CN113087908A - 一种低粘度羟基硅油的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低粘度羟基硅油的制备方法，包括以下的步骤：S1.将六甲基环三硅氧烷、水及有机碱催化剂于反应釜中混合后，升温后发生反应；S2.反应结束后，将混合物进行分液，分离油相与水相；S3.向油相中加入中和剂中和后，再于于真空度<1000pa的真空下抽出未反应的单体及水，得到粗产物；粗产物经脱低后，过滤去除杂质，得到低粘度羟基硅油成品。本发明的低粘度羟基硅油的制备方法，工艺简单，在一个反应釜就可以完成；除了必须的合成原料与催化剂以外，不需要其他溶剂作为辅助原料，合成过程中不产生废水、废气，仅有不到2KG/每吨的中和盐生成；工艺成本非常低，环保，容易控制。

Description

一种低粘度羟基硅油的制备方法
技术领域
本发明涉及硅油技术领域，尤其涉及一种低粘度羟基硅油的制备方法。
背景技术
短链羟基硅油的分子结构式为HO[(CH3)2SiO]nH，其中n＝3～50，羟值为1％～15％，粘度为10～100cps，是一类特殊的端羟基封端硅油。端羟基具有很高的活性，可以相互分子之间缩水聚合，也可以与其它分子羟基缩合。目前，短链羟基硅油已被广泛应用到白炭黑疏水处理、混炼硅橡胶结构控制剂、纺织用硅油合成等领域中。
目前低粘度羟基硅油合成主要有以下几种方法：
第一种方法是二甲基二氯硅烷直接水解法。用过量的氨中和二甲基二氯硅烷单体水解时释放的HCl，形成NH3-NH4Cl缓冲溶液。将二甲基二氯硅烷滴加到氨水中(含NH4OH24％左右)控制反应温度在30℃以下，快速搅拌使单体以及其分散相进入反应体系，反应生成的油相连续的从体系中导出。成品用无水氯化钙干燥，活性炭脱色，气提法脱氨。副产物氯化铵固体需要结晶干燥，才能销售。但是此方法工艺繁琐，而且原料不容易得到，生产过程中产生大量的废水，与盐酸，不环保。
第二种方法是有机硅环体与乙酸酐反应。有机硅环体(D4或DMC)与乙酸酐在酸性催化剂下(硫酸或酸性白土)，于乙酸酐沸点(125～139℃)以下反应得到乙酰基封端的中间产物。然后，用水迅速洗去酸性催化剂，再加入碳酸钠或碳酸氢钠水溶液中和水解得到粗产物，至pH值6～7。产品用无水氯化钙干燥，活性炭脱色过滤得到终产物。此方法需要用大量的乙酸酐，大量的碳酸钠或碳酸氢钠水溶液中和，水解，洗涤，而且乙酸酐属于易制毒管制产品。所以此工艺不环保，成本高，原料很容易受限制。
第三种方法是用六甲基环三硅氧烷D3为原料，用极性溶剂为反应介质，与水一起开环得到羟基硅油。此方法工艺相对简单，但是应会使用大量低沸点溶剂，成本增加而且不环保。
由此可知，目前低粘度羟基硅油的合成工艺都很复杂，而且不环保，需要溶剂或者其它辅助原料，在得到羟基硅油的同时，还产生大量盐与废水，废气产生。因此亟需提供一种合成工艺简单、成本低、环保的低粘度羟基硅油的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低粘度羟基硅油的制备方法，该方法除了必须的合成原料与催化剂以外，不需要引入其它原料或溶剂，没有废水、废气产生。
本发明提供了一种低粘度羟基硅油的制备方法，包括以下的步骤：
S1.将六甲基环三硅氧烷、水及有机碱催化剂于反应釜中混合后，升温后发生反应；
S2.反应结束后，将混合物进行分液，分离油相与水相；
S3.向油相中加入中和剂，中和至中性，再于于真空度<1000pa的真空下抽出未反应的单体及水，得到粗产物；粗产物经脱低后，过滤去除杂质，得到低粘度羟基硅油成品。
进一步地，步骤S1中，所述有机碱催化剂为季铵碱，且混合液中有机碱催化剂的质量浓度为0.05％～1％。
进一步地，步骤S1中，所述有机碱选自四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四庚基氢氧化铵、十二烷基三甲基氢氧化铵、十二烷基二甲基苄基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵中的一种或多种。
进一步地，步骤S1中，所述六甲基环三硅氧烷、水及有机碱催化剂的质量比为(60～90)：(10～40)：(0.05～1)。
进一步地，步骤S1中，反应温度为90～150℃，反应时间为1～5小时。
进一步地，步骤S2中，分离的水相收集后作为原料循环使用。
进一步地，步骤S3中，所述中和剂为无机酸或有机酸，例如乙酸、磷酸或磷酸盐。
进一步地，步骤S3中，所述过滤具体为：将粗产物依次经袋式过滤器、精密过滤器和膜过滤器过滤。
进一步地，步骤S3中，得到的低粘度羟基硅油成品的粘度为10～100cps。
进一步地，步骤S3中，抽出的未反应的单体及水收集后作为原料继续使用。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明直接使用六甲基环三硅氧烷D3与水为原料，选用有机碱催化剂体系，按特定的比例，在一定温度下通过开环聚合直接合成低粘度的羟基硅油；反应完成后，用分液设备分离油相与水相，油相用中和剂中和后过滤得到产品。而水相含有催化剂，可继续循环使用。
2.本发明的工艺简单，在一个反应釜就可以完成；除了必须的合成原料与催化剂以外，不需要其他溶剂作为辅助原料，合成过程中不产生废水、废气，仅有不到2KG/每吨的中和盐生成；工艺成本非常低，环保，容易控制。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种低粘度羟基硅油的制备方法，具体步骤如下：
将150g六甲基环三硅氧烷，50g水加入烧瓶中，再加入0.1g四丁基氢氧化铵，剧烈搅拌，加热到95℃，保温反应3个小时。检测六甲基环三硅氧烷转化率95％时，停止搅拌，将混合物料转移到分液漏斗，静置20分钟分层，分离上层油相与下层水相。上层油相为粗产品，下层水相收集后继续循环使用。向上层油相中加入0.2g无水磷酸二氢钠搅拌0.5小时，过滤后得到155.5g低粘度羟基硅油成品，成品中羟基含量为7.5％，粘度为30cst。
实施例2
本实施例提供了一种低粘度羟基硅油的制备方法，具体步骤如下：
将150g六甲基环三硅氧烷，45g实施例1中收集的水和5g新鲜水加入烧瓶中，再加入0.05g四丁基氢氧化铵，剧烈搅拌，加热到95℃，保温反应3.5个小时。检测六甲基环三硅氧烷转化率96.5％时，停止搅拌，将混合物料转移到分液漏斗，静置20分钟分层，分离上层油相与下层水相。上层油相为粗产品，下层水相收集后继续循环使用。向上层油相中加入0.2g无水磷酸二氢钠搅拌0.5小时，过滤后得到156g低粘度羟基硅油成品，成品中羟基含量为8％，粘度为29cst。
实施例3
本实施例提供了一种低粘度羟基硅油的制备方法，具体步骤如下：
将160g六甲基环三硅氧烷，40g水加入烧瓶中，再加入0.1g四甲基氢氧化铵，剧烈搅拌，加热到95℃，保温反应5个小时。检测六甲基环三硅氧烷转化率96％时，停止搅拌，将混合物料转移到分液漏斗，静置60分钟分层，分离上层油相与下层水相。上层油相为粗产品，下层水相收集后继续循环使用。向上层油相中加入0.2g无水磷酸二氢钠搅拌0.5小时，过滤后得的154g低粘度羟基硅油成品，成品中羟基含量为6.5％，粘度为31cst。
实施例4
本实施例提供了一种低粘度羟基硅油的制备方法，具体步骤如下：
将165g六甲基环三硅氧烷，35g水加入烧瓶中，再加入0.1g十二烷基二甲基苄基氢氧化铵，剧烈搅拌，加热到95℃，保温反应4.5个小时。检测六甲基环三硅氧烷转化率92％时，停止搅拌，将混合物料转移到分液漏斗，静置60分钟分层，分离上层油相与下层水相。上层油相为粗产品，下层水相收集后继续循环使用。向上层油相中加入0.2g无水磷酸二氢钠搅拌0.5小时，过滤后得到154g低粘度羟基硅油成品，成品中羟基含量为8.5％，粘度为29cst。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低粘度羟基硅油的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：
S1.将六甲基环三硅氧烷、水及有机碱催化剂于反应釜中混合后，升温后发生反应；
S2.反应结束后，将混合物进行分液，分离油相与水相；
S3.向油相中加入中和剂中和后，再于于真空度<1000pa的真空下抽出未反应的单体及水，得到粗产物；粗产物经脱低后，过滤去除杂质，得到低粘度羟基硅油成品。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机碱催化剂为季铵碱，浓度为0.05％～1％。
3.根据权利要求2所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机碱选自四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四庚基氢氧化铵、十二烷基三甲基氢氧化铵、十二烷基二甲基苄基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述六甲基环三硅氧烷、水及有机碱催化剂的质量比为(60～90)：(10～40)：(0.05～1)。
5.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S1中，反应温度为90～150℃，反应时间为1～5小时。
6.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S2中，分离的水相收集后作为原料循环使用。
7.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述中和剂为乙酸、磷酸或磷酸盐。
8.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述过滤具体为：将粗产物依次经袋式过滤器、精密过滤器和膜过滤器过滤。
9.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S3中，得到的低粘度羟基硅油成品的粘度为10～100cps。
10.根据权利要求1所述的一种低粘度羟基硅油的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤S3中，抽出的未反应的单体及水收集后作为原料继续使用。
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