как известное техническое решение реализуется известным способом с применением известных составов (по прототипу) на известном электродиализаторе. Данная конструкция не обеспечивает возможность получения спиртового раствора ТМАГ в силу того, что характеризуется заявленной в прототипе совокупностью признаков, приведенных в независимых пунктах формулы изобретения. Невозможность получения спиртового раствора ТМАГ в прототипе, по мнению заявителя, может быть объяснена тем, что в известном техническом решении проводят электродиализ исходных растворов с использованием известной конструкции, которая не обеспечивает возможность получения технического результата, описанного в заявленном техническом решении, а именно - получение спиртового раствора ТМАГ.
Задачей заявленного изобретения является разработка способа получения метанольного раствора тетраметиламмония гидроксида (ТМАГ), получение ТМАГ без наличия воды, что является благоприятным фактором для получения полидиметилсилоксанов, терминированных винильными группами, так как не происходит образования гидрокси-терминированных полидиметилсилоксанов.
Техническим результатом является способ получения метанольного раствора тетраметиламмония гидроксида (ТМАГ),без наличия воды.
Сущностью заявленного технического решения является способ получения раствора тетраметиламмония гидроксида, заключающийся в том, что в пятикамерном электродиализаторе с ионообменными мембранами подвергают электродиализу хлорид тетраметиламмония, характеризующийся тем, что хлорид тетраметиламмония берут в виде 30-45 мас.% раствора в метаноле при катодной плотности тока 1-2, А/дм2 и температуре 20-30°С, в катодное пространство электродиализатора помещают 1,0 М водный раствор гидроокиси натрия, катодную камеру отделяют анионообменной мембраной, в анодное пространство помещают до заполнения 1,0 М водный раствор серной кислоты, а в одну из промежуточных камер помещают 0,2 мас.% метанольный раствор чистой гидроокиси тетраметиламмония.
Использование метанольного раствора ТМАХ позволяет получать раствор ТМАГ в метаноле без наличия воды.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1 и Фиг. 2.
На Фиг. 1 показан электродиализатор, имеющий пять камер, разделенных ионообменными мембранами, где:
- 1 - катодная камера с катодом из нержавеющей стали, заполненная 0,1 М водным раствором гидроокиси натрия;
- 2 - промежуточная камера, заполненная 0,2 мас.% метанольным раствором чистой гидроокиси тетраметиламмония [(CH3)4N]+OH-;
- 3 - промежуточная камера, заполненная 30-45 мас.% метанольным раствором ТМАХ [(CH3)4N]+Cl-;
- 4 - промежуточная камера, заполненная 0,05-0,1 М раствором соляной кислоты;
- 5 - анодная камера с анодом из платинированного титана,, заполненная 0,1 М водным раствором серной кислоты;
- А - анионообменная мембрана;
- К - катионообменная мембрана;
- стрелки между мембранами с указанием ионов обозначают переход соответствующих ионов через мембраны в другие камеры за счет ионообменных процессов. Так, мембрана А предотвращают попадание катионов тетраметиламмония [(CH3)4N]+в катодную камеру 1, что предотвращает потерю гидроксида тетраметиламония [(CH3)4N]+OH- из камеры 2. Также мембрана А позволяет отрицательно заряженным гидроксид-ионам ОН- переходить в камеру 2. Мембрана К предотвращает попадание хлорид ионов Cl- из камеры 4 в камеру 5, при попадании которых происходит выделение газообразного хлора, крайне нежелательно при проведении процесса. Ионы Н+ мигрируют из камеры 5 в камеру 4 за счет катионообменной смолы и действия потенциала анода.
На Фиг. 2 показан электродиализатор согласно прототипу, где:
- 205 - реактор, в котором происходит реакция между алкилхлоридом и триалкиламином;
- 101 - катодная камера;
- 102 - промежуточная камера;
- 104 - промежуточная камера;
- 103 - камера для хлорида тетраметиламмония;
- 105 - анодная камера;
- 203 - дистилляционная колонна;
- 204 - дистилляционная колонна.
Последовательность действий заявленного технического решения, реализуемого на электродиализаторе (Фиг. 1), осуществляют в следующем порядке.
В катодную камеру 1 пятикамерного электродиализатора, отделенную анионообменной мембраной и снабженную катодом из нержавеющей стали, помещают 1,0 М водный раствор гидроокиси натрия.
В анодную камеру 5, отделенную катионообменной мембраной и снабженную анодом из платинированного титана, помещают 1,0 М водный раствор серной кислоты.
В камеру 2 помещают 0,2 мас.% метанольный раствор чистой гидроокиси тетраметиламмония.
В камеру 3 помещают 30-45 мас.% метанольный раствор ТМАХ. При этом в метанольном растворе происходит диссоциация молекул ТМАХ с образованием ионов четвертичного аммония [(CH3)4N]+ и хлорид-ионов Cl-.
В промежуточную камеру 4 помещают 0,05-0,1 М раствор соляной кислоты.
Камеры 2 и 3 разделены катионообменной мембраной, а камеры 3 и 4 анионообменной.
В электрическом поле, создаваемом в электродиализаторе при подаче напряжения на электроды, в катодной камере на катоде происходит выделение водорода и образование гидроксил-ионов, в анодной камере на аноде происходит выделение кислорода и образование ионов водорода. Из камеры 3 происходит перенос катионов четвертичного аммония в камеру 2 через катионообменную мембрану и хлорид-анионов в камеру 4 через анионообменную мембрану. В камере 2 образуется метанольный раствор ТМАГ, а в камере 4 - соляная кислота.
Концентрацию ТМАХ в камере 3 поддерживают постоянной добавлением в нее концентрата ТМАХ.
После извлечения метанольного раствора ТМАГ проводят его выпаривание в круглодонной колбе при температуре 50°C при давлении 40 мм рт.с. После этого колбу заполняют азотом для избежания контакта ТМАГ с влагой воздуха с целью предотвращения образования гидратов, что, в свою очередь, может привести к нежелательному появлению молекул воды в реакционной смеси при дальнейшем использовании полученного ТМАГ в качестве катализатора.
После этого полученный сухой остаток ТМАГ используют для получения активной формы катализатора - силоксанолятов тетраметиламмония в виде их раствора в октаметилциклотетрасилоксане. Для этого к 4 граммам полученного ТМАГ прибавляют 100 г октаметилциклотетрасилоксана и полученный раствор используют для дальнейшей полимеризации октаметилциклотетрасилоксана в присутствии терминирующих агентов. Полученный раствор представляет собой раствор силоксанолята тетраметиламмония в октаметилциклотетрасилоксане (далее СТМА-МТ).
Сополимеризацию D4 и полидиметилсилоксановых каучуков (диметилвинильный каучук), терминированных винильными группами, проводят в металлическом реакторе объемом 1 л, снабженном мешалкой, магнитно-жидкостным герметизатором, прямым холодильником, барботером для подачи азота.
В металлический реактор загружают 100 г осушенного D4, катализатор СТМА-МТ и диметилвинильный каучук. Включают обогрев, вакуумный насос для создания вакуума, и перемешивание. Процесс ведут с продувкой азотом над слоем реакционной массы со скоростью 60-65 мл/мин. Сначала проводят смешение компонентов при температуре 80°C, давлении 600 мм рт.ст., при повышенных оборотах мешалки (150-170 об/мин) в течение 1 часа. Затем проводят сополимеризацию. Для этого после достижения температуры 110°C и давления 600 мм рт.ст выдерживают реакционную массу 1 час при пониженных оборотах мешалки (50-60 об/мин).
Полученные каучуки имеют вязкость от 400 до 50000 мПа*с, что соответствует техническим требованиям к каучукам для производства жидких силиконовых резин и силиконовых резин для высоковольтной изоляции.
Заявленное техническое решение поясняется следующими примерами конкретного выполнения, отличающимися между собой концентрациями реагентов и режимами процесса (температура, плотность тока).
Пример 1.
В анодную камеру помещают до полного заполнения 0,1 М водный раствор серной кислоты, в катодную - 0,1 М водный раствор гидроокиси натрия. В камеру 2 помещают до полного заполнения 0,05 М водный раствор соляной кислоты, в камеру 3-50 г 30 мас.% метанольного раствора ТМАХ, в камеру 4-100 г 0,1%. мас. метанольного раствора чистой гидроокиси тетраметиламмония. В качестве катода используют пластину из нержавеющей стали, в качестве анода - платинированный титан. Процесс ведут при температуре 20°C и плотности тока 1,0 А/дм2.
По истечении 6 часов получают целевой продукт - 3,27 мас.% метанольный раствор ТМАГ. Выход по току составляет 92%.
Пример 2.
В анодную камеру помещают до полного заполнения 0,5 М водный раствор серной кислоты, в катодную - 0,5 М водный раствор гидроокиси натрия. В камеру 2 помещают до полного заполнения 0,075 М водный раствор соляной кислоты, в камеру 3 - 50 г 40 мас.% метанольного раствора ТМАХ, в камеру 4 - 100 г 0,15 мас.% метанольного раствора чистой гидроокиси тетраметиламмония. В качестве катода используют пластину из нержавеющей стали, в качестве анода - платинированный титан. Процесс ведут при температуре 25°C и плотности тока 1,5 А/дм2.
По истечение 6 часов получают целевой продукт - 4,98 мас.% метанольный раствор ТМАГ. Выход по току составляет 95%.
Пример 3.
В анодную камеру помещают до полного заполнения 1,0 М водный раствор серной кислоты, в катодную - 1,0 М водный раствор гидроокиси натрия. В камеру 2 помещают до полного заполнения 0,1 М водный раствор соляной кислоты, в камеру 3 - 50 г 45 мас.% метанольного раствора ТМАХ, в камеру 4 - 100 г 0,2 мас.% метанольного раствора чистой гидроокиси тетраметиламмония. В качестве катода используют пластину из нержавеющей стали, в качестве анода - платинированный титан. Процесс ведут при температуре 30°C и плотности тока 2,0 А/дм2.
По истечение 6 часов получают целевой продукт - 6,64 мас.% метанольный раствор ТМАГ. Выход по току составляет 97,3%.
Таким образом, в приведенных примерах конкретного осуществления показано, что по разработанному заявителем способу получен метанольный раствор ТМАГ без наличия воды.
Пример 4. Изучение свойств заявленного ТМАГ при полимеризации полидиметилсилоксанов.
Сополимеризацию D4 и полидиметилсилоксановых каучуков (диметилвинильный каучук), терминированных винильными группами, проводят в металлическом реакторе объемом 1 л, снабженном мешалкой, магнитно-жидкостным герметизатором, прямым холодильником, барботером для подачи азота, В металлический реактор загружают 100 г осушенного D4, катализатор СТМА-МТ и диметилвинильный каучук. Включают обогрев, вакуумный насос для создания вакуума и перемешивание. Процесс ведут с продувкой азотом над слоем реакционной массы со скоростью 60-65 мл/мин. Сначала проводят смешение компонентов при температуре 80°С и давлении 600 мм рт.ст. при повышенных оборотах мешалки (150-170 об./мин.) в течение 1 часа. Затем проводят сополимеризацию. Для этого после достижения температуры 110°С и давления 600 мм рт.ст выдерживают реакционную массу 1 час при пониженных оборотах мешалки (50-60 об/мин).
Полученные каучуки имеют вязкость от 400 до 50000 мПа*с, что соответствует техническим требованиям к каучукам для производства жидких силиконовых резин и силиконовых резин для высоковольтной изоляции.
В результате вышеизложенного можно сделать вывод, что заявителем решена поставленная задача и достигнут заявленный технический результат, а именно: разработан способ получения метанольного раствора тетраметиламмония гидроксида, получен метанольный раствор тетраметиламмония гидроксида без наличия воды.
При этом устранены недостатки прототипа:
- в заявленном техническом решении вместо водного получен метанольный раствор ТМАГ, что благоприятно влияет на приостановление реакции деполимеризации получаемых каучуков в процессе их синтеза, а также позволяет проводить модификацию концевых групп;
- в заявленном техническом решении не использованы метилхлорид и триметиламин, которые могут являться нежелательными примесями в конечном катализаторе.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники заявителем не выявлено технических решений, имеющих заявленную совокупность признаков.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как не является очевидным для специалиста в анализируемой области техники.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. может быть получено посредством использования известных компонентов с применением стандартного оборудования и известных приемов.
Claims (1)
- Способ получения раствора тетраметиламмония гидроксида, заключающийся в том, что в пятикамерном электродиализаторе с ионообменными мембранами подвергают электродиализу хлорид тетраметиламмония, отличающийся тем, что хлорид тетраметиламмония берут в виде 30-45 мас.% раствора в метаноле при катодной плотности тока 1-2 А/дм2 и температуре 20-30°С, в катодное пространство электродиализатора помещают 1,0 М водный раствор гидроокиси натрия, катодную камеру отделяют анионообменной мембраной, в анодное пространство помещают 1,0 М водный раствор серной кислоты, а в одну из промежуточных камер помещают 0,2 мас.% метанольный раствор чистой гидроокиси тетраметиламмония, процесс электродиализа ведут в течение 6 ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116040A RU2647845C1 (ru) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Способ получения тетраметиламмония гидроксида |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116040A RU2647845C1 (ru) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Способ получения тетраметиламмония гидроксида |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2647845C1 true RU2647845C1 (ru) | 2018-03-21 |
Family
ID=61707761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017116040A RU2647845C1 (ru) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Способ получения тетраметиламмония гидроксида |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2647845C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110318066A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-11 | 青岛鼎海电化学科技有限公司 | 一种四烷基氢氧化铵的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2002855C1 (ru) * | 1988-07-20 | 1993-11-15 | Сейчем Инк. (US) | Способ получени гидроксидов четвертичного аммони |
| JPH05339767A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 水酸化第四級アンモニウム水溶液の製造方法 |
| JPH08283792A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-10-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 剥離用組成物 |
| US5998516A (en) * | 1997-12-29 | 1999-12-07 | General Electric Company | Liquid injection molding silcone elastomers having low compression set |
| EP2107090A2 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-07 | Fujifilm Corporation | Water-insoluble colorant dispersion, production method thereof, and recording liquid, image-forming method and image-forming apparatus using the same |
| CN105482614A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-04-13 | 青岛宏宇环保空调设备有限公司 | 一种外墙防水乳胶漆 |
-
2017
- 2017-05-04 RU RU2017116040A patent/RU2647845C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2002855C1 (ru) * | 1988-07-20 | 1993-11-15 | Сейчем Инк. (US) | Способ получени гидроксидов четвертичного аммони |
| JPH05339767A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 水酸化第四級アンモニウム水溶液の製造方法 |
| JPH08283792A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-10-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 剥離用組成物 |
| US5998516A (en) * | 1997-12-29 | 1999-12-07 | General Electric Company | Liquid injection molding silcone elastomers having low compression set |
| EP2107090A2 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-07 | Fujifilm Corporation | Water-insoluble colorant dispersion, production method thereof, and recording liquid, image-forming method and image-forming apparatus using the same |
| CN105482614A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-04-13 | 青岛宏宇环保空调设备有限公司 | 一种外墙防水乳胶漆 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110318066A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-11 | 青岛鼎海电化学科技有限公司 | 一种四烷基氢氧化铵的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI255205B (en) | Electrochemical process for producing ionic liquids | |
| JPS6315355B2 (ru) | ||
| US4938854A (en) | Method for purifying quaternary ammonium hydroxides | |
| JPS6328893A (ja) | 第四級アンモニウム水酸化物の純度向上方法 | |
| SU797594A3 (ru) | Способ электролиза водных растворовСОЕдиНЕНий НАТРи , КАли или иХ СМЕСи | |
| CN106350832B (zh) | 分子筛模板剂高纯度氢氧化六甲双铵水溶液的制备方法 | |
| RU2647845C1 (ru) | Способ получения тетраметиламмония гидроксида | |
| CN106350831A (zh) | 分子筛模板剂高纯度金刚烷基三甲基氢氧化铵水溶液的制备方法 | |
| CN1523135A (zh) | 电解-电渗析制备氢氧化四甲基铵的方法 | |
| US3193479A (en) | Electrolytic coupling of an olefinic compound with a ketone | |
| ES2637018T3 (es) | Procedimiento electroquímico para la preparación de 3-tert.-butilbenzaldehido-dimetilacetal | |
| US4584070A (en) | Process for preparing para-aminophenol | |
| CN105473765A (zh) | 同时使糖电解脱羧和还原的方法 | |
| RU2853084C1 (ru) | Способ получения спиртового раствора тетраметиламмоний гидроксида | |
| WO2021197877A1 (en) | A solution of tempo-derivatives for use as electrolyte in redox-flow cells | |
| CN113846337A (zh) | 一种通过连续电解制备高纯度四乙基氢氧化铵的方法 | |
| RU2002855C1 (ru) | Способ получени гидроксидов четвертичного аммони | |
| RU2603642C1 (ru) | Способ получения нитрата церия (iv) | |
| JP2023521638A (ja) | レドックスフローセルにおける電解質としての使用のためのｔｅｍｐｏ誘導体溶液 | |
| EP0228181B1 (en) | Process for producing m-hydroxybenzyl alcohol | |
| CN1985024B (zh) | 制备包含与脂族或脂环族c原子键接的伯氨基和环丙基单元的伯胺的方法 | |
| JP2005505413A (ja) | ２室槽における電気分解により第四級アンモニウムヒドロキシドの純度を改善する方法 | |
| PH12014501498B1 (en) | Method for producing epoxy compound | |
| CN1641071A (zh) | 一种烷基羟胺及其盐的电化学合成方法 | |
| SU706420A1 (ru) | Способ получени тетраэтилсвинца |