CN1738849A - 水解/缩合卤代硅烷以合成羟基化聚有机硅氧烷的方法,以及用于实施该方法的装置 - Google Patents
水解/缩合卤代硅烷以合成羟基化聚有机硅氧烷的方法,以及用于实施该方法的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1738849A CN1738849A CN200380109038.2A CN200380109038A CN1738849A CN 1738849 A CN1738849 A CN 1738849A CN 200380109038 A CN200380109038 A CN 200380109038A CN 1738849 A CN1738849 A CN 1738849A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic phase
- water
- reactor
- reaction medium
- hydrolyzing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 57
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000004756 silanes Chemical group 0.000 claims abstract description 20
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 claims abstract description 6
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 32
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 24
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 23
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 claims description 17
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 15
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 13
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 6
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 6
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Chemical compound [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 4
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 16
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 8
- 229910020175 SiOH Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 3
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- QPFMBZIOSGYJDE-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2-tetrachloroethane Chemical compound ClC(Cl)C(Cl)Cl QPFMBZIOSGYJDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 2
- QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N chloro(dimethyl)silicon Chemical compound C[Si](C)Cl QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 231100000584 environmental toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 2,4-D Chemical compound OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001494 2-propynyl group Chemical group [H]C#CC([H])([H])* 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000005428 anthryl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C(*)=C([H])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005815 base catalysis Methods 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 125000001995 cyclobutyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- ZICQBHNGXDOVJF-UHFFFAOYSA-N diamantane Chemical group C1C2C3CC(C4)CC2C2C4C3CC1C2 ZICQBHNGXDOVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000002789 length control Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- JPQBRSQJGWOTGC-UHFFFAOYSA-N methyl(silyloxysilyloxy)silane Chemical class C[SiH2]O[SiH2]O[SiH3] JPQBRSQJGWOTGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- UMRZSTCPUPJPOJ-KNVOCYPGSA-N norbornane Chemical compound C1C[C@H]2CC[C@@H]1C2 UMRZSTCPUPJPOJ-KNVOCYPGSA-N 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005561 phenanthryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011535 reaction buffer Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004447 silicone coating Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 125000004469 siloxy group Chemical group [SiH3]O* 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- RSNQKPMXXVDJFG-UHFFFAOYSA-N tetrasiloxane Chemical compound [SiH3]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH3] RSNQKPMXXVDJFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DWAWYEUJUWLESO-UHFFFAOYSA-N trichloromethylsilane Chemical compound [SiH3]C(Cl)(Cl)Cl DWAWYEUJUWLESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002221 trityl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1C([*])(C1=C(C(=C(C(=C1[H])[H])[H])[H])[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/06—Preparatory processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1806—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a turbulent flow of the reactants, such as in centrifugal-type reactors, or having a high Reynolds-number
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1812—Tubular reactors
- B01J19/1837—Loop-type reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/045—Polysiloxanes containing less than 25 silicon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
- C08G77/16—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to hydroxyl groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00184—Controlling or regulating processes controlling the weight of reactants in the reactor vessel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种在多相反应介质(优选两相反应介质)中通过酸催化作用来水解/缩合具有可水解基团的硅烷，优选卤代硅烷，更优选氯硅烷的方法，所述方法在于在搅拌下使具有可水解基团的硅烷接触水、缓冲剂和中和剂，然后将水相与有机相分离，所述有机相包含水解/缩合产物，即羟基化聚有机硅氧烷。所述方法的特征在于：a)使用强搅拌装置，该装置在反应介质中能够产生的搅拌至少等于一个剪切作用所引起的搅拌，该剪切作用对应于由圆周速度至少等于8m.s－1，优选至少10m.s－1，更优选15至30m.s－1的转子所提供的剪切作用，并且因而可以形成d32小于500μm的有机相小滴；b)并使硅烷/水相的重量分数为大于或等于0.05，优选大于或等于0.10，更优选0.50至2.00。
Description
本发明的领域涉及合成羟基化聚有机硅氧烷，特别是包含相对低摩尔质量的硅烷醇端基(≡SiOH)的线性聚二有机硅氧烷。这些硅氧烷(例如α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷)特别可以用作生产硅氧烷弹性体的分散剂，例如特别发现这可以用于交联硅氧烷涂料中(例如防粘纸)，或者用于在室温下可交联的硅氧烷乳液中(缩聚)以形成胶粘剂或其它密封材料。
本发明因此涉及在多相(优选两相)反应介质中水解/缩合卤代硅烷的方法，该方法的特点在于同时搅拌卤代硅烷、水和缓冲剂，然后分离水相和有机相，其包含水解/缩合产物，即羟基化聚有机硅氧烷。
本发明的目的还在于实施该水解/缩合卤代硅烷方法的装置。
正如在科技文献中，例如在Noll的著作“Chemistry andTechnology of silicones”(Academic Press出版，1968)中所指出的，存在两种周知的途径来合成端基携带SiOH单元的聚二有机硅氧烷：
1)环状聚有机硅氧烷，八甲基四硅氧烷(D4)或七甲基三硅氧烷(D3)的开环，和/或硅氧烷基(siloxyl)单元D2：-R2SiO-O2/2被酸或碱催化的再分布；
2)≡SiZ单元(Z＝卤素或烷基)在水相中的水解，随后缩合。
通常，工业上通过从D3和/或D4型环状聚有机硅氧烷开始再分配短链来生产包含硅醇端基的长油(低≡SiOH含量(w/w)，也就是说＜1％)。
通常通过在有机/含水两相介质中水解/缩合包含≡SiZ单元(Z＝卤素或烷基)的硅烷得到具有高浓度≡SiOH的短油。
本发明更特别涉及水解/缩合卤代硅烷，例如氯硅烷的技术。
该技术已经已知很长时间。
实例可以是美国专利US-B-2 661 348，其公开了一种制备聚硅氧烷树脂的方法，其在于利用在惰性卤代有机溶剂(三氯乙烯、四氯乙烷、四氯乙烯等)中的包含有机三卤代硅烷(三氯甲基硅烷)的溶液。该卤代硅烷有机溶液接触足够量水，使得可以完成有机三卤代硅烷的水解，以便最后萃取包含聚硅氧烷树脂的非水有机相。
该方法被认为可以解决卤代硅烷水解/缩合期间的重现技术问题，即随着聚有机硅氧烷被低级烷基(甲基)取代，水解和缩合同时发生。这导致缩聚不受控制，导致形成长线性聚硅氧烷物质和环状聚硅氧烷物质。因此在反应介质中出现不溶的硅氧烷凝胶，该凝胶使得通过水解/缩合卤代硅烷得到的硅氧烷产物不适用于任何随后的工业用途和商业应用。US-B-2 661 348提供的使用惰性有机溶剂的事实使得可以在有机相中较好地溶解水解的硅氧烷产物，同时可促进水解的酸(HCl)和全部亲水性产物被保留在水相中。因此或多或少地成功实现了防止反应失控。此外，选择密度大于1.1的溶剂(卤化溶剂)可促进和有利于两相分离，而不会形成水包油型乳液。
根据专利US-B-2 661 348，反应器装有搅拌器，但是搅拌参数没有作为关键参数给出。
如上所指出，水解/缩合原料可以是烷氧基硅烷而不是卤代硅烷。因此，专利申请EP-A-1 052 262公开了一摩尔二甲氧基二甲基硅烷用两摩尔水水解/缩合，使用盐酸调节反应介质至pH为3.4。在环境温度下剧烈搅拌这种化学计量两相体系。继续搅拌一段时间。反应混合物变得均匀，随后向其中加入KH2PO4/A2HPO4缓冲体系，以调节pH至6.8。搅拌几分钟后，对反应介质进行真空蒸馏操作，以除去水和挥发性物质(甲醇)。
该文献表明得到的羟基化聚有机硅氧烷具有稍大于2的聚合度，并且在储存时具有增加的倾向(不稳定性)。
此外，从所考虑的水解/缩合方法所要达到的性能的角度来看，该文献没有特别强调搅拌条件，也没有强调硅烷/水相的比例。
实际上，EP-A-1 052 262的方法无法保证良好控制水解/缩合包含可水解单元(≡Si-卤素，≡Si-烷氧基或≡Si-OH)的硅烷的反应。
最后，该方法不是最经济的，此外具有生态毒性的缺点。
在这方面，本发明的一个主要目的是提供一种水解/缩合卤代、烷氧基化或羟基化硅烷的方法，其中水解和缩合的反应动力学完全受到控制，以致于可以控制硅氧烷链的长度。
本发明的另一个主要目的是提供一种水解/缩合硅烷，特别是卤代硅烷的经济简单的方法，使得可以生产具有短链并因此具有OH含量大于2％的羟基化聚有机硅氧烷，同时储存时的稳定性优异。
本发明的另一个主要目的是提供一种水解/缩合硅烷且特别是卤代硅烷的方法，其满足全部“工业实用性”要求，即具体地是原料的可用性、易获取性和低成本；易于实施、低成本、没有危险和生态毒性(无有机溶剂)、连续运行的速度和可行性，等等。
本发明的另一个主要目的是提供一种合成羟基化聚有机硅氧烷，特别是在其末端羟基化的聚有机硅氧烷的方法，其特征为OH含量大于或等于2％，优选大于或等于5％，更优选大于或等于10％。
本发明的另一个主要目的是提供水解/缩合硅烷，特别是卤代硅烷的方法，其中包含最终产物(羟基化的POS)的有机相和包含反应物(酸催化剂/水/缓冲剂)的水相之间的分离是易于实施的。
本发明的另一个主要目的是提供一种实施上述方法的简单、经济和有效的装置。
这些目的以及其它目的可通过本发明得以实现，本发明首先涉及在多相反应介质(优选两相反应介质)中通过酸催化作用来水解/缩合具有可水解基团的硅烷，优选卤代硅烷，更优选氯硅烷的方法，这种类型的方法在于在搅拌下使具有可水解基团的硅烷接触水和缓冲剂，然后将水相与有机相分离，该有机相包含水解/缩合产物，即羟基化聚有机硅氧烷；
其特征在于：
a)使用强搅拌装置，该装置在反应介质中能够产生的搅拌至少等于一个剪切作用所引起的搅拌，该剪切作用对应于由圆周速度至少等于8m.s-1，优选至少10m.s-1，更优选15至30m.s-1的转子所提供的剪切作用，并且因而可以形成d32小于500μm的有机相小滴；
b)并使硅烷/水相的重量分数为大于或等于0.05，优选大于或等于0.10，更优选0.50至2.00。
本发明人的贡献在于表明了操作参数的重要性，它们是：
a)在两相水解/缩合体系中的搅拌，和
b)在所述反应介质的水相中的有机相的稀释。
本发明方法使得可以生产羟基化聚有机硅氧烷(POS)，特别是α，ω-OH聚二烷基(例如甲基)硅氧烷，同时通过改变上述参数a)和b)充分地控制≡SiOH单元的含量，例如从0.5至18重量％，这可以得到非常短的α，ω-OH POS，例如迄今为止难以得到和稳定的MOH DnMOH(n＝2-4)。
除了线性α，ω-OH POS，本发明方法还产生数量有限的环状化合物。
本发明方法涉及载有可水解硅烷的有机相和载有盐的水相(优选碱性水相)之间的两相液/液反应。
在实验上，乳液的尺寸通过尺寸分布来表示。分散体中液滴的平均直径通常由Sauter平均直径d32给出。Sauter直径的值产生于与搅拌器附近的局部湍流有关的破裂现象以及在中度湍流和剪切作用的周围区域中的聚结现象之间的平衡。Sauter平均直径通常认为与最大稳定直径成正比[Zhou和Kresta，1998，Chemical Engineering Science，Vol.53，No.11]。
根据本发明的一个基本特征，以局部耗散功率的观点并以剪切作用的观点来看充分进行的搅拌a)决定了特别的微混合条件，并因此最终决定了分散有机相的小滴的形成，该小滴具有足够小的尺寸，以使得可以控制反应。
分散有机相在水相中非常充分稀释的因素b)使得可以十分显著地限制小滴聚结的风险，并因此通过硅氧烷链长度控制OH含量。
根据本发明方法的一个优选特征，中和剂包含至少一种碱，该碱优选地选自通式ROH的碱，其中R代表由属于碱金属系列(周期表第IA族)的元素产生的离子物质；并且更优选选自NaOH、LiOH和CsOH。
根据本发明方法的另一个优选特征，缓冲剂基于碳酸盐和/或磷酸盐和/或硼酸盐和/或硝酸盐等。优选地，在反应介质中引入至少一种碳酸盐和/或一种磷酸盐和/或一种硼酸盐和/或一种硝酸盐之后，该缓冲剂在反应介质中就地形成，其中所述盐有利地是碱金属(周期表第IA族)碳酸盐和/或磷酸盐和/或硼酸盐和/或硝酸盐，更有利地是Na2CO3、Li2CO3和Cs2CO3。
在实践中有利的具体实施方式是通过将Na2CO3引入反应介质中而就地获得的缓冲剂以及由碱NaOH的水溶液构成的中和剂。
中和剂和缓冲剂使得可以通过控制酸度来控制缩聚反应，确切地说，这起到了催化剂的作用。
因此，根据本发明方法，使反应介质的pH稳定在7至12，优选9至11。
为了改善水相和有机相的分离，根据本发明使水相具有一定的盐浓度以使其密度大于1被证明是完全合适的。
至于所采用的原料的性质，通常规定起始硅烷优选选自具有下式的物质：
单硅烷：
(I) (X)a(R)4-aSi
聚硅烷：
(II)
其中：
～Z独立地代表可水解的基团，优选选自卤素、OR′基和OH，特别优选卤素；
～R，R1和R′独立地代表烷基、环烷基、芳基、芳烷基、酰基、链烯基或炔基；
～a，b和n是正整数，a＝1-4，b＝1-3，n＝1-100。
术语“烷基”代表任选取代(例如被一个或多个烷基)，饱和，线性或支化烃链，优选具有1至10个碳原子，例如1至8个碳原子，更优选1至7个碳原子。
烷基的实例特别是甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、异丁基、正丁基、正戊基、异戊基和1，1-二甲基丙基。
术语“环烷基”是指饱和，单或多环，优选单或二环烃基，优选具有3至10个碳原子，更优选3至8个。术语“‘饱和多环烃’基”是指具有两个或多个经σ键和/或两两稠合形式彼此连接的环的基团。多环环烷基的实例是金刚烷和降冰片烷。单环环烷基的实例是环丙基、环丁基、环戊基、环已基、环庚基和环辛基。
术语“芳基”代表单环或多环，优选单环或二环芳烃基，具有6至18个碳原子。应当理解，在本发明的范围内，术语“多环芳基”是指具有两个或多个彼此稠合的芳族核(邻位稠合或邻位和迫位稠合)的基团，即具有成对的至少两个共用碳。所述芳族烃基(“芳基”)是任选取代的，例如被一个或多个C1-C3烷基、一个或多个卤代烃基(例如CF3)、一个或多个烷氧基(例如CH3O)或一个或多个包含一个或多个酮单元的烃基(例如CH3CO-)取代。
芳基的实例可以是苯基、萘基、蒽基和菲基。
术语“芳烷基”代表在其烃链中被一个或多个芳基取代的如上定义的烷基，所述芳基如上定义。其实例是苄基和三苯基甲基。
术语“酰基”是指R0-CO-基团，其中R0代表如上定义的烷基，或者是Ar-CO-基团，其中Ar代表如上定义的芳基，或者是芳烷基，其中“芳基”和“烷基”如上定义，并且其中芳基部分是任选被取代的，例如被烷基取代。
术语“链烯基”是指具有至少一个烯属双键，更优选单个双键的不饱和，取代或未取代，线性或支化的烃链。优选地，该链烯基具有2至8个碳原子，更优选2至6个碳原子。该烃链任选地包含至少一个杂原子如O、N或S。
链烯基的优选实例是乙烯基、烯丙基和高烯丙基。
根据本发明，术语“炔基”是指具有至少一个炔属三键，更优选单个三键的不饱和，取代或未取代，线性或支化烃链。优选地，该炔基具有2至8个碳原子，更优选2至6个碳原子。实例例如可以是乙炔基和炔丙基。该烃链任选地包含至少一个杂原子如O、N或S。
更优选地，X＝卤素，例如氯。
在上一假定的这种情况下，水解产生卤代酸，更具体的是HCl，其催化缩合反应，因而其应当被中和以用于控制该缩合反应。
有利地，由硅烷产生的酸与由碱组成的中和剂的摩尔比在这个优选实施方案中等于1。
优选地，进行水解/缩合的温度是给定温度T，如：
～T≤90℃，
～优选T≤80℃，
～更优选20℃≤T≤60℃。
适用于本发明方法的压力条件是标准大气压的条件。
根据本发明，水解/缩合反应产生具有如下定义的OH重量含量：tOH(相对于得到的羟基化聚有机硅氧烷总重量的％w/w)的羟基化聚有机硅氧烷：
～2≤tOH≤20
～优选地，5≤tOH≤15。
根据本发明的一个有利的安排，所获得的α，ω-OH POS随时间的流逝是稳定的。
根据一种有利的操作过程，可以将反应器中反应性介质的停留时间限制在1分钟或更少。
还可以规定本发明方法可以连续、半连续或间歇进行。
当然，工业上由于要提高生产能力的显而易见的原因，连续模式是特别有利的。
因此，这种连续模式是本发明方法的一个优选实施方式，优选地，其中包含水解回路。
在该优选的连续实施方式中包含水解回路的这种更具体选择的方式中，有机相/水相两相混合物被连续提取。这是因为，在水解回路中，进入的反应性体积逐出并取代在反应结束时得到的产物混合物的相应体积。这种流动是由该回路中装配的循环泵产生的，该回路还包含一个或多个反应物入口(具体地说，一个有机相(卤代硅烷)入口，一个水相(水/缓冲剂体系)入口)和一个或多个在该回路末端的反应产物出口。相关更多细节可以参见例如下列文献：
-O.Bolzern和J.R.Bourne，″Rapid Chemical Reactions in aCentrifugal Pump″，Chem.Eng.Res.Des.，Vol.63，1985
-Y.Murakami，T.Hirose，S.Ono，T.Nishijima，″MixingProperties in a Loop Reactor″，Journal of ChemicalEngineering of Japan，Vol.15，1982。
在这种优选的实施方式中，强搅拌装置优选地包括水解回路的循环泵，其可以是一种诸如离心泵之类的泵。
依然是根据本发明方法的这种优选的实施方式，该水解回路使得可以连续提取两相混合物，已经考虑了使提供到反应介质的有机相和水相的停留时间始终明显地大于反应时间。实际上，在该反应是瞬间进行并且位于循环泵(并在任选的附加静态混合器中)所产生的高分散区域中的情况下，例如几毫秒至几秒的停留时间被证明是足够的。
为了获得本发明特有的剪切特征，优选地，有机相和水相的相应进料装置的出口中的至少一个出口位置尽可能靠近强搅拌装置，尤其是最靠近产生最大剪切的区域。
根据本发明方法间歇型的另一个具体实施方式，选择下述方式：
～强搅拌装置是属于“转子/定子”技术类型的搅拌装置，
～提供卤代硅烷(有机相)进料和水/缓冲剂体系(水相)进料，这两种进料出现在反应介质中由强搅拌装置产生的最大湍流区域，
～还提供由强搅拌装置产生的有机相/水相两相混合物的顺序或连续提取，以使停留时间大于或等于反应时间，优选几秒至几分钟。
在这种间歇模式中，所用的强搅拌装置包括至少一个混合器或一个转速可变的转子/定子型分散装置。可变的转速使得可以调节剪切力，从而根据聚有机硅氧烷中所需的OH含量调节小滴的尺寸。
该转子/定子技术保证了反应介质的高剪切。实际上，其可以是由IKA以Ultra-Turrax商标出售的搅拌器。这类搅拌器包含由具有错齿的圆锥形部件组所构成的转子/定子元件。
转子/定子搅拌器(例如Ultra-Turrax)可以强烈剪切反应介质，以促进形成非常细小的小滴(约为几十微米)。这种剪切作用通过转子的圆周速度(相当于传统搅拌器的圆周速度)来表征。
对于所需的羟基化POS来说，通过控制混合质量可以获得宽范围的OH含量(例如1至20％)。
本发明方法的这种间歇模式的具体特征之一是将有机相和水相的各自进料装置的入口定位在反应室中最接近强搅拌装置(转子/定子)的在搅拌期间湍流最大的区域。这种将反应物出口定位在剪切最强的位置有利地是精确定位的，以便有机相/水相的混合在所述这些相进入到反应介质之后立即进行，并且使得有机相尽可能快地进入到非常细小的小滴形式的分散状态(微混合物)。
换言之，优选地，两个反应性相的混合尽可能靠近转子(在这里耗散功率是最强的)来进行。
根据上述具体实施方式的另选形式，强搅拌装置(或强混合器)可以包括一种或多种本领域技术人员已知的适用于上述剪切处理的装置。它们例如可以是冲击喷射搅拌器、微混合器、静态混合器、磨机、超声波搅拌器或泵(例如离心泵)。
在本发明的优选水解回路中，最合适的搅拌装置例如是泵(例如离心泵)和/或具有转子/定子的类型的搅拌器和/或静态混合器。
如上定义的本发明方法参数的调节必须使得可以在分散的有机相小滴发生聚结之前进行水解/缩合反应。因而在这方面非常重要的是，通过在非常稀的介质中操作和/或通过向混合物中加入至少一种表面活性剂，来使发生聚结所需的时间最大化。当然应当考虑到，该相仍然要易于分离。
已经进行了反应并从反应室中排出的水相/有机相两相混合物例如通过沉降进行分离。本领域技术人员已知的所有分离技术均适用于本发明方法的这一任选阶段。该分离技术例如可以是离心分离，优选利用重力分离。
随后可以从有机相中除去挥发性化合物和微量的残留水，以回收载有高羟基化水平(短链)的羟基化聚有机硅氧烷的有机相。以一种本身已知的方式，可以使用蒸馏(间歇或连续)来实施该除去步骤。
因而，借助于提出使用非常高剪切搅拌的本发明方法可以连续地合成具有可变并且完全控制的OH含量的羟基化硅氧烷，该使用非常高剪切搅拌的本发明方法使得可以形成尺寸例如小于500μm的硅烷小滴，硅烷/水相重量分数例如为0.05-1，≡SiOH的重量浓度优选大于或等于10％。
本发明的另一个目的涉及一种用于实施如上定义的方法的装置。
该装置的特征在于它主要包括：
1.至少一个水解/缩合反应器，
2.装备该反应器的强搅拌装置，
3.提供有机相至反应器的进料装置，
4.提供水相至反应器的进料装置，
5.用于提取水解/缩合后的两相反应介质的装置，
6.保持反应器中反应介质温度的装置，
7.以及有机相/水相分离装置。
根据本发明装置的一个优选的连续实施方式：
有利地，提供有机相和/或水相的进料装置3和/或4中的至少一个装置(优选两个装置)的出口中的至少一个出口的位置的确定要使得有机相和水相被引入到该回路中功率耗散最强的搅拌区域中，和/或在该搅拌区域中彼此混合。
根据本发明装置的一种可供选择的间歇实施方式，强搅拌装置包括至少一个配备了具有错齿的圆锥形部件的转子/定子组合。
此外，完全合适的是，在该间歇装置中，向反应器提供有机相的进料装置和向反应器提供水相的进料装置中的至少一个装置(优选两个装置)的出口中的至少一个出口分别包括位于搅拌装置转子/定子附近的出口，使得有机相和水相流入到功率耗散最强的区域中，和/或在该区域中彼此混合。
参考下述的实施例将会更好地理解本发明，所述实施例描述了：
○ 本发明水解/缩合氯硅烷方法的一个优选的连续实施方式，其使用了用于合成具有高羟基水平的羟基化POS的连续装置的一个优选实施方式，
○ 本发明水解/缩合氯硅烷方法的一个间歇实施方式，其使用了用于合成具有高羟基水平的羟基化POS的间歇装置的一个另选的实施方式。
参考附图将详细说明本发明，其中：
-图1表示在实施例中使用的本发明装置的第一优选实施方式的示意图；
-图1a表示在实施例中使用的本发明装置的第二实施方式的示意图；
-图2表示的是，对于第一实施方式来说，硅烷/水相之比Xm对所获得的POS中的羟基重量百分数的影响；
-图3表示的是，对于第一实施方式来说，以min-1表示的搅拌速度N对所获得的POS中的OH基团的重量百分数的影响。
附图1示出了本发明的优选装置，其包括以标号1表示的回路反应器型的水解/缩合反应器、由该回路的循环泵2构成的强搅拌装置、向回路1提供有机相的进料装置3、向回路1提供水相的进料装置4、回路出口5，其相当于在水解/缩合反应后从回路1中提取两相反应介质的装置、用于保持回路1中的温度的装置6，以及有机相/水相分离装置7。
因而，反应器1由作为回路的隔热(夹套)管道构成。该管道1连接到有机相入口管3、水相入口管4和在反应结束时的反应介质的出口管5。回路1中反应介质的循环由循环泵2提供，该循环泵2例如是离心泵。换热器6可调节回路反应器1中的温度。
换热器6例如可以是在装备构成回路1的管道的夹套中循环的换热流体(例如水)的恒温控制浴。反应介质出口5出现在沉降槽7中，该沉降槽7由本领域技术人员已知的任何合适装置构成。
如果泵2产生的剪切不足的话，则回路反应器1可具有另一个强搅拌装置，例如由强静态混合器构成的强搅拌装置。
循环泵决定回路反应器1中的循环流速。该流速例如可以是20-60m3/h，优选35m3/h-45m3/h。
有机相和水相分别经由入口3和4被注入到回路反应器1中。应该指出，有机相入口3的位置尽可能靠近泵2所产生的剪切。
附图1a表示在实施例中采用的装置。该装置包括以标号1a表示的水解/缩合反应器、由标号2a表示的配备反应器1a的强搅拌装置、向反应器1a提供有机相的进料装置3a、向反应器1a提供水相的进料装置4a、用于在水解/缩合反应后从反应器1a中提取两相反应介质的提取装置5a、用于保持反应器中存在的反应介质8a的温度的装置6a，以及有机相/水相分离装置7a，这两相通过装置5a提取。
反应器1a包含夹套9a，由构成保温装置6a的其它元件10a、11a和12a提供的保温用流体在该夹套中循环。元件10a是在该夹套中循环的换热流体(例如水)的恒温控制浴。装置6a的元件11a是用于调节给定温度的装置。这种装置11a用于与测量反应介质8a温度的探针12a结合使用，以能够连续调节温度。
强力搅拌装置2a由IKA生产和销售的Ultra-Turrax搅拌器构成，并包含变速马达单元13a。该马达单元13a连接到传动轴14a，其自由端是转子/定子组合，该组合包含一组具有错齿的圆锥形部件。Ultra-Turrax搅拌器2a的定位要使得在反应器1a的上部，一部分轴14a和转子/定子组合15a浸没在反应介质8a中。
反应器1a此外在其下部还配备了泄出塞16a。
提供有机相的进料装置3a包括充填了有机相的容器17a，该有机相在这种情况下由二甲基二氯硅烷(Me2SiCl2)组成，例如，所述装置3a还包括进料管18a，该进料管借助水泵19a的作用可以将有机相(Me2SiCl2)从容器17a传送到反应器1a的反应介质8a中。提供有机相的进料管19a的出口20a和提供水相的进料管24a的出口26a的位置尽可能靠近转子/定子15a，以引入到由标号21a表示的最大湍流区域中。
此外，优选地，管19a和24a的设计要使得出20a和26a与最大湍流区域21a之间的距离固定。
有机相容器17a位于秤(balance)22a上，以允许测量所述容器内的液体水平。
与有机相进料装置3a类似，水相进料装置4a包括水相(水/NaOH/Na2CO3)容器23a和装有泵25a的进料管24a，泵25a使得可以将水相经由出口26a传送至反应介质8a的高湍流区域21a。水相容器23a位于秤27a上，以允许测量水相的残留含量。
提取装置5a包括提取管28a，其上端开口29a与反应器1a中反应介质8a的上部水平面平齐。该提取管28a经由装有阀30a的管连接至装置7a，在这种情况下其是用于收集和分离已进行了水解/缩合反应的水相/有机相两相混合物的容器。
实施例
I连续式反应器实施例-图1
实施例1：
所使用的反应条件如下：
-反应器体积＝40升，
-有机相流速＝100kg/小时，
-水相流速＝1000kg/小时，
-T＝40℃，
-P＝1个大气压。
图1的回路反应器中采用下列反应物：
-有机相：二甲基二氯硅烷。
-水相：包含10％氢氧化钠和3.3％碳酸钠的水溶液。
-补充给水，用于稀释有机相；这种水优选地是去矿化的，以限制与水相中存在的盐的相互作用。
本实施例给出了补充给水的量，进而是有机相的重量分数对所获得的油的性质(OH含量方面)的影响。
表1
| 试验 | 有机相流速(kg/小时) | 水相流速(kg/小时) | 去矿化水流速(kg/小时) | OH重量含量 |
| 1.1 | 100 | 575 | 250 | 8.10 |
| 1.2 | 100 | 575 | 330 | 9.00 |
| 1.3 | 100 | 575 | 440 | 10.50 |
实施例2：
在图1所示的回路反应器中增加转子/定子型内连分散器。有机相被注入到该分散器的混合室的高耗散功率区域。该过程随后被执行不止一次，同时改变转子的转速。操作条件对应于试验1.3的条件。
表2
| 试验 | 转速 | OH重量含量 |
| 1.4 | 2500 | 9.20 |
| 1.5 | 3000 | 10.00 |
| 1.6 | 3500 | 12.90 |
II-图1a的间歇装置：
1/一般方法
1.1-
使用的材料：
水相包含从溶解在去矿化水中的NaOH和Na2CO3得到的缓冲溶液。
下表3中给出了使用的量和操作条件。
有机相由Rhodia Silicones生产和销售的Me2SiCl2构成。
1.2-
装置：
采用的装置是上述附图1a中所示的装置。
1.3-
一般操作过程：
根据实施例，恒温器的温度被调节至40℃或45℃。
搅拌条件由Ultra-Turrax以转/分钟的搅拌速度给出。该速度可以随实施例而变化。
提取周期根据停留时间来确定。
在提取已进行反应的两相混合物后在沉降槽7中进行分离。
沉降槽7包括由羟基化硅氧烷有机相构成的上层清液31和由载有中和盐和NaHCO3/Na2CO3缓冲剂的水相构成的沉降物32。
随后用近红外光谱分析得到的油，并与包括10％(重量)SiOH的对照物相比较。
2/实施例3至9：
下表汇总了各个试验的操作条件，该表也给出了所获得的OH含量。
表3
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | |
| 搅拌速度(N)(min-1) | 24 000 | 24 000 | 9500 | 24 000 | 24 000 | 20 500 | 20 500 |
| Me2SiCl2(g/分钟) | 31.4 | 22.8 | 23 | 25.6 | 25.0 | 22.9 | 22.6 |
| NaOH(g/分钟) | 19.5 | 16.1 | 16.3 | 16.4 | 15.0 | 16.2 | 16.0 |
| Na2CO3(g/分钟) | 5.2 | 3.4 | 3.4 | 5.1 | 4.9 | 3.4 | 3.3 |
| 水(g/分钟) | 88.4 | 101.5 | 108.3 | 89.5 | 90.0 | 105.4 | 108.5 |
| 缓冲剂(g/分钟) | 113.0 | 121.0 | 128.0 | 110.9 | 110.0 | 125.0 | 127.8 |
| 总流速(g/分钟) | 144.4 | 143.8 | 151.0 | 136.5 | 135.0 | 148.0 | 150.4 |
| NaOH/HCl(摩尔) | 1.0 | 1.1 | 1.1 | 1.05 | 0.97 | 1.1 | 1.1 |
| 碱/HCl(摩尔) | 1.1 | 1.2 | 1.2 | 1.15 | 1.09 | 1.2 | 1.2 |
| 停留时间(分钟) | 3.46 | 3.48 | 3.31 | 3.66 | 3.70 | 3.38 | 3.32 |
| 硅烷的重量分数(Xm)(重量) | 0.22 | 0.16 | 0.15 | 0.19 | 0.185 | 0.155 | 0.15 |
| OH含量(％) | 9.8 | 12.5 | 5.0 | 11.0 | 10.0 | 8.2 | 9.5 |
附图2和3示出的所获得的结果涉及硅烷重量分数Xm和搅拌速度N分别对OH含量，tOH(重量％)的影响。
控制油性质的第二参数是聚结速度。高剪切使得可以产生几十微米尺寸的有机相小滴：因而必须在小滴聚结之前进行化学反应。可以通过在更稀释介质中操作来增加聚结时间。进行不同稀释的硅烷相所产生的水解结果列于表4中。
3/实施例10：
搅拌速度N(进而剪切)对得到的油性质的影响列于表4：
表4
| 试验 | 10.1 | 10.2 | 10.3 | 10.4 |
| 搅拌(rpm) | 24000 | 20500 | 13500 | 9500 |
| 温度 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Me2SiCl2(g/分钟) | 23 | 23 | 23 | 23 |
| 缓冲剂(g/分钟) | 127 | 127 | 127 | 127 |
| 总量(g/分钟) | 150 | 150 | 150 | 150 |
| 停留时间(分钟) | 3.33 | 3.33 | 3.33 | 3.33 |
| 硅烷的重量分数Xm | 0.153 | 0.153 | 0.153 | 0.153 |
| OH％ | 9 | 8.6 | 7.1 | 3.3 |
Claims (14)
1.一种在多相反应介质(优选两相反应介质)中通过酸催化作用来水解/缩合具有可水解基团的硅烷，优选卤代硅烷，更优选氯硅烷的方法，这种类型的方法在于在搅拌下使具有可水解基团的硅烷接触水、缓冲剂和中和剂，然后将水相与有机相分离，所述有机相包含水解/缩合产物，即羟基化聚有机硅氧烷；
其特征在于：
a)使用强搅拌装置，该装置在反应介质中能够产生的搅拌至少等于一个剪切作用所引起的搅拌，该剪切作用对应于由圆周速度至少等于8m.s-1，优选至少10m.s-1，更优选15至30m.s-1的转子所提供的剪切作用，并且因而可以形成d32小于500μm的有机相小滴；
b)并使硅烷/水相的重量分数为大于或等于0.05，优选大于或等于0.10，更优选0.50至2.00。
2.权利要求1的方法，其特征在于中和剂包含至少一种碱，该碱优选地选自通式ROH的碱，其中R代表由属于周期表第IA族碱金属系列的元素产生的离子物质；并且更优选选自NaOH、LiOH和CsOH。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于缓冲剂基于碳酸盐和/或磷酸盐和/或硼酸盐和/或硝酸盐，在反应介质中引入至少一种碳酸盐和/或一种磷酸盐和/或一种硼酸盐和/或一种硝酸盐之后，所述缓冲剂优选地在反应介质中就地形成，其中所述盐有利地是周期表第IA族碱金属的碳酸盐和/或磷酸盐和/或硼酸盐和/或硝酸盐，更有利地选自Na2CO3、Li2CO3和Cs2CO3。
4.权利要求1的方法，其特征在于使水相具有一定的盐浓度以使其密度大于1。
5.权利要求1的方法，其特征在于起始硅烷选自具有下式的物质：
单硅烷：
(I) (X)a(R)4-aSi
聚硅烷：
其中：
～Z独立地代表可水解的基团，优选选自卤素、OR′基和OH，特别优选卤素；
～R，R1和R′独立地代表烷基、环烷基、芳基、芳烷基、酰基、链烯基或炔基；
～a，b和n是正整数，a＝1-4，b＝1-3，n＝1-100。
6.权利要求1的方法，其特征在于水解/缩合反应介质保持在温度T：
～T≤90℃，
～优选T≤80℃，
～更优选20℃≤T≤60℃。
7.权利要求1的方法，其特征在于所获得的羟基化聚有机硅氧烷具有如下定义的OH重量含量：tOH，相对于得到的羟基化聚有机硅氧烷总重量的％w/w：
～2≤tOH≤20
～优选地，5≤tOH≤15。
8.权利要求1的方法，其特征在于它是连续、半连续或间歇进行的。
9.权利要求8的方法，其特征在于：
～它是连续进行的，
～强搅拌装置是属于“转子/定子”技术类型的搅拌装置，
～提供卤代硅烷(有机相)进料和水/缓冲剂体系(水相)进料，这两种进料出现在由强搅拌装置产生的最大湍流区域，
～还提供由强搅拌装置产生的有机相/水相两相混合物的顺序或连续提取，以使停留时间大于或等于反应时间，优选几秒至几分钟。
10.权利要求8或9的方法，其特征在于其在水解回路中连续进行。
11.一种用于实施权利要求1至10中任一项的方法的装置，其特征在于它主要包括：
1.至少一个水解/缩合反应器，
2.装备该反应器的强搅拌装置，
3.提供有机相至反应器的进料装置，
4.提供水相至反应器的进料装置，
5.用于提取水解/缩合后的两相反应介质的装置，
6.保持反应器中反应介质温度的装置，
7.以及有机相/水相分离装置。
12.权利要求11的装置，其特征在于向反应器提供有机相和水相的进料装置中的至少一个装置包括至少一个这样的出口，该出口的位置要使得有机相和水相流入到功率耗散最强的搅拌区域中，和/或在该搅拌区域中彼此混合。
13.权利要求11或12的装置，其特征在于：
并且提取装置由该回路的出口构成。
14.权利要求11至13中任一项的装置，其特征在于：
其是间歇连续型的，
并且强搅拌装置包括至少一个转子/定子组合，该组合配备有具有错齿的圆锥形部件。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0215944A FR2848561B1 (fr) | 2002-12-16 | 2002-12-16 | Procede d'hydrolyse/condensation d'halogenosilanes pour synthetiser des polyorganosiloxanes hydroxyles, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
| FR0215944 | 2002-12-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1738849A true CN1738849A (zh) | 2006-02-22 |
| CN100528936C CN100528936C (zh) | 2009-08-19 |
Family
ID=32338850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2003801090382A Expired - Fee Related CN100528936C (zh) | 2002-12-16 | 2003-12-08 | 水解/缩合卤代硅烷以合成羟基化聚有机硅氧烷的方法,以及用于实施该方法的装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8013059B2 (zh) |
| EP (1) | EP1578845B1 (zh) |
| CN (1) | CN100528936C (zh) |
| AT (1) | ATE412024T1 (zh) |
| AU (1) | AU2003296772A1 (zh) |
| DE (1) | DE60324328D1 (zh) |
| FR (1) | FR2848561B1 (zh) |
| WO (1) | WO2004063251A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101862634A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-10-20 | 沈阳东方钛业有限公司 | 水解反应器 |
| CN102690898A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-09-26 | 王建设 | 纤维素类秸秆物质连续水解装置及方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101338034B (zh) * | 2008-06-06 | 2011-03-16 | 浙江新安化工集团股份有限公司 | 一种107硅橡胶的合成工艺 |
| US8722630B2 (en) * | 2008-06-13 | 2014-05-13 | The General Hospital Corporation | Use of apolipoproteins to decrease inflammation |
| US10809168B2 (en) | 2015-02-06 | 2020-10-20 | Elemental Scientific, Inc. | System and method for sampling halosilanes |
| DE102015214503A1 (de) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxanen |
| DE102015214502A1 (de) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxanen |
| CN107837771A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-27 | 蔡素真 | 一种化工废弃物分解反应釜 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2758124A (en) * | 1952-04-11 | 1956-08-07 | Gen Electric | Continuous hydrolysis of organohalogenosilanes |
| US3373138A (en) * | 1964-01-29 | 1968-03-12 | Dow Corning | Process for making siloxane polymers from silanes |
| DE3425067C1 (de) * | 1984-07-07 | 1986-01-23 | Th. Goldschmidt Ag, 4300 Essen | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Alkoxypolysiloxanen |
| FR2766492B1 (fr) * | 1997-07-24 | 1999-10-22 | Rhodia Chimie Sa | Procede de preparation de polyorganosiloxanes par hydrolyse d'organohalosilanes |
| US6180811B1 (en) * | 1998-12-22 | 2001-01-30 | Dow Corning Corporation | Reducing low molecular weight cyclic organosiloxanes in a recirculating process stream |
| US6281285B1 (en) * | 1999-06-09 | 2001-08-28 | Dow Corning Corporation | Silicone resins and process for synthesis |
| TWI240729B (en) * | 2000-11-24 | 2005-10-01 | Dow Corning | Process for making silicone emulsions |
-
2002
- 2002-12-16 FR FR0215944A patent/FR2848561B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-12-08 AT AT03815085T patent/ATE412024T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-12-08 EP EP03815085A patent/EP1578845B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-08 CN CNB2003801090382A patent/CN100528936C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-08 WO PCT/FR2003/003615 patent/WO2004063251A1/fr not_active Application Discontinuation
- 2003-12-08 AU AU2003296772A patent/AU2003296772A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-08 DE DE60324328T patent/DE60324328D1/de not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-06-16 US US11/153,618 patent/US8013059B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101862634A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-10-20 | 沈阳东方钛业有限公司 | 水解反应器 |
| CN101862634B (zh) * | 2010-06-29 | 2012-11-14 | 沈阳东方钛业有限公司 | 水解反应器 |
| CN102690898A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-09-26 | 王建设 | 纤维素类秸秆物质连续水解装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE412024T1 (de) | 2008-11-15 |
| EP1578845A1 (fr) | 2005-09-28 |
| CN100528936C (zh) | 2009-08-19 |
| WO2004063251A1 (fr) | 2004-07-29 |
| DE60324328D1 (de) | 2008-12-04 |
| US20050288473A1 (en) | 2005-12-29 |
| FR2848561A1 (fr) | 2004-06-18 |
| AU2003296772A1 (en) | 2004-08-10 |
| FR2848561B1 (fr) | 2005-03-04 |
| US8013059B2 (en) | 2011-09-06 |
| EP1578845B1 (fr) | 2008-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1283694C (zh) | 通过静态混合塞流反应器连续生产硅氧烷共聚物 | |
| CN1214034C (zh) | 形成多面体低聚倍半硅氧烷的方法 | |
| CN1276786C (zh) | 防泡配方 | |
| CN1083854C (zh) | 官能化聚硅氧烷及其制备方法与用途 | |
| CN1094141C (zh) | 官能化聚硅氧烷及其制备方法与用途 | |
| CN1916001A (zh) | 在水性介质中将含有SiH基的化合物加成到具有一个双键的反应物上生成加成产物的方法 | |
| CN1185237C (zh) | 制备改性的液态有机硅化合物的连续氢化硅烷化方法 | |
| CN101048212A (zh) | 消泡剂组合物 | |
| CN101076400A (zh) | 在纳米级二氧化钛载体上的铂催化剂，其在氢化硅烷化中的应用，使用该催化剂的氢化硅烷化方法以及包括该催化剂的组合物 | |
| CN1807512A (zh) | 消泡剂组合物 | |
| EP0163541A2 (en) | Method of producing a silicone defoamer composition | |
| CN1942509A (zh) | 连续制备聚硅氧烷乳液的方法 | |
| CN1930341A (zh) | 用含有有机硅树脂的乳液处理纺织品 | |
| CN1256995A (zh) | 脱模剂 | |
| CN1771126A (zh) | 改善了与纸和聚合物膜之间粘附力的纸隔离组合物 | |
| CN1099435C (zh) | 由有机卤硅烷水解制备聚有机硅氧烷的方法 | |
| CN1738849A (zh) | 水解/缩合卤代硅烷以合成羟基化聚有机硅氧烷的方法,以及用于实施该方法的装置 | |
| CN1185281C (zh) | 由有机卤代硅烷水解制备聚有机硅氧烷的方法 | |
| CN1694916A (zh) | 经多级叶片式混合活塞流管状反应器连续制备硅氧烷共聚物 | |
| CN101044208A (zh) | 有机基氢聚硅氧烷树脂和聚硅氧烷组合物 | |
| CN1101048A (zh) | 有机硅化合物的缩合和/或平衡的方法 | |
| CN1153803C (zh) | 通过除去醇可交联得到弹性体的有机聚硅氧烷组合物 | |
| JPH05202192A (ja) | 無水塩化水素を放出して一段でシロキサンを製造する方法 | |
| CN1854144A (zh) | 具有硅烷醇基有机聚硅氧烷的制造方法 | |
| CN111909191B (zh) | 一种有机硅低沸物水解制备四甲基二氢二硅氧烷方法及系统与综合利用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BLUESTAR SILICONES FRANCE SAS Free format text: FORMER OWNER: RHONE POULENC CHIMIE Effective date: 20120328 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20120328 Address after: lyon Patentee after: French Bluestar Silicone Co.,Ltd. Address before: French Boulogne Billancourt Patentee before: RHODIA CHIMIE |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090819 |