一种环硅氧烷的制备方法技术

本发明专利技术提供一种环硅氧烷的制备方法，将硅氧烷聚合物、非离子表面活性剂、碱性催化剂混合均匀，进行裂解反应，将反应产物进行精馏分离，即得相应所述环硅氧烷，所述非离子表面活性剂为聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。本发明专利技术方案整个反应体系从始至终都以液体形式存在，不溶性硅氧烷交联聚合物少，确保了制备过程中设备的安全性和排渣的方便性，溶剂可以经简单处理后多次循环套用，整个反应过程中无较大异味、刺激性低、产率高。产率高。

【技术实现步骤摘要】
一种环硅氧烷的制备方法


[0001]本专利技术属于聚硅氧烷制备
，具体涉及一种环硅氧烷的制备方法。

技术介绍

[0002]硅氧烷的环状低聚物又被称为环硅氧烷或硅氧烷环体，是生产硅油、硅橡胶、硅树脂等诸多有机硅产品所必须的原料之一。目前工业上常用的环硅氧烷是3～5个硅氧烷单元聚合而得到的单体或混合物，其制备方法通常由水解和重整(或称为裂解)两步完成。将聚硅氧烷混合体置于高温、高真空环境下，用强碱催化，使得硅氧键断裂，大分子重整为聚合度相对集中的小分子在工业上已普遍实施。例如，二甲基二氯硅烷经水解、断键重整后蒸馏得到二甲基环硅氧烷混合物(DMC)，再精馏分离得到环三、环四、环五硅氧烷(D3，D4，D5)。甲基乙烯基二氯硅烷经水解、重整后精馏可制得对应的环三、环四、环五硅氧烷(V3，V4，V5)。
[0003]国外于20世纪80年代初报道了溶剂法裂解重整技术将低黏度、高沸点、稳定性良好的溶剂油做为热载体加入裂解反应体系，通过降低物料黏度，提高传质传热效率来达到稳定裂解工况、延长装置连续运行时间、提高装置安全性等目的。王文金等人以正十八醇为溶剂，在KOH催化作用下裂解二甲基二氯硅烷水解物得到DMC，取得了较好的效果，转化率最高可达95％以上(有机硅材料，2018，32(3):205～208；有机硅材料，2020,34(3):51～54.)。
[0004]但是，上述反应在工业化实施中，正十八醇与聚硅氧烷反应体系在低温时会析出正十八醇，正十八醇会与裂解体系中产生的交联硅氧烷聚合物混合，难以分离，产成较多的强碱性固废或危废，处理难度较大，成本高，并且不易从反应釜中排出残渣。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供一种环硅氧烷的制备方法。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种环硅氧烷的制备方法，将硅氧烷聚合物、非离子表面活性剂、碱性催化剂混合均匀，进行裂解反应，将反应产物进行精馏分离，即得相应所述单一组分的环硅氧烷；
[0008]所述硅氧烷聚合物结构式包括如下结构：
[0009][0010]结构式中，n≥3、m≥3，R1、R2包括烷基官能团、烯烃官能团、芳烃官能团、氰基官能团；
[0011]所述非离子表面活性剂为聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中至少一种。
[0012]在一些实施例中，优选的，烷基官能团为甲基、乙基、丙基，烯烃官能团为乙烯基、烯丙基，芳烃官能团为苯基、苄基、苯乙基，氰基官能团为氰乙基、氰丙基。
[0013]进一步地，所述裂解重整反应分两步进行：
[0014]将非离子表面活性剂、碱性催化剂和/或与非离子表面活性剂相同重量份数的硅氧烷聚合物混合，在高真空条件下升温至沸点，得到内含活性碱金属硅醇盐的预热体系；
[0015]将剩余的硅氧烷聚合物按一定速率滴加到所述预热体系中进行反应，气相冷凝得到环硅氧烷混合物，将环硅氧烷混合物进行简单精馏分离，即得相应所述单一成分的硅氧烷环体。进一步地，所述聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物的分子量为200～2000；
[0016]所述聚乙二醇的分子量为200～2000；
[0017]所述聚乙二醇单甲醚的分子量为300～1000；
[0018]所述聚乙二醇二甲醚的分子量为300～1000；
[0019]所述脂肪醇聚氧乙烯醚选自AEO系列产品、异构十三醇聚氧乙烯醚系列产品、Softanol系列产品中的一种或多种。
[0020]进一步地，所述硅氧烷聚合物、非离子表面活性剂、碱性催化剂重量比为(1000～30100)：(80～120)：(0.5～5)。
[0021]在一些实施例中，优选的，所述硅氧烷聚合物、非离子表面活性剂、碱性催化剂重量比为10100：100：1。
[0022]进一步地，所述裂解反应条件：压强
‑
0.098MPa～
‑
0.103MPa，温度110℃～160℃。
[0023]在一些实施例中，优选的，所述裂解反应条件：压强
‑
0.1MPa，温度135℃。
[0024]进一步地，所述碱性催化剂为Na3PO4、K3PO4、NaOH、KOH、LiOH中至少一种。
[0025]在一些实施例中，优选的，所述碱性催化剂为KOH。
[0026]进一步地，所述环硅氧烷产率高于90％。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术采用与硅氧烷聚合物在低温下即相容较好的非离子表面活动剂作为分散剂(溶剂)，两者混合后，整个反应从始至终都以液体形式存在，裂解过程中产生的交联体较少并可持续溶于分散剂中，确保制备过程中交联体不影响反应进程，提升硅氧烷聚合物的单批处理量，反应后的残液易排出反应釜，提升了设备的安全性，整个反应过程中无较大异味、刺激性低。
[0029](2)本专利技术先将非离子表面活性剂、碱性催化剂以及与非离子表面活性剂相同重量份数的硅氧烷聚合物混合，在高真空条件下升温至沸点，得到预热体系，后期逐步加入剩余的硅氧烷聚合物，可以使整个反应体系的起始反应温度降低10～20℃，降低生产过程中能耗的同时还可以明显减少分子中Si
‑
C键的断裂，进而减少硅氧烷交联聚合物的生成，提高产品收率。
[0030](3)本专利技术中碱性催化剂有多种选择，当选取KOH和NaOH时，产品产率大于90％。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本专利技术。
[0032]关键试验材料来源及理化参数：
[0033]聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚购自巴斯夫(中国)有限公司；
[0034]脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO系列产品)购自江苏省海安石油化工厂、异构十三醇聚氧乙烯醚系列产品购自上海多伦化工有限公司、Softanol系列产品购自日本触媒株式会社；
[0035]200号溶剂油购自中国石油吉林石化公司；
[0036]甲基乙烯基硅氧烷高沸物：来源于甲基乙烯基二氯硅烷水解过程中产生的线性聚合物；
[0037]甲基乙烯基硅氧烷水解物：来源自甲基乙烯基二氯硅烷水解后得到的环、线混合物，其中含有甲基乙烯基硅氧烷环体(3～8个硅氧烷聚合单元)和甲基乙烯基硅氧烷线性聚合物。
[0038]甲基苯基硅氧烷高沸物：来源于甲基苯基二氯硅烷水解过程中产生的线性聚合物；
[0039]甲基丙基聚硅氧烷高沸物：来源于甲基丙基二氯硅烷水解过程中产生的线性聚合物；
[0040]二甲基硅氧烷高沸物：来源于二甲基二氯硅烷水解过程中产生的线性聚合物；
[0041]本专利技术中未对其它原料或结构做出具体描述的均在现有技术中已存在，可以从市面上直接购买得到。
[0042]实施例1
[0043]本实施例提供一种环硅氧烷的制备方法，具体操作如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环硅氧烷的制备方法，其特征在于，将硅氧烷聚合物、非离子表面活性剂、碱性催化剂混合均匀，进行裂解重整反应，将反应产物进行简单精馏分离，即得相应所述环硅氧烷；所述硅氧烷聚合物结构式包括如下结构：结构式中，n≥3、m≥3，R1、R2包括烷基官能团、烯烃官能团、芳烃官能团、氰基官能团；所述非离子表面活性剂为聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述裂解反应分两步进行：将非离子表面活性剂、碱性催化剂和/或与非离子表面活性剂相同重量份数的硅氧烷聚合物混合，在高真空条件下升温至沸点，得到预热体系；将剩余的硅氧烷聚合物逐渐加入到所述预热体系中进行反应，气相冷凝得到环硅氧烷混合物，将环硅氧烷混合物进行简单精馏分离，即得相应所述单一成分的硅氧烷环体。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物的分子量为200～2000；所述聚乙二醇的分子量为200～2000；所述聚乙二醇单甲醚的分子量为300～1000；所述聚乙二醇二甲醚的分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘裴，史进文，邱猛勇，易生平，
申请(专利权)人：湖北硅元新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：