CN108084437B - 一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，属于聚硅酸乙酯制备技术领域。其特征在于，工艺步骤包括：1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.1~4.8分别定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.0~5.0，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至50℃~57℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应25min~35min后结束得到缩聚液；3）缩聚液蒸馏脱除轻组分后即得。所得聚合物中正硅酸乙酯的量下降到了1.5%以下，产品的闪点在100℃以上。

Description

一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法
技术领域
一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，属于聚硅酸乙酯制备技术领域。
背景技术
聚硅酸乙酯（常简称硅酸乙酯），如：硅酸乙酯40，指标：闪点45℃、比重1.055~1.060、乙醇2%、单体10-15%、聚合物83-88%、SiO2含量41.5%；主要用于耐化学品涂料和耐热涂料，有机硅溶剂及精密铸造粘结剂以及无极富锌底漆等方面。在生产和实际应用中存在的问题可归纳如下：
1、在聚合反应过程中不能有效的控制聚合度，出现局部高聚太多，导致在质量要求的1.055~1.060比重条件下单体残留过高。
2、现有工艺制备的聚硅酸乙酯单体含量超过10%~15%，导致闪点低（闪点45℃），挥发性高，容易着火，安全性差，且聚硅酸乙酯使用前必须经过水解成为水解液，才具有黏结能力。
3、现有聚硅酸乙酯单体含量超过10%~15%，在制备水解液时若水解不充分，如果制取强度特性同样的铸件中，硅酸乙酯用量将相应的增加，增加了铸造成本，同时也增加了铸造的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种比重符合要求、单体含量少的高闪点聚硅酸乙酯的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，其特征在于，工艺步骤包括：
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.1~4.8分别定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.0~5.0，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至50℃~57℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应25min~35min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液蒸馏脱除轻组分后即得。
传统的聚硅酸乙酯的制备工艺中四氯化硅和无水乙醇的质量比为1：1左右，这样的物料配比使得反应的pH在2.0~3.0，具有较高的酸值；而硅酸乙酯与含水乙醇的聚合反应的反应温度需要在90℃以上，才能控制反应，得到比重在1.060左右的产物。本发明提供了一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，运用了塔式连续反应，源源不断的将原料四氯化硅及无水乙醇分别定量的泵入合成塔的塔顶。主要的发明点在生产正硅酸乙酯过程中利用原料及配比将整个反应体系pH值控制在4.0~5.0，从而得到一种特定酸度的硅酸乙酯酯合成液；该酸性硅酸乙酯酯化液加入缩硅釜中后能够在50℃~57℃的低温下与含水乙醇聚合，使其发生缩聚反应，该缩聚反应工艺所得聚合物中正硅酸乙酯的量下降到了1.5%以下，同时产品的比重任然保持在1.060左右，在高真空蒸馏脱除轻组分后，加活性炭脱色过滤。所得产品的闪点在100℃以上，水解反应时生成乙醇较少，放出热量也不明显，不易着火、使用更安全。制取强度特性同样的铸件中，硅酸乙酯用量相应减少，成本降低。
优选的，步骤1）中所述的四氯化硅和无水乙醇分别通过计量泵连续的泵入合成塔的塔顶。本发明的工艺在实现过程中将四氯化硅和无水乙醇预先储存在储罐内，在反应过程中利用计量泵按比例连续的加入到合成塔塔顶，能够进一步提高生产效率，实现连续合成。
优选的，步骤1）中所述的四氯化硅和无水乙醇的质量比为1：4.3~4.7。优选的四氯化硅和无水乙醇的质量比能够使反应体系的pH在最佳的值，保证最终产品中正硅酸乙酯的量更低。
优选的，步骤1）中所述的反应体系的pH值控制在4.3~4.5。优选的四氯化硅和无水乙醇的质量比能够使反应体系的pH在该最佳的值。
优选的，步骤2）中所述的反应温度为53℃~55℃。合适的反应温度能够保持更合适的反应速率，增加产物中一聚产物和二聚产物的比例，高聚产物进一步减少。
优选的，步骤2）中所述的缩聚反应的反应时间为30min。优选的缩聚反应时间也能够更好的保证产品的质量。
优选的，步骤3）中所述的缩聚液蒸馏脱除轻组分时控制真空度在0.01~0.015MPa。能够更快速、完全的脱除乙醇、水等轻组分。
优选的，步骤3）中所述的缩聚液蒸馏脱除轻组分后加入活性炭脱色。使所得产品的品质更高。
与现有技术相比，本发明的一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法所具有的有益效果是：本发明提供了一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，在生产正硅酸乙酯过程中利用原料及配比将整个反应体系pH值控制在4.0~5.0，从而得到一种特定酸度的硅酸乙酯酯合成液；该酸性硅酸乙酯酯化液加入缩硅釜中后能够在50℃~57℃的低温下与含水乙醇聚合，使其发生缩聚反应，该缩聚反应工艺所得聚合物中正硅酸乙酯的量下降到了1.5%以下，同时产品的比重任然保持在1.060左右，在高真空蒸馏脱除轻组分后，加活性炭脱色过滤。所得产品的闪点在100℃以上，水解反应时生成乙醇较少，放出热量也不明显，不易着火、使用更安全。制取强度特性同样的铸件中，硅酸乙酯用量相应减少，成本降低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
实施例1
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.5分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.4，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至54℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应30min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液在0.01MPa的真空度下蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在1.1%，闪点为107℃，比重为1.060。
实施例2
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.7分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.5，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至53℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应32min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液在0.012MPa的真空度下蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在1.2%，闪点为104℃，比重为1.060。
实施例3
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.3分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.3，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至55℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应28min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液在0.011MPa的真空度下蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在1.2%，闪点为104℃，比重为1.058。
实施例4
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.1分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.0，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至57℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应25min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液在0.015MPa的真空度下蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在1.4%，闪点为102℃，比重为1.060。
实施例5
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.8分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在5.0，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至50℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应35min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液常温蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在1.5%，闪点为100℃，比重为1.055。
对比例1
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：1分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在2，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至98℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应30min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液在0.01MPa的真空度下蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在15%，闪点为50℃，比重为1.055。
对比例2
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.5分别通过计量泵连续、定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.4，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至95℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应30min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液在0.01MPa的真空度下蒸馏脱除轻组分后，加入活性炭脱色即得，产品中正硅酸乙酯的质量含量在12%，闪点为59℃，比重为1.984。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，其特征在于，工艺步骤包括：
1）将原料四氯化硅和无水乙醇按质量比1：4.3~4.7分别定量的泵入合成塔的塔顶，使得反应体系的pH值控制在4.3~4.5，合成得到酸性硅酸乙酯酯合成液；
2）将酸性硅酸乙酯合成液加入缩硅釜中，升温至50℃~57℃的反应温度后保温并滴加含水乙醇，使缩硅釜内发生缩聚反应，反应25min~35min后结束得到缩聚液；
3）缩聚液蒸馏脱除轻组分后即得；
其中，步骤1）中所述的四氯化硅和无水乙醇分别通过计量泵连续的泵入合成塔的塔顶。
2.根据权利要求1所述的一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的反应温度为53℃~55℃。
3.根据权利要求1所述的一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的缩聚反应的反应时间为30min。
4.根据权利要求1所述的一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述的缩聚液蒸馏脱除轻组分时控制真空度在0.01~0.015MPa。
5.根据权利要求1所述的一种高闪点聚硅酸乙酯的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述的缩聚液蒸馏脱除轻组分后加入活性炭脱色。
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