一种含氢硅油的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含氢硅油的制备方法，采用连续流管式反应器进行反应，将封头剂和扩链剂分别通入混合器中进行混合，形成的混合物流经装填有催化剂的换热管，从换热管中流出的反应物即为含氢硅油，控制混合物在换热管中的停留时间为1～1200s，控制换热管中的反应温度为50～100℃，催化剂为磺酸型阳离子树脂、固体质子酸或固体路易斯酸中的一种或多种。本发明专利技术的制备方法操作过程简单高效，可实现不同分子量的含氢硅油的连续化生产，催化剂可重复使用，生产过程不会造成环境污染，反应时间非常短，原料的转化率在短时间内可达到80％以上，能够避免副反应，产品的质量得到有效的保证，成本低廉，适合工业化大规模生产含氢硅油。适合工业化大规模生产含氢硅油。适合工业化大规模生产含氢硅油。

【技术实现步骤摘要】
一种含氢硅油的制备方法


[0001]本专利技术具体涉及一种含氢硅油的制备方法。

技术介绍

[0002]有机硅材料已经成为航空、高新技术、国防军工和国民经济各领域不可缺少的关键材料。目前，有机硅下游高附加值产品的开发是有机硅行业发展的重点之一。高分子有机硅消泡剂、流平剂、润湿剂及分散剂是有机硅高附加值产品的典型代表，而有机硅前体含氢硅油更是制备不同功能性有机硅助剂不可或缺的原料。目前含氢硅油的生产均采用间歇釜进行生产，反应时间约为6
‑
8小时，另外考虑到加料、洗釜的时间整个生产过程可能长达8
‑
10小时。于一家生产各种有机硅助剂的厂家来说，每个产品的产量不大，生产每一个产品在企业中都使用一个釜会造成巨大的资源浪费，在洗釜过程中也会造成巨大溶剂浪费和污染。
[0003]传统的釜式反应制备同分子量、不同硅氢值的含氢硅油时，通常使用三氟甲磺酸作为催化剂，其添加量少，催化效率高，但反应结束后需要进行中和、过滤，除去体系中的酸，且最终产品检测中仍存在微量的酸值与胺值。此外，传统的釜式反应器换热面积小，在高温下反应会存在较大的安全隐患。间歇釜生产过程中物料的跑冒滴漏及人员操作的误差，也会对产品质量的稳定和人体健康造成不利影响。最后由于反应釜传热传质条件较为复杂，造成了不能很好地控制产品质量，很多在小试情况下容易实现良好性能的产品在工业化过程中难以实现或性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种反应时间短、转化效率高、催化剂重复利用率高、成本低、污染小、安全性高、能够实现工业化大规模连续化生产的含氢硅油的制备方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种含氢硅油的制备方法，所述的制备方法采用连续流管式反应器，所述的连续流管式反应器包括混合器和与所述的混合器相连通的换热管，所述的换热管中装填有催化剂，将封头剂和扩链剂分别通入所述的混合器中进行混合，形成的混合物流经所述的换热管的同时发生硅氧烷平衡反应，从所述的换热管中流出的反应物即为所述的含氢硅油，控制所述的混合物在所述的换热管中的停留时间为1～1200s，控制所述的换热管中的反应温度为50～100℃，所述的催化剂为磺酸型阳离子树脂、固体质子酸或固体路易斯酸中的一种或多种。
[0007]本专利技术中，从换热管中流出的反应完成后的反应液即为产品，若反应过程中添加了溶剂，则需减压脱除溶剂。
[0008]优选地，所述的封头剂为六甲基二硅氧烷(MM)、四甲基二氢二硅氧烷(M
H
M
H
)、七甲基三硅氧烷(MD
1H
M)、八甲基三硅氧烷、高含氢硅油、甲基封端的甲基硅油、甲基封端的苯基硅油以及甲基封端的乙烯基硅油中的一种或多种。
[0009]所述的高含氢硅油的重均分子量为100～500000，活性氢含量为1.5～1.6wt％(硅氢值SiH＝1.5
‑
1.6)。
[0010]优选地，所述的扩链剂为六元
‑
十二元环硅氧烷。
[0011]进一步优选地，所述的扩链剂为六甲基环三氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷以及甲基乙烯基环四硅氧烷中的一种或多种。
[0012]优选地，所述的催化剂为Rohm&Haas的Amberlyst 35dry、磺酸型阳离子交换树脂001*7、酸性白土、AlCl3、FeCl3、SnCl4、SbCl3、TiCl4、ZnCl2或PnCl2中的一种或多种。
[0013]优选地，分别将所述的封头剂和所述的扩链剂通入所述的混合器中，控制所述的封头剂和所述的扩链剂的流量分别独立地为0.01
‑
1000ml/min。
[0014]优选地，所述的换热管的内径为3～20mm。
[0015]换热管的长度可以依据需要选择合适的长度，换热管的内径可以选择3，6，8，10，15，20mm等规格。
[0016]优选地，所述的催化剂的装填质量为单位含氢硅油产物所需的扩链剂和封头剂的质量之和的2％～6％。
[0017]优选地，向所述的连续流管式反应器中连续通入酮类对所述的催化剂进行清洗，所述的酮类为甲基异丁基酮(MIBK)、丁酮、戊酮、甲戊酮中的一种或多种。
[0018]优选地，所述的含氢硅油为端Si
‑
H含氢硅油或侧链Si
‑
H含氢硅油，若所述的含氢硅油为端Si
‑
H含氢硅油，控制所述的换热管中的反应温度为80～100℃，例如80℃，85℃，90℃，95℃，100℃；若所述的含氢硅油为侧链Si
‑
H含氢硅油，控制所述的换热管中的反应温度为50～70℃，例如50℃，55℃，60℃，65℃，70℃。
[0019]根据一些实施方式，所述的连续流反应器包括进料泵、混合器和换热管，进料泵包括用于封头剂进料的带有计量功能的第一进料泵，用于扩链剂进料的带有计量功能的第二进料泵，第一进料泵和第二进料泵分别与混合器相连通，换热管的一端与混合器的出口相连通，另一端为出料口。混合器的类型可以根据物料的特性进行更换，可以选择的类型有W型、E型、T型、P型、V型、S型、F型、EX型混合器。
[0020]根据一些具体地实施方式，采用管式连续流反应器制备系列含氢硅油的方法具体操作步骤如下:
[0021](1)油浴升温至反应温度，待油浴温度稳定后，将封头剂投入进料筒A中，将进料筒A使用带有计量功能的进料泵接入混合器中(也可直接直接通入换热管中)，根据所生产的产品的Si
‑
H位置不同调节所使用的封头剂的端基与侧基比值以及封头剂的流量；将扩链剂投入到物料桶B中，将进料筒B使用带有计量功能的进料泵接入混合器中(也可直接通入换热管中)，流量根据所采用的封头剂及物料桶B中物料的混合分子量计算，将换热管的温度设定为50
‑
100℃之间，在换热管中停留1
‑
1200s，进行酸催化平衡反应，反应完成后，在换热管出口处使用储料桶接受反应液，得到产品；
[0022](2)若需要生产其他类型的产品，可根据需求在混合器前将物料回收，混合器后管中的物料也可回收，在下一次生产中可循环使用。其中混合器前的可当原料使用，混合器后的样品可根据物料互溶状况通入反应器中，原料互溶差的可添加一定比例的溶剂，互溶程度好则可直接通入连续流反应器中；
[0023](3)获取不同停留时间的产品，通过与传统间歇釜生产的产品进行比较确定性能
性能最优产品的生产条件确定。
[0024]反应前，先将干燥后的催化剂装填入换热管中，并用滤网封住两端，防止催化剂随反应液流动。搭建反应装置后或者在催化剂重复利用前或者在需要调整其他封头剂和/或扩链剂之前，先通入清洗溶剂(MIBK)对整个管路进行清洗。
[0025]封头剂与扩链剂的流量比由产物含氢硅油的具体分子量控制，可根据需求调节流量比，灵活制备不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氢硅油的制备方法，其特征在于，所述的制备方法采用连续流管式反应器，所述的连续流管式反应器包括混合器和与所述的混合器相连通的换热管，所述的换热管中装填有催化剂，将封头剂和扩链剂分别通入所述的混合器中进行混合，形成的混合物流经所述的换热管的同时发生硅氧烷平衡反应，从所述的换热管中流出的反应物即为所述的含氢硅油，控制所述的混合物在所述的换热管中的停留时间为1～1200s，控制所述的换热管中的反应温度为50～100℃，所述的催化剂为磺酸型阳离子树脂、固体质子酸或固体路易斯酸中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的含氢硅油的制备方法，其特征在于，所述的封头剂为六甲基二硅氧烷、四甲基二氢二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、七甲基三硅氧烷、高含氢硅油、甲基封端的甲基硅油、甲基封端的苯基硅油以及甲基封端的乙烯基硅油中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的含氢硅油的制备方法，其特征在于，所述的扩链剂为六元
‑
十二元环硅氧烷。4.根据权利要求3所述的含氢硅油的制备方法，其特征在于，所述的扩链剂为六甲基环三氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷以及甲基乙烯基环四硅氧烷中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的含氢硅油的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为Rohm&Haas的Amberlyst 35dry、磺酸型阳离...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，何军坡，
申请(专利权)人：埃夫科纳南充特种聚合物有限公司复旦大学，
类型：发明
国别省市：