低残留挥发性硅氧烷低聚物含量的有机硅乳液的连续制造方法技术

从通过挥发性硅氧烷低聚物乳液聚合制备的含硅氧烷聚合物和挥发性硅氧烷低聚物的乳液中去除挥发性硅氧烷低聚物，包括将乳液连续送到使液体蒸发用的连续流设备中，将汽提气连续送入连续流设备中，从连续流设备中连续除去挥发性硅氧烷低聚物的顶部馏分，并且从连续流设备中连续取出未气化的底部馏分，其中所说的未气化的底部馏分是含硅氧烷聚合物的乳液，其中基本上不含残留的用于制备乳液的挥发性硅氧烷低聚物。本方法的一个好处是将乳液引入连续流设备之前的乳液中的硅氧烷聚合物的粘度与从连续流设备中取出的乳液中的硅氧烷聚合物的粘度基本上相同。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从通过挥发性硅氧烷低聚物乳液聚合制备的含硅氧烷聚合物的乳液中去除残留挥发性硅氧烷低聚物的方法。具体说，通过连续式方法从含硅氧烷聚合物的乳液中去除挥发性硅氧烷低聚物，其中让含硅氧烷聚合物和残留挥发性硅氧烷低聚物的乳液经过用于气化液体的连续流动设备，如薄膜型蒸发器。US专利2834754(1958.5.13)描述了一种用诸如蒸汽、氖气、氮气或氩气的汽提气同时进行捏合从高分子量有机聚硅氧烷中去除挥发性有机聚硅氧烷的间歇式方法。根据此方法，使用带σ型叶片的班伯里混炼机从高粘度蜜状物料或胶状弹性有机硅固体中除去八甲基化环四硅氧烷。US 4096160(1978.6.20)中使用了一种连续式方法，利用含加热平行板的汽提单元，从粘度为1,000-1,000,000厘沲(mm2/s)的甲硅烷醇末端的二甲基聚硅氧烷流体中去除六甲基化环三硅氧烷、八甲基化环四硅氧烷、十甲基化环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷的蒸汽加热混合物。US 2834754和4096160中都需要特制设备来操纵粘性聚合物。而且，当加工这种粘性聚合物时传热速率实质下降。已知一种消除加工粘性聚合物所带来的困难的方法是制备和处理呈含水乳液形式的聚合物。US 4600436(1986.7.15)描述了一种在加热烧瓶中进行的间歇式方法，用于汽提乳液聚合的聚硅氧烷乳液中的环状硅氧烷或用于制备乳液的其它低分子量硅氧烷。根据’436专利，通过间歇式方法汽提的乳液具有改进的薄膜性能。在US5922108(1999.7.13)描述的另一种间歇式方法中，通过让流体经过填充有干土的塔，从流体物料流如含有挥发性有机聚硅氧烷和诸如甲烷或戊烷的烃的气体中去除挥发性有机聚硅氧烷，如八甲基化环四硅氧烷。意想不到地，发现通过用连续式方法，而不用间歇式方法，汽提掉环状硅氧烷或制备乳液用的其它低分子量硅氧烷的乳液聚合的聚硅氧烷乳液具有了这些专利任一篇没有实现的改进的特性。因此，本专利技术的经过连续汽提的乳液聚合的聚硅氧烷乳液中的聚合物的粘度或分子量与未汽提的乳液中的聚合物的粘度相比没有变化，而在’436专利的间歇式方法中，经间歇式汽提的乳液聚合的聚硅氧烷乳液中的聚合物的粘度与未汽提的乳液中的聚合物的粘度相比降低或发生变动。例如，在所说的间歇式方法中，即使当乳液呈微酸性或碱性，即当乳液聚合催化剂出于所有实际目的被中和时，聚合物粘度也发生了变动。因此，现有技术中即没有认识到问题所在(即粘度变动)，也没有认识到解决的途径(即使用连续式方法而不是间歇式方法)。因此，本专利技术涉及一种从通过挥发性硅氧烷低聚物乳液聚合制备的含硅氧烷聚合物和挥发性硅氧烷低聚物的乳液中去除挥发性硅氧烷低聚物的连续式方法。根据本方法，将混合物连续送到使液体蒸发用的连续流动设备中，其中混合物在连续流动设备中受到气化处理。从连续流动设备中连续除去挥发性硅氧烷低聚物的顶部馏分，同时从连续流动设备中连续取出未气化的底部馏分。将汽提气以导致并流或逆向流过设备的方式送入连续流动设备中。未气化的底部馏分由含硅氧烷聚合物的乳液组成，其中基本上不含任何残留的用于制备乳液的挥发性硅氧烷低聚物。本文中，针对乳液中残留挥发性硅氧烷低聚物的量而言的术语″基本上不含″指乳液中每单位重量的硅氧烷聚合物含有小于0.18重量份挥发性硅氧烷低聚物。本专利技术还涉及根据本方法制备的乳液，其特征在于在将乳液引入连续流动设备之前的乳液中的硅氧烷聚合物的粘度或分子量与从连续流动设备中取出的乳液中的硅氧烷聚合物的粘度基本上相同。本文中，针对引入连续流动设备之前的乳液中的硅氧烷聚合物的粘度或分子量以及从连续流动设备中取出的乳液中的硅氧烷聚合物的粘度或分子量而言的术语″基本上相同″指粘度或分子量的下降小于10％。在本专利技术的一个优选实施方案中，将含有硅氧烷聚合物和残留的用于乳液聚合制备乳液用的挥发性硅氧烷低聚物的乳液送入降膜蒸发器或旋带膜蒸发器(由一个或多个竖管构成)的顶部。通过传热流体加热含硅氧烷聚合物和残留挥发性硅氧烷低聚物的乳液，其中所说的传热流体在管内流动或者在管外流动，取决于设备的具体设计。让预热的汽提气如蒸汽、氮气、空气或氩气，与流动的乳液并流流动或逆向流动。预热的汽提气从乳液中提出挥发性硅氧烷低聚物，并且被提出的挥发性硅氧烷低聚物可以通过将蒸气冷凝形成两个液相从汽提气中回收。可以通过重力沉降槽、旋流分离器、离心机、聚结器或分离膜，将挥发性硅氧烷低聚物相与水相分离。该类型的设备中所用的优选操作温度通常为80-105℃。用于实施本专利技术方法的设备可以是本领域已知用于蒸馏热敏物料的任何薄膜型蒸发器单元。这种单元包括升膜蒸发器、降膜蒸发器、旋盘膜蒸发器、旋带蒸发器、搅动膜蒸发器、卧式和立式刮板薄膜蒸发器以及包括升膜和降膜的单元。上述类型单元的一些实例参见US专利2712520(1955.7.5)、2890155(1959.6.9)、2927634(1960.3.8)、2993842(1961.7.25)、3020211(1962.2.6)、3060107(1962.10.23)、4017355(1977.4.12)、4130527(1978.12.19)、4770746(1988.9.13)和5603809(1997.2.18)。在此单元中，随着薄膜经过加热区(其中传热速率非常高)，造成原料流动。原料中更多的挥发性组分作为顶部馏出物除去，并且原料的其余部分从蒸馏器的另一个适宜点取出。尽可能短地保持原料在蒸馏器中的总停留时间。蒸汽是实施本方法的优选汽提气。挥发性硅氧烷低聚物从乳液颗粒中扩散到汽提气中的速率随温度而加快。结果，原料经过连续流动设备时的温度应当在70-110℃范围内，优选80-105℃。在低于被处理乳液的正常沸点的温度下时，要求在负压下进行操作。在小于系统饱和蒸气压的压力下操作该方法不会获得好处，但如果使用这种条件时，必须小心不要因现场产生蒸汽而从乳液中失去太多的水分，由此产生具有不期望高粘度的浓缩乳液。除上述提及的薄膜蒸发器外，还可以使用其它类型的用于蒸发液体的连续流动设备，如填充塔或板式塔。通常来说，用于蒸发液体的连续流动设备中的温度保持在70-110℃，优选80-105℃。典型来说，此过程要连续进行，直至从连续流动设备中连续取出的未气化底部馏分中的乳液中每单位重量硅氧烷聚合物含有小于0.18重量份挥发性硅氧烷低聚物。这可以通过例如将未气化底部馏分通过用于蒸发液体的连续流动设备连续循环直至获得所需含量来实现，或者利用在加热区内具有足够接触时间(足以在一次循环内便完成分离)的连续流动设备。对本专利技术制备的大部分乳液来说，乳液在用于蒸发液体的连续流动设备中的停留时间小于60分钟，优选小于30分钟，首选小于10分钟。该方法在实际中能够有效运行粘度为100-100,000,000厘沲(mm2/s)的含硅氧烷聚合物的乳液。本文中，术语″乳液聚合″指本领域已知的任何有机硅乳液聚合方法，例如US专利2891920(1959.6.23)、3294725(1966.12.27)、4999398(1991.3.12)、5502105(1996.3.26)、5661215(1997.8.26)和EP 0 459 500 B1(1997.3.5)中描述的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从通过挥发性硅氧烷低聚物乳液聚合制备的含硅氧烷聚合物和挥发性硅氧烷低聚物的乳液中去除挥发性硅氧烷低聚物的连续式方法，包括将乳液连续送到使液体蒸发用的连续流设备中，将汽提气连续送入连续流设备中，从连续流设备中连续除去挥发性硅氧烷低聚物的顶部馏分，并且从连续流设备中连续取出未气化的底部馏分，其中所说的未气化的底部馏分是含硅氧烷聚合物的乳液，其中基本上不含残留的用于制备乳液的挥发性硅氧烷低聚物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BM沃尔森，BL津默曼，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]