CN116144025A - 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，包括以下步骤：将有机硅单体和催化剂加入到反应器内，搅拌升温预反应，之后向反应器内滴加乙醇作为封端剂，滴加结束后保温反应，反应结束后将反应液冷却过滤，将滤液进行减压蒸馏脱除低分子化合物，制得低粘度羟基硅油。本发明通过调节封端剂的添加量可制得不同羟基含量的羟基硅油，而且该方法以乙醇作为封端剂，得到的羟基硅油产量高，制备工艺简单，生产成本低，绿色环保，更适合工业化生产。

Description

一种低粘度羟基硅油的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子化合物合成领域，具体涉及一种低粘度羟基硅油的制备方法。
背景技术
小分子羟基硅油是带有活性基团的物质，是硅橡胶理想的结构控制剂。制备小分子羟基硅油的方法有多种。国内现有技术中，生产羟基硅油的方法，多采用乙酸酐法，即以二甲基环硅氧烷为原料，乙酸酐为封端剂，采用硫酸做催化剂，合成乙酰氧基封端的硅油，再将乙酰氧基封端的硅油再碱性水溶液中水解制得羟基硅油。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。
为了更加环保，现有制备方法中改为水作为封端剂。中国专利为202110473909.9的专利提供了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。所述中和剂为乙酸、磷酸或磷酸盐。上述方法虽然能制备低粘度羟基硅油，但是封端剂使用量大，且生产过程中会产生含酸废水，对环境有害。中国专利202011538035.2的专利提供了一种低粘度羟基硅油的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将六甲基环三硅氧烷、溶剂、水混合均匀后，开启搅拌，升温至35-45℃，滴加催化剂溶液，滴加结束后升温至30-50℃，反应时间1-4h，反应结束后加入中和剂调节至pH为中性，加入中和剂后保持反应30min后脱除溶剂，即可得到透明的低粘度羟基硅油。所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵的一种或几种，上述方法中会产生一定量的含磷废水，对环境有害。且上述制备方法中水的用量较大，会提高产品的制备成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种低粘度羟基硅油的制备方法，该方法通过调节封端剂的添加量可制得不同羟基含量的羟基硅油，而且该方法以乙醇作为封端剂，得到的羟基硅油产量高，制备工艺简单，生产成本低，绿色环保，更适合工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种低粘度羟基硅油的制备方法，包括以下步骤：
将有机硅单体和催化剂加入到反应器内，搅拌升温预反应，之后向反应器内滴加乙醇作为封端剂，滴加结束后保温反应，反应结束后将反应液冷却过滤，将滤液进行减压蒸馏脱除低分子化合物，制得低粘度羟基硅油。
作为上述技术方案的优选，所述有机硅单体为八甲基环四硅氧烷。
作为上述技术方案的优选，所述催化剂为大孔阳离子树脂。
作为上述技术方案的优选，所述催化剂的加入量为有机硅单体质量的3％-10％。
作为上述技术方案的优选，所述搅拌升温预反应是升温至40-80℃。
作为上述技术方案的优选，所述乙醇的添加量为有机硅单体质量的10-25％。
作为上述技术方案的优选，所述乙醇是在搅拌升温至40-80℃预反应10-30分钟后开始滴加。
作为上述技术方案的优选，滴加乙醇时乙醇需在0.5h-2h内滴加完毕。
作为上述技术方案的优选，所述保温反应的温度为40-80℃，所述保温反应的时间为2-5h。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明以八甲基环四硅氧烷作为有机硅单体，以大孔阳离子树脂作为催化剂，以乙醇作为封端剂来制备羟基硅油，通过调节封端剂的用量来制备不同羟基含量的羟基硅油。本发明有效控制乙醇的滴加速度，经过开环平衡、过滤，减压蒸馏，制得的低粘度羟基硅油，收率高。
本发明制备过程中无需添加溶剂，且不产生废水，绿色环保，生产工艺简单，制得的羟基硅油稳定性好，本发明用乙醇替代水做封端剂，可以减弱水做封端剂时对酸碱催化剂的稀释作用，从而能保证催化剂的催化活性，保证开环效率，提高羟基硅油的收率。本发明制得的羟基硅油的粘度为30-40mm2/s，羟基含量为4-8％，收率为83％以上。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
下述实施例中采用的原料均为市售购买，减压蒸馏的温度控制为150℃。
实施例1
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，加入100g八甲基环四硅氧烷和5g全氟磺酸离子交换树脂催化剂，开启搅拌并升温至60℃，预反应10min后，然后向四口反应瓶内滴加13g乙醇，乙醇在30min内滴加完毕，之后保温反应2h，反应结束后将反应液冷却，过滤除去全氟磺酸离子交换树脂催化剂，滤液减压蒸馏除去小分子化合物，即可得到低粘度羟基硅油96g，收率为85.0％，粘度为38cs,羟基含量为4.7％。
实施例2
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，加入100g八甲基环四硅氧烷和8g全氟磺酸离子交换树脂催化剂，开启搅拌并升温至50℃，预反应10min后，向四口反应瓶内滴加16g乙醇，乙醇在30min内滴加完毕，之后保温反应3h，反应结束后将反应液冷却，过滤除去全氟磺酸离子交换树脂催化剂，滤液减压蒸馏除去小分子化合物，即可得到低粘度羟基硅油98g，收率为84.5％，粘度为40cs,羟基含量为5.2％。
实施例3
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，加入100g八甲基环四硅氧烷和6g全氟磺酸离子交换树脂催化剂，开启搅拌并升温至70℃，预反应10min后，然后向四口反应瓶内滴加20g乙醇，乙醇在30min内滴加完毕，之后保温反应2h，反应结束后将反应液冷却，过滤除去全氟磺酸离子交换树脂催化剂，滤液减压蒸馏除去小分子化合物，即可得到低粘度羟基硅油102g，收率为85.0％，粘度为35cs,羟基含量为6.4％。
实施例4
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，加入100g八甲基环四硅氧烷和10g全氟磺酸离子交换树脂催化剂，开启搅拌并升温至60℃，预反应10min后，然后向四口反应瓶内滴加25g乙醇，乙醇在30min内滴加完毕，之后保温反应3小时，冷却出料，过滤除去全氟磺酸离子交换树脂催化剂，滤液减压蒸馏除去小分子化合物，即可得到低粘度羟基硅油107g，收率为85.6％，粘度为30cs,羟基含量为7.9％。
对比例
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，加入100g八甲基环四硅氧烷和10g全氟磺酸离子交换树脂催化剂，开启搅拌并升温至60℃，预反应10min后，然后向四口反应瓶内滴加25g水，水在30min内滴加完毕，之后保温反应3小时，冷却出料，过滤除去全氟磺酸离子交换树脂催化剂，滤液减压蒸馏除去小分子化合物，即可得到低粘度羟基硅油91g，收率为72.8％，粘度为42cs,羟基含量为6.3％。
综上所述，相对于对比例，本发明以八甲基环四硅氧烷作为有机硅单体，以大孔阳离子树脂为催化剂，采用乙醇为封端剂，制得的羟基硅油粘度低，收率高。
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种低粘度羟基硅油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将有机硅单体和催化剂加入到反应器内，搅拌升温预反应，之后向反应器内滴加乙醇作为封端剂，滴加结束后保温反应，反应结束后将反应液冷却过滤，将滤液进行减压蒸馏脱除低分子化合物，制得低粘度羟基硅油。
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，所述有机硅单体为八甲基环四硅氧烷。
3.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，所述催化剂为大孔阳离子树脂。
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，其特征在于，所述催化剂的加入量为有机硅单体质量的3％-10％。
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，其特征在于，所述搅拌升温预反应是升温至40-80℃。
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，其特征在于，所述乙醇的添加量为有机硅单体质量的10-25％。
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，其特征在于，所述乙醇是在搅拌升温至40-80℃预反应10-30分钟后开始滴加。
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，其特征在于，滴加乙醇时乙醇需在0.5h-2h内滴加完毕。
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，其特征在于，所述保温反应的温度为40-80℃，所述保温反应的时间为2-5h。
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