CN111116919A - 一种新型二甲基端羟基硅油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤一、开环反应，将二甲基环硅氧烷、乙酸酐混合均匀后，加入固体超强酸催化剂，加热回流，减压蒸馏回收未反应的乙酸酐，过滤回收固体超强酸，得到开环反应产物；步骤二、水解反应，向开环反应产物滴加碳酸钠溶液水解，冷却，分液，得到上层油层即为产物二甲基端羟基硅油。该方法中的固体酸催化剂容易从产品中分离出来，固体酸催化剂可回收利用，可再生，降低了成本。

Description

一种新型二甲基端羟基硅油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机硅工业领域，特别涉及一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法。
背景技术
二甲基环硅氧烷在浓硫酸催化下，用乙酸酐开环，生成α，ω二乙酰氧基硅氧烷，再将α，ω二乙酰氧基硅氧烷在碱性条件下水解，生成二甲基端羟基硅油，是制备二甲基端羟基硅油最常用的工艺。但是使二甲基环硅氧烷开环需要加入大量的硫酸做催化剂，使产物中也含有大量硫酸，这些残留的催化剂不易回收，既浪费了原料，又会造成环境污染。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的催化剂不易回收，生产工艺不环保的问题，提供了一种新型二甲基端羟基硅油及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供了一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一、开环反应，将二甲基环硅氧烷、乙酸酐混合均匀后，加入固体超强酸催化剂，加热回流反应，减压蒸馏回收未反应的乙酸酐，过滤回收固体超强酸，得到开环反应产物；
步骤二、水解反应，向开环反应产物滴加碳酸钠溶液水解，分液，得到的上层油层即为产物。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤一中所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/TiO2或SO4 2-/ZrO2或SO4 2-/SnO2中的一种。
进一步，所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/SnO2。
进一步，所述固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂用量为二甲基环硅氧烷重量的1％-5％。
进一步，所述固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂用量为二甲基环硅氧烷重量的2％。
进一步，所述减压蒸馏回收乙酸酐的真空度为10mmHg-20mmHg，温度为80℃-90℃。
采用上述技术方案的有益效果是：固体酸催化剂与液体产物易分离，且催化剂可回收利用，可再生，降低了生产成本。
具体实施方式
以下对本发明实施例进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
向带有机械搅拌、冷凝回流、加热装置的三口烧瓶中加入二甲基环硅氧烷(DMC)135g、乙酸酐45g，搅拌混合均匀后，加入固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂6.75g，加热至120℃后，保温3h，冷却。将产物在20mmHg真空度下，80℃下旋转蒸发30min，抽出未反应的醋酸酐，回收利用。旋转蒸发后，冷却、过滤，回收固体催化剂，滤液为开环产物。
将得到的开环产物加入带有机械搅拌、冷凝回流、加热装置的三口烧瓶中，在70-75℃下滴加质量百分数为8％的碳酸钠水溶液200ml，搅拌2h后，静置，上层为二甲基端羟基硅油。
实施例2
向带有机械搅拌、冷凝回流、加热装置的三口烧瓶中加入二甲基环硅氧烷(DMC)135g、乙酸酐45g，搅拌混合均匀后，加入固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂1.35g，加热至120℃后，保温3h后，冷却。在10mmHg真空度下，90℃下旋转蒸发30min，抽出未反应的醋酸酐，回收利用。旋转蒸发后，冷却、过滤，回收固体催化剂，滤液为开环产物。
将得到的开环产物加入带有冷凝回流、机械搅拌、加热装置的三口烧瓶中，在60-65℃下滴加质量百分数为8％的碳酸钠水溶液200ml，搅拌2h后，静置，分液，上层为二甲基端羟基硅油。
实施例3
向带有机械搅拌、冷凝回流、加热装置的三口烧瓶中加入二甲基环硅氧烷(DMC)135g、乙酸酐45g，搅拌混合均匀后，加入固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂2.70g，加热至120℃后，保温3h后。冷却，在15mmHg真空度下，85℃下旋转蒸发30min，抽出未反应的醋酸酐，回收利用。旋转蒸发后，冷却、过滤，回收固体催化剂，滤液为开环产物。
将得到的开环产物加入带有冷凝回流、机械搅拌、加热装置的三口烧瓶中，在60-65℃下滴加质量百分数为8％的碳酸钠水溶液200ml，搅拌2h后，静置，分液，上层为二甲基端羟基硅油。
实施例4
原料配比和工艺参数同实施例3，唯一的区别在于加入的是重复使用了3次的回收的固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂。所述回收的催化剂是从反应体系中分离出的催化剂用去离子清洗三次后，100℃烘至恒重。
实施例5
原料配比和工艺参数同实施例3，唯一的区别在于加入的是再生的固体超强酸SO4 2-/SnO2。再生工艺为：将回收的固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂在1.0mol/L的硫酸溶液中浸泡1h，然后在600℃下煅烧2h。
实验例1
(1)羟值的测定。用化学法，氢化铝锂滴定法测二甲基端羟基硅油中的羟基含量。
(2)产率的测定。实际产量/理论产率得产率。
(3)外观观察。
表1回收催化剂对二甲基端羟基硅油性能的影响
样品 羟值/％ 产率/％ 外观
实施例1样品 8.21 87.1 无色透明
实施例2样品 8.74 85.3 略浑浊
实施例3样品 9.04 91.4 无色透明
实施例4样品 8.80 88.2 无色透明
实施例5样品 8.52 87.8 无色透明
从表1可以看出，用固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂可以得到外观无色透明的、具有较高羟值和产率的二甲基端羟基硅油。实施例4和实施例5分别使用了回收和再生的固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂，和实施3相比，羟值和产率没有明显变化，说明固体超强酸SO4 2-/SnO2催化剂的回收和再生对其活性没有明显影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一、开环反应，将二甲基环硅氧烷、乙酸酐混合均匀后，加入固体超强酸催化剂，加热回流反应，减压蒸馏回收未反应的乙酸酐，过滤回收固体超强酸，得到开环反应产物；
步骤二、水解反应，向开环反应产物滴加碳酸钠溶液水解，分液，得到上层油层即为产物。
2.根据权利要求1所述的一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，其特征在于，所述固体超强酸催化剂为固体超强酸SO4 2-/TiO2或SO4 2-/ZrO2或SO4 2-/SnO2中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，其特征在于，所述固体超强酸催化剂为固体超强酸SO4 2-/SnO2。
4.根据权利要求3所述的一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，其特征在于，所述固体超强酸催化剂SO4 2-/SnO2用量为二甲基环硅氧烷重量的1％-5％。
5.根据权利要求4所述的一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，其特征在于，所述固体超强酸催化剂SO4 2-/SnO2用量为二甲基环硅氧烷重量的2％。
6.根据权利要求1所述的一种新型二甲基端羟基硅油的制备方法，其特征在于，所述减压蒸馏回收乙酸酐的真空度为10mmHg-20mmHg，温度为80℃-90℃。
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