一种羟基含量可控的高纯度羟基硅油的制备方法技术

本发明专利技术属于有机硅工业技术领域，涉及一种羟基含量可控的高纯度羟基硅油的制备方法，包括以下步骤：（1）以有机硅环体为原料，烷氧基硅烷为封端剂，酸性阳离子交换树脂为催化剂，进行开环反应，反应结束后过滤除去催化剂；（2）将去离子水和水解用催化剂混合并加热，加入烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷进行水解反应；（3）水解结束后取上层油相，进行减压蒸馏脱除低沸物，即制得羟基硅油。该方法不引入金属等离子，制备的羟基硅油纯度高且羟基含量精准可控。制备的羟基硅油纯度高且羟基含量精准可控。制备的羟基硅油纯度高且羟基含量精准可控。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基含量可控的高纯度羟基硅油的制备方法


[0001]本专利技术属于有机硅工业
，具体涉及一种羟基含量可控的羟基硅油的制备方法。

技术介绍

[0002]羟基硅油是一种羟基封端的线性聚二甲基硅氧烷,其粘度和羟基质量含量随聚合度的变化而浮动。小分子羟基硅油是硅橡胶加工领域的优良结构控制剂，能提高硅橡胶加工效率，增强硅橡胶物理化学性能；小分子羟基硅油还可用作织物整理剂，对涤纶化纤织物进行整理，能使织物柔软挺拔，滑爽弹性好，同时能赋予织物防水、拒水的性能。
[0003]目前羟基硅油的制备方法主要有两种：（1）有机硅环体（D4：八甲基环四硅氧烷或DMC：二甲基环硅氧烷）与乙酸酐在酸性催化剂下反应得到硅乙酰氧基封端的中间产物，然后在碱性环境下水解，制备羟基硅油；（2）将二甲基二氯硅烷滴加到碱性水溶液中进行水解，制得羟基硅油。中国专利CN101735258A公开了一种制备小分子羟基硅油的方法，将六甲基环三硅氧烷（D3）溶于丙酮或四氢呋喃中，搅拌状态下加入重量百分比浓度为20~30%的氨水溶液，反应后分离上层油相，上层油相经纯化既制得小分子羟基硅油。中国专利CN111333842A公布了一种羟基硅油的合成方法，将六甲基环三硅氧烷（D3）、去离子水、乙醇或异丙醇、氢氧化钾加入到反应釜，在溶剂沸点下反应至完全反应，以磷酸或醋酸为中和剂，中和后真空脱低，得羟基硅油产品。但是现有的羟基硅油制备方法，难以制备不同羟基质量含量的硅油；且现有方法生产过程中易产生大量废水，使用大量溶剂，造成高水耗、能耗；另外所得羟基硅油还易存在金属离子残余，影响其在电子封装胶领域的使用。
[0004]中国专利文献CN102408567A（201110355399.1）公开一种羟基硅油的制备方法，以二甲基硅氧烷(Me2SiO)m、甲基苯基混合环硅氧烷(MePhSiO)n为单体，以去离子水、α,ω
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二甲基羟基硅油、α,ω
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甲基苯基羟基硅油为封端剂，以稀土固体超强酸为催化剂得到二甲基羟基硅油。该专利所述反应是在一定温度下以固体超强酸为催化剂进行反应，但在此条件下所用封端剂或形成的硅羟基易脱水缩合，仍然存在羟基含量不易控制的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的上述问题，提供一种羟基含量可控的高纯度羟基硅油的制备方法。本专利技术方法工艺环保，生产过程无废水产生。本专利技术所述“高纯度”指的是羟基硅油中不含金属离子杂质。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案现：一种羟基含量可控的高纯度羟基硅油的制备方法，包括以下步骤：（1）制备烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷：以有机硅环体为原料，烷氧基硅烷为封端剂，酸性阳离子交换树脂为开环催化剂，进行开环反应，反应结束后过滤除去催化剂；（2）烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷水解：
将去离子水和水解催化剂混合并加热，加入步骤（1）制备的烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，进行水解反应；（3）水解结束后静置分层，取上层油相减压蒸馏脱除低沸物，即制得羟基硅油。
[0007]优选的，步骤（1）中所述有机硅环体为D4或DMC。所述DMC为二甲基环硅氧烷混合物，其中D3+D4+D5+D6≥99.8wt％，D4≥80％。
[0008]其中：D3为六甲基环三硅氧烷；D4为八甲基环四硅氧烷；D5为十甲基环五硅氧烷；D6为十二甲基环六硅氧烷。
[0009]优选的，步骤（1）中所述封端剂为二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。
[0010]有机硅环体中二甲基硅氧烷单元和封端剂的比例，根据所需羟基含量调整。优选的，步骤（1）中有机硅环体中二甲基硅氧烷单元和封端剂的摩尔比为2~100:1；进一步优选为3~49:1。
[0011]优选的，步骤（1）中所述开环催化剂的添加量为有机硅环体质量的1~10%；优选为3~7%。
[0012]优选的，步骤（1）中所述开环反应的温度为10~60℃。开环反应的时间为1~10h。进一步优选的反应温度为35~50℃，反应时间为3~5h。
[0013]优选的，步骤（2）中所述水解反应的温度为50~90℃。优选水解反应温度为70~85℃。步骤（2）所述水解反应的时间是2~4小时。步骤（2）水解反应的同时精馏除去脱出的小分子醇，以促进水解反应的进行，水解过程收集脱除的小分子醇。
[0014]优选的，步骤（2）中水解催化剂用量占去离子水量的5~5000ppm，进一步优选为水解催化剂用量占去离子水质量的0.1~0.125%；去离子水的用量相比理论需求量过量。所用去离子水与烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷的摩尔比优选为5~100:1。进一步优选的，去离子水与烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷的摩尔比为10~45:1。
[0015]优选的，所述水解催化剂为水溶性氨基改性硅油，其具有如下结构：，其中m为5~500。
[0016]进一步优选的，步骤（2）中所述水溶性氨基改性硅油的聚合度m为15~30。
[0017]优选的，步骤（3）中水解结束后静置分层，上层油相即为羟基硅油粗品，对上层油相进行减压蒸馏。所述减压蒸馏条件为：60~100℃，
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0.09~
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0.11MPa（表压），馏出物为低沸物，釜底物为羟基硅油。步骤（3）分出的下层水相可回收使用。
[0018]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术提供的制备方法首先制备烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，此反应过程
可以调整环体和封端剂的比例以制备不同聚合度的烷氧基硅油；然后再通过水解制备羟基硅油，反应条件更易控制，羟基含量更接近于设计含量。从而实现了通过调整有机硅环体和封端剂的比例，达到聚合度和羟基含量可控且容易控制的目的，且可得到羟基含量为0.5%~13%的品质优良、性能稳定的羟基硅油。
[0019]（2）本专利技术方法不使用有机溶剂，所得羟基硅油纯度高，无残余金属离子，可应用于高要求的电子领域。
[0020]（3）本专利技术采用酸性阳离子树脂作为制备烷氧基封端羟基硅油的催化剂，后期处理简单，无水洗工艺，绿色环保，生产成本低，易实现大规模生产。
[0021]（4）本专利技术采用水溶性氨基改性硅油为水解催化剂，不会引进金属离子；此催化剂溶于水，易于去除且可重复利用。
附图说明
[0022]图1为本专利技术具体实施方式所用烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷的水解精馏装置示意图。
[0023]图2为实施例1制备的甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷的核磁H谱图。
[0024]图3为实施例1制备的羟基封端的聚二甲基硅氧烷的红外谱图。
具体实施方式
[0025]以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。本专利技术所述酸性阳离子树脂为普通市售产品，本专利技术具体实施方式使用的酸性阳离子树脂为磺酸基阳离子树脂，购自上海罗门哈斯化工有限公司。步骤（2）水解反应可使用附图1所示结构的反应装置。其他原料均为普通市售产品。
[0026]所述水溶性氨基改性硅油由N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羟基含量可控的高纯度羟基硅油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷：以有机硅环体为原料，烷氧基硅烷为封端剂，酸性阳离子交换树脂为开环催化剂，进行开环反应，反应结束后过滤除去催化剂；（2）烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷水解：将去离子水和水解催化剂混合并加热，加入步骤（1）制备的烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，进行水解反应；（3）水解结束后静置分层，取上层油相减压蒸馏脱除低沸物，即制得羟基硅油。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述有机硅环体为D4或DMC；封端剂为二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述开环反应的温度为10~60℃，反应的时间为1~10h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述开环催化剂的添加量为有机硅环体质量的1~10%。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中有机硅环体中二甲基硅氧烷单元和封端剂的摩尔比为2~100:1。6.根据权利要求1~5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）至少满足下列条件之一：（
ⅰ
）开环反应温度为35~50℃，反应时间为3~5h；（
ⅱ...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊港，赵亚伦，郑建青，刘海龙，吴唯，王鹏，宋标，周磊，刘瑞湖，张松松，
申请(专利权)人：山东东岳有机硅材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：