1、毕业论文开题报告 高分子材料与工程 三元复合铜催化剂性能的评价 一、 选题的背景和意义 有机硅原是指硅原子与碳原子直接结合的化合物 ,现在将聚硅氧烷 (polysiloxane)也包括在内 ,统称为有机硅 (silicone)。 Silicone 也有译为硅酮或硅珙的。 聚硅氧烷是一大类以 -Si(R)(R1)-O-Si(R)(R2)-O-Si(R)(R3)-O-为主链的化合物。硅原子上的 R, R1, R2, R3 主要是甲基 ,也可以是乙基、芳基、卤代烃或不饱和基等各种基团。随着聚硅氧烷分子链的长短不同 ,聚硅氧烷可以是分子量不大 的液态物或是高分子量的弹性体，也可因官能度不同而生成支化结
2、构的树脂。因此有机硅产品包括含各种基团的硅油、硅橡胶、硅树脂和众多的含硅低分子化合物。有机硅材料有很好的耐高低温性能、电绝缘性 ,特别是介电性不随温度变化而剧烈变化，介电常数不随频率升高而增加数值，它耐电弧、耐电晕、耐漏电；并且耐臭氧、耐辐射、耐候、难燃。硅橡胶的氧气透过率在合成聚合物中是最高的。硅油的表面张力低 (20mN/m),粘温系数变化小。 有机硅化合物的出可以追溯到 1863 年 ,但大量合成有机硅化合物则是在 19 世纪中叶。 到 20 世纪 30 年代 ,美国 、苏联、德国的化学家纷纷开发有机硅化合物。美国康宁(Corning)玻璃公司的 J. E. Hyde 在 1937 年用
3、格氏法合成出耐热的、有实用价值的有机硅树脂 ,用于电器绝缘 ,为有机硅的开发揭开新的一页。 1943 年康宁玻璃公司与道化学公司合资成立道康宁公司 (Dow Corning Corp)。该公司先用格氏法合成有机硅单体 ,生产硅树脂、硅油等产品。前苏联在 40 年代初使用的是不用乙醚的格氏法合成硅化合物 ,但格氏法不是理想的工业生产方法。 1941 年通用电气 (GE)公司的 E. G. Ro-chow 开创性地发明了用硅 与氯烃在铜的催化下直接合成有机氯硅烷的方法。德国 R. Mller 也同时研究此直接合成反应 ,故直接法有称Rochow-Mller 法的。此直接法以及后来开发成功的合成甲基
4、氯硅烷的流化床工艺为有机硅工业的发展奠定了不可磨灭的基础。 制备有机硅材料离不开有机硅单体，二甲基二氯硅烷（以下简称二甲）是最重要，也是用量最大的有机硅单体。目前国内外普遍采用由美国通用电气公司的罗乔 (E G 1 Rochow )发明的 “ 直接法 ” 生产二甲基二氯硅烷，其主反应为 3 3 2 2)SCuS i C H C l C H iC l 催 化 剂 （此过程的主要副反应是 3 3 3)SCuS i C H C l C H iC l 催 化 剂 （3 3 3)SCuS i C H C l C H iC l 催 化 剂 （主反应的产物是二甲基二氯硅烷。副产物中除了一甲基三氯硅烷、三甲基
5、氯硅烷外尚有少量的一甲基二氯硅烷、四甲基硅烷及各种氢氯硅烷和多种高沸物， 如 Si Si，2Si CH Si ， Si O Si 等。 二甲基二氯硅烷在甲基氯硅烷混合产物中的含量高低不仅反映出该合成工艺水平的高低 ,也影响到有机硅下游产品的主要原料八甲基环四硅氧烷 (D4)和甲基混合环硅氧烷 (DMC)的生产成本和有机硅单体生产厂的竞争能力。 二、 研究目标与主要内容 （含论文提纲） RoChow 的直接法合成甲基氯硅烷是以氯甲烷 (CH3Cl)和硅为原料、铜为催化剂合成甲基氯硅烷的 生产工艺，它是有机硅工业的基础。由于直接法本身及影响因素的错综复杂，它的最佳反应条件，仍是较难掌握的，而且往往
6、是被局限在一个较窄的范围里，可以通过选择合适的触体 (硅粉、催化剂及助催化剂 )，采用结构合理的反应器 (工业上主要是流化床 )，找出优越的工艺条件 (反应温度、接触时间、合理的气速，系统压力以及原料的质量等 )，均可改变严物的组成分布，同时提高生产的技术经济指标。但是，任何企图使用单一措施来解决几个方面的问题是非常困难的，只有采取综合措施，方可收到最佳效果。 该反应过程比较复杂，副反应比较多。其主反应为： 3 3 2 2)SCuS i C H C l C H iC l 催 化 剂 （将催化剂 加 于内径 32mm 流化床反应器直接法合成甲基氯硅烷的实验评价过程 ，用气相色谱分析仪对采集的样进
7、行分析 。 1) 流化床对自制催化剂性能进行评价，考察二甲二氯硅烷的产率及其选择性。 2 2) 优化 合成 工艺， 确定最优工艺条件。 论文提纲：第一章 文献综述 第二章 实验方案 第三章 实验结果与讨论 第四章 结论 三、 拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 采用直接法合成二甲基二氯硅烷的方法，主要研 究三元复合铜催化剂性能的优劣。实验是 以 一氯甲烷、硅粉、锌粉和 Cu/ CuO / Cu2O 的三元铜催化剂为原料， 在 300环境下经 流化床反应器 ，来 合成二甲基二氯硅烷。 设计和建立了一套直接法合成有机硅单体的实验反应器实验装置。该装置整体由不锈钢材料制成，包括流量检测
8、系统、流量控制系统、反应器、液相及气相采样系统，其中反应器采用独特的多段式加热及散热系统，不仅能够保证温度恒定，还能够保证在反应大量放热的同时，及时散热，克服了飞温对反应的影响。 通过对反应温度和一氯甲烷的流量的控制，来提高二甲基二氯硅烷的产率。用 二甲基二氯硅烷的产率多少来评价该三元复合铜催化剂的性能。实验采用气相色谱一质谱联用的方式，对直接合成法中的甲基氯硅烷产物进行定性分析。 四、 参考文献 1. 傅积赉 .浅谈国外有机硅工业快速发展 J.有机化工信息 ,2002,8(2):25-27. 2. 傅积赉 .浅议有机硅工业发展之路 J.有机化工信息 ,2002,7(12):15-20. 3.
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13、5 考察实验印象因素及优化实验条件 4 3.16 至 4.30 撰写论文 六、研究的主要特点及创新点 直接合成法是目前工业化生产甲基单体的最常用方法。它要求的反应温度需接近二甲的分解温度 ,这样粗单体中二甲的含量可达到 75%79%。副产物为甲基三氯硅烷 (简称一甲 )、三甲基氯硅烷 (简称三甲 )、四甲基硅烷、四氯化硅、甲基二氯含氢硅烷、二甲基含氢氯硅烷和三氯含氢硅烷等。适当的压力 (404504 kPa)有利于主产物的生成。反应适合在沸腾床或流化床上进行。这种方法的优点是过程简单、操作容易、适于大规模生产 ;但是这种生产方法的产物局限大、设备投资大、不利于小批量生产。 本实验主要是实验装置上的创新。采用了智能恒温控温仪，保证了反应器中温度的恒定，使控制反应过程中的飞温得以解决。实验装置体积小、操作简单，有严格的废气处理装置，最大限度的解决污染问题。
