甲基硅油生产工艺的优化

甲基硅油生产工艺的优化

工艺 装备

荫机 l材料， 2 S 0 1 3, 2 7 ( 2 ): 1 0 6~ 1 0 9I L I C ONE MAT ER I AL

甲基硅油生产工艺的优化陈明，代生华，朱剑华，王昌尧(江苏梅兰化工有限公司，江苏泰州 2 2 5 3 0 0 )

摘要：以八甲基环四硅氧烷 ( D )、六甲基二硅氧烷 ( MM)为原料，全氟磺酸型阳离子交换树脂为催化剂，合成了甲基硅油。考察了反应温度与平衡化反应产物黏度的关系、脱低沸物温度及真空度对产品闪

点的影响。拟为连续化生产甲基硅油提供参考。结果表明，在甲基硅油生产过程中，当全氟磺酸型阳离子交换树脂用量为反应液相原料质量的0 . 5%、反应温度在 8 0￣ C、反应时间在 5 0 mi n、脱低温度在 2 5 0 o C、脱低沸物真空度在 3 0 0 P a时，产品的闪点和挥发分等指标均到达较高水平，而真空设备也易选，优化后的工艺参数已应用于 2 k t/ a甲基硅物连续法生产工艺。 关键词：甲基硅油，八甲基环四硅氧烷，六甲基二硅氧烷，全氟磺酸型阳离子交换树脂中图分类号：T Q 3 2 4 . 2 1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9~ 4 3 6 9( 2 0 1 3 )0 2— 0 1 0 6— 0 4

硅油是有机硅产品中的一个大类，通常是以硅氧键 ( s i—O)为主链的液态线型聚硅氧烷。 按化学结构分为主链硅原子上全部连接甲基的二

拌易造成固体酸催化剂磨损，产生难以分离的悬浮物，从而影响产品外观等性能。为了克服上述缺点，本公司对工艺流程进行了改进。改进后的生产工艺流程如下：将液相物料按一定流量连续不断地从配料釜泵入预先已加入催化剂的特殊结构的连续化反应器中，在压缩气体搅拌下液相物料与催化剂充分接触，进行平衡化反应，经过一定反应时间的产物通过溢流口

甲基硅油；部分甲基被其它基团取代的硅油，如甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基氰乙基硅油；还有主链硅原子上全部连接乙基的乙基硅油、乙基含

氢硅油等…。 虽然硅油品种繁多、用途广泛，但国内硅油

连续进入后处理工序，进行脱除低沸物等处理

生产企业规模小、工艺技术与

产品质量没有大的突破，大都为通用型产品，与世界先进水平差距较大，所占市场份额较小，主要用作硅橡胶加工、轻工、纺织及化妆品的助剂。2 0 1 0年我国各种硅油的产能约 1 4 0 k t/ a,产量约 8 0 k t/ a,均

后，泵入产品贮槽，进行分装 (见图 1 )。真空2

比2 0 0 5增长了 3倍。市场需求量较大的高品质含氢硅油、聚醚硅油、氨基硅油，尤其是化妆图 1硅油连续法生产工艺流程简图

品用硅油、苯基硅油和含氟硅油等仍主要依赖进口。

本实验以八甲基环四硅氧烷 ( D )、六甲基二硅氧烷 ( M M)为原料，全氟磺酸型阳离子交

生产硅油的传统工艺是将二甲基环硅氧烷与六甲基二硅氧烷按一定比例在配料釜中混合均

换树脂为催化剂，合成了甲基硅油。考察了反应温度与平衡化反应产物黏度的关系、脱低沸物温度及真空度对产品闪点的影响。拟为连续化生产甲基硅油提供参考。收稿日期：2 0 1 2—0 9—2 7。

匀，通过泵输送至反应塔或聚合釜，在固体酸催化下进行开环聚合反应，所得硅油粗产品，泵人脱低设备脱除低沸物，再经过滤、分装，得到产品。此法所用的反应器通常采用固定床式反应器

或搅拌式聚合反应釜。固定床式反应器不宜生产黏度过大的硅油；而搅拌式聚合反应釜的机械搅

作者简介：陈明 ( 1 9 6 6一),男，总工程师，高级工程师， 主要从事有机硅和有机氟工艺过程开发和研究工作。E—ma i l:c m@ me i l a n e h e m, t o m。

甲基硅油生产工艺的优化

第 2期

陈明等 .甲基硅油生产工艺的优化表1 反应温度与平衡反应产物黏度的关系

1 实验1 . 1主要原料及设备

八甲基环四硅氧烷 ( D ):道康宁 (张家港 )有限公司；六甲基二硅氧烷 ( M M):吉林

新亚强生物化工有限公司；全氟磺酸型阳离子交换树脂：N a i t o n 5 0 1,杜邦公司。 表面张力仪：B Z Y一1,上海衡平仪器仪表厂；开口闪点测定仪：S Y D一3 5 3 6,上海昌吉地质仪器有限公司；倾点测定仪：D S L一 0 9 4 Z,大连世隆电子设备有限公司；折光仪：WY A一注：1 )取样时间为反应混合物料升温至指定

温度反应 5 0 m i n后，过滤催化剂后测定平衡化产物外观。

2 W,上海精密科学仪器有限公司；凝胶渗透色谱仪：1 5 1 5一G P C,美国 Wa t e r s公司。1 . 2硅油的合成将D与 MM按 9 5: 5的质量比混合，催化剂全氟磺酸型阳离子交换树脂用量为反应液相原料质量的 0 . 5%,将上述混合物料加入到三口反应瓶中，搅拌下在一定温度反应 5 0 m i n,取样测定平衡化反应产物的黏度。 将平衡化反应产物置于脱低小试系统中，在一

时，随着反应温度的升高，产物的黏度逐渐升

高；当反应温度到达 8 0℃以上时，产物黏度变化很小，表明 D 开环聚合成高聚物的速度与高摩尔质量聚硅氧烷的解聚速度达到动态平衡，反应达到终点。较佳的反应温度为 8 0。 2 . 2脱低温度对产品性能的影响平衡化反应产物的后处理过程影响着产品的挥发分、闪点和介电常数等；因此，后处理工艺参数的考察对工程设计具有指导意义。表 2是黏度约 5 3 mm / s的平衡化反应产物在真空度 3 0 0 P a、 脱除时间 6 0 a r i n条件下，脱低温度对产品性能的影响。表 2脱低温度对产品性能影响

定温度、一定真空度下脱出低分子物，然后取

样测定产品指标。1 . 3性能测试

黏度：按 H G/ T 2 3 6 3 -1 9 9 2《硅油运动黏度试验方法》测定；闪点：按 G B 2 6 7 -1 9 8 8《石油产品闪点与燃点测定法开口杯法》测试；挥发分：按 G B 6 4 7 0 -1 9 8 6《漆料挥发物和不挥发物的测定》测试；摩尔质量：采用凝胶渗透色谱仪测试，以 T H F为淋洗液、单分散聚苯乙烯标样。

2结果与讨论2 . 1 反应温度与平衡反应产物黏度的关系

反应温度与平衡反应产物黏度的关系见表 1。

硅油的聚合过程是 D与聚硅氧烷之间的热

动力学平衡反应，在开环聚合时，活性中心首先进攻有张力的环硅氧烷的 s i一0键，使之成为线状硅氧烷；活性中心以同等机会进攻无张力的硅氧烷或线性聚硅氧烷的 S i一 0键，在环硅氧烷开

由表 2可见，随着脱低温度的升高，产品的闪 点升高、挥发分降低，

当脱低温度到达 2 5 0￣ C后，产品的闪点和挥发分变化较少，黏度为 1 0 0 m m / s。

较佳脱低温度为 2 5 0 c I=。2 . 3脱低真空度对产品性能的影响

环聚合成高摩尔质量的聚硅氧烷的同时，线性聚硅氧烷发生分子链断裂，使聚合和解聚达到动态平衡 J。由表 1可见，在平衡反应时间为 5 0 m i n

相同温度下，真空度越低物料的沸点也越低，混合物料中的低沸物组分更易从体系中分离出来；因此，考察真空度与产品指标之间的关系

甲基硅油生产工艺的优化

荫讯 . 1竹料对真空设备选型具有重要意义。表 3是黏度约 5 3 m m / s的平衡化反应产物在 2 5 0￣ C、6 0 m i n条件下脱除低沸物时，真空度对产品性能的影响。表 3真空度对产品性能的影响

第2 7卷

采用优化工艺得到的甲基硅油 P D M一1 0 0与

市售产品 A K一1 0 0、P M X一1 0 0性能对比见表 4。 由表 4可以看出，自制甲基硅油的性能指标与市售产品相近。

3 结论在甲基硅油生产过程中，当催化剂全氟磺酸型阳离子交换树脂用量为反应液相原料质量的 0 . 5%、平衡化 …… 此处隐藏：6019字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……