一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法
技术领域
本发明涉及一种硅油的制备方法,具体涉及一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法。
背景技术
乙烯基硅油主要有端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)和端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷(Vi-PMVS),可根据需要提供不同粘度和乙烯基含量的产品。
现有的乙烯基硅油制备过程中,会产生一部分硅油副产物。该副产物中含有大量有用成分,可将其用来生产粘度2~6mPa·s的硅油,作为生产中高粘度硅油时的封端剂。由于封端剂耗用量很少,致使硅油副产物日益增多,难以得到充分利用;同时也造成储存的困难。为平衡生产,提高经济效益,硅油副产物的利用成为一个急需解决的重要问题。
CN101787131A公开了一种利用硅油副产物制备硅油的方法,使用酸法二甲基硅油副产物作为原料,利用固体酸性催化剂催化制备中低粘度的二甲基硅油。本方法包括计算硅油副产物中原料的组成和绘制原料配比-粘度的关系曲线来设定投料比,在3%~15%的固体催化剂催化下,控制反应温度为50~110℃,反应2~6小时。该发明对硅油副产物进行再利用,解决了硅油副产物堵库问题和降低了生产成本。
现有技术中关于碱法乙烯基硅油副产物回收利用的方法还未有报道。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法使用碱法乙烯基硅油副产物为原料制备中低粘度(10~1000cps)的乙烯基硅油,单程转化率高(大于80%),实现了乙烯基硅油副产物的合理回收利用。
为了达到上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)以乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比通过步骤(2)方法确定,然后加入碱性催化剂,反应,得到目标产物乙烯基硅油。
所述乙烯基硅油副产物即采用碱法制备乙烯基硅油得到的硅油副产物。
设定乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,将不同质量配比的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂作为横坐标,采用该质量配比所得到的目标产物乙烯基硅油粘度为纵坐标,可以得到原料配比-粘度关系曲线,该曲线能够显示乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量配比与目标产物乙烯基硅油粘度之间的定量关系。
通过这条曲线可以根据期望得到的目标产物乙烯基硅油的粘度,由原料配比-粘度关系曲线查出该粘度下所需要的原料配比,由此确定乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的加入量,按此原料配比制备设定粘度的硅油。
向反应容器中加入由上述方法确定的量的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,然后加入碱性催化剂,反应,得到目标产物乙烯基硅油。
优选地,步骤(1)之前对乙烯基硅油副产物进行如下预处理;
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为60~110℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分。
根据本发明,所述乙烯基硅油副产物为碱法制备乙烯基硅油的副产物,碱法所用碱性催化剂选自三水四甲基氢氧化铵或/和五水四甲基氢氧化铵。
根据本发明,所述碱性催化剂为固体碱性催化剂,优选自三水四甲基氢氧化铵或/和五水四甲基氢氧化铵。
当所述乙烯基硅油副产物为碱法制备乙烯基硅油的副产物时,即除去由四甲基氢氧化铵分解产生的分解产物,得到盐分较少的乙烯基硅油副产物,使副产物的纯度增加,进而增加乙烯基硅油副产物的反应活性。
优选地,步骤(2)中所述碱性催化剂的加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001~0.1wt%,例如0.002wt%、0.005wt%、0.01wt%、0.02wt%、0.03wt%、0.04wt%、0.05wt%、0.06wt%、0.07wt%、0.08wt%或0.09wt%,优选0.003~0.095wt%,进一步优选0.06~0.085wt%。
优选地,所述反应温度为80~110℃,例如82℃、85℃、88℃、91℃、94℃、97℃、100℃、103℃、105℃或108℃,优选84~106℃,进一步优选85~105℃。
优选地,所述反应的时间为3~12小时,例如3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时、7.5小时、8小时、8.5小时、9小时、9.5小时、10小时、10.5小时、11小时或11.5小时,优选3.8~11.2小时,进一步优选4.2~10.6小时。
优选地,反应结束后,升温至150~180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为60~110℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线;
(2’)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3’)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比通过步骤(2’)方法确定,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001~0.1wt%,控制反应温度在80~110℃,反应3~12小时,然后快速升温至150~180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)采用本发明的方法可以将乙烯基硅油副产物用于生产粘度为10~1000cps的低、中粘度乙烯基硅油,单程转化率大于80%;
(2)应用原料配比-粘度关系曲线,可以计算出粘度100~10000cps内任一粘度乙烯基硅油的配料比,按此配料比制备的乙烯基硅油与设定粘度偏差很小;
(3)本发明所述固体碱性催化剂可以高温分解,采用其可以直接制得中性平衡化反应产物,省去中和和水洗工艺,反应结束后只需过滤操作便可实现催化剂与反应产物分离,过程简单,无污染;此外,无中和产物影响产品质量,产品粘度容易控制;
(4)聚合结束后脱除的低分子副产物,还可以再次通过原料配比-粘度关系曲线计算投料比,使其继续作为原料使用,从根本上解决了乙烯基硅油副产物挤压堵库的问题,降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1:原料配比-粘度关系曲线。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
具体实施方式1
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)以乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比通过步骤(2)方法确定,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001~0.1wt%,控制反应温度在80~110℃,反应3~12小时,然后快速升温至150~180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
具体实施方式2
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为60~110℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比通过步骤(2)方法确定,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001~0.1wt%,控制反应温度在80~110℃,反应3~12小时,然后快速升温至150~180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到最终目标产物乙烯基硅油。
具体实施例1
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为60℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线如图1所示,其中,图1中,乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比分别为70:70:0.5、70:70:1、70:70:1.5、70:70:2、70:70:2.5、70:70:3和70:70:20,为了更清楚的表示随着乙烯基封头剂的增加,粘度的变化,横坐标中仅显示质量比中乙烯基封头剂的值,即,0.5、1、1.5、2、2.5、3和20。根据上述数据点,绘制得到图1;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度1000cps的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为70:70:1.69,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比为70:70:1.69,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001wt%,控制反应温度在80℃,反应12小时,然后快速升温至150℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
具体实施例2
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为110℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线如图1所示,其中,图1中,乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比分别为70:70:0.5、70:70:1、70:70:1.5、70:70:2、70:70:2.5、70:70:3和70:70:20,为了更清楚的表示随着乙烯基封头剂的增加,粘度的变化,横坐标中仅显示质量比中乙烯基封头剂的值,即,0.5、1、1.5、2、2.5、3和20。根据上述数据点,绘制得到图1;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度1000cps的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为70:70:1.69,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比为70:70:1.69,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.1wt%,控制反应温度在110℃,反应3小时,然后快速升温至180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
具体实施例3
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为60℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线如图1所示,其中,图1中,乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比分别为70:70:0.5、70:70:1、70:70:1.5、70:70:2、70:70:2.5、70:70:3和70:70:20,为了更清楚的表示随着乙烯基封头剂的增加,粘度的变化,横坐标中仅显示质量比中乙烯基封头剂的值,即,0.5、1、1.5、2、2.5、3和20。根据上述数据点,绘制得到图1;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度100cps的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为70:70:17.0,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比为70:70:17.0,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001wt%,控制反应温度在80℃,反应12小时,然后快速升温至150℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
具体实施例4
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为110℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线如图1所示,其中,图1中,乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比分别为70:70:0.5、70:70:1、70:70:1.5、70:70:2、70:70:2.5、70:70:3和70:70:20,为了更清楚的表示随着乙烯基封头剂的增加,粘度的变化,横坐标中仅显示质量比中乙烯基封头剂的值,即,0.5、1、1.5、2、2.5、3和20。根据上述数据点,绘制得到图1;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度100cps的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为70:70:17.0,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比为70:70:17.0,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.1wt%,控制反应温度在110℃,反应3小时,然后快速升温至180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
具体实施例5
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为60℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线如图1所示,其中,图1中,乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比分别为70:70:0.5、70:70:1、70:70:1.5、70:70:2、70:70:2.5、70:70:3和70:70:20,为了更清楚的表示随着乙烯基封头剂的增加,粘度的变化,横坐标中仅显示质量比中乙烯基封头剂的值,即,0.5、1、1.5、2、2.5、3和20。根据上述数据点,绘制得到图1;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度10000cps的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为70:70:0.9,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比为70:70:0.9,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.001wt%,控制反应温度在80℃,反应12小时,然后快速升温至150℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
具体实施例6
一种用碱法乙烯基硅油副产物合成乙烯基硅油的方法,所述方法包括如下步骤:
(1’)将乙烯基硅油副产物置于真空釜中,控制温度为110℃,通过搅拌,底部通入N2,抽真空的方法除去乙烯基硅油副产物中残留的盐分;
(1)以上述预处理后的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为横坐标,其中,乙烯基硅油副产物和二甲基环硅氧烷的质量比为1:1,目标产物乙烯基硅油的粘度为纵坐标,绘制原料配比-粘度关系曲线如图1所示,其中,图1中,乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比分别为70:70:0.5、70:70:1、70:70:1.5、70:70:2、70:70:2.5、70:70:3和70:70:20,为了更清楚的表示随着乙烯基封头剂的增加,粘度的变化,横坐标中仅显示质量比中乙烯基封头剂的值,即,0.5、1、1.5、2、2.5、3和20。根据上述数据点,绘制得到图1;
(2)根据上述原料配比-粘度关系曲线,确定设定粘度10000cps的乙烯基硅油的乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂的质量比为70:70:0.9,按此质量比制备设定粘度的乙烯基硅油;
(3)向反应容器中加入乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂,其质量比为70:70:0.9,然后加入固体碱性催化剂,其加入量为乙烯基硅油副产物、二甲基环硅氧烷和乙烯基封头剂三者总质量的0.1wt%,控制反应温度在110℃,反应3小时,然后快速升温至180℃,保持30min分解催化剂,最后在200℃减压脱除低分子副产物,直至无液滴流出,得到目标产物乙烯基硅油。
应该注意到并理解,在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下,能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此,要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。