甲基硅油生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

何志慧

摘 要：在甲基硅油生產(chǎn)過程中，當(dāng)催化劑全氟磺酸型陽離子交換樹脂用量為反應(yīng)液相原料質(zhì)量的0.5%、平衡化反應(yīng)溫度在80℃、反應(yīng)時間在50min、脫低溫度在250℃、脫低沸物真空度在300Pa時，甲基產(chǎn)品的閃點和揮發(fā)分等指標(biāo)均能到達較高的水平，而真空設(shè)備也易選。通過對平衡化反應(yīng)器的創(chuàng)新設(shè)計和采用優(yōu)化的工藝參數(shù)，可在2kt/a甲基硅油連續(xù)化生產(chǎn)裝置上生產(chǎn)出黏度10～2000mm2/s的甲基硅油產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：甲基硅油；生產(chǎn)工藝；優(yōu)化

1 概述

甲基硅油的制備方法是一種以有機硅二次高沸物為原料制備高沸硅油的方法。它克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種有機硅高沸物經(jīng)催化裂解后分離出一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和一甲基氫屬設(shè)備，降低物耗、產(chǎn)品成本。

2 實驗

2.1 硅油的合成

將D4與MM按95∶5的質(zhì)量比混合，催化劑全氟磺酸型陽離子交換樹脂用量為反應(yīng)液相原料質(zhì)量的0.5%，將上述混合物料加入到三口反應(yīng)瓶中，攪拌下在一定溫度反應(yīng)50min，取樣測定平衡化反應(yīng)產(chǎn)物的黏度。將平衡化反應(yīng)產(chǎn)物置于脫低小試系統(tǒng)中，在一定溫度、一定真空度下脫出低分子物，然后取樣測定產(chǎn)品指標(biāo)。

2.2 性能測試

黏度：按HG/T2363-1992《硅油運動黏度試驗方法》測定；閃點：按GB267-1988《石油產(chǎn)品閃點與燃點測定法開口杯法》測試；揮發(fā)分：按GB6470-1986《漆料揮發(fā)物和不揮發(fā)物的測定》測試；摩爾質(zhì)量：采用凝膠滲透色譜儀測試，以THF為淋洗液、單分散聚苯乙烯標(biāo)樣。

3 結(jié)果與討論

3.1 反應(yīng)溫度與平衡反應(yīng)產(chǎn)物黏度的關(guān)系

反應(yīng)溫度與平衡反應(yīng)產(chǎn)物黏度的關(guān)系見表1。硅油的聚合過程是D4與聚硅氧烷之間的熱動力學(xué)平衡反應(yīng)，在開環(huán)聚合時，活性中心首先進攻有張力的環(huán)硅氧烷的Si-O鍵，使之成為線狀硅氧烷；活性中心以同等機會進攻無張力的硅氧烷或線性聚硅氧烷的Si-O鍵，在環(huán)硅氧烷開環(huán)聚合成高摩爾質(zhì)量的聚硅氧烷的同時，線性聚硅氧烷發(fā)生分子鏈斷裂，使聚合和解聚達到動態(tài)平衡。由表1可見，在平衡反應(yīng)時間為50min時，隨著反應(yīng)溫度的升高，產(chǎn)物的黏度逐漸升高；當(dāng)反應(yīng)溫度到達80℃以上時，產(chǎn)物黏度變化很小，表明D4開環(huán)聚合成高聚物的速度與高摩爾質(zhì)量聚硅氧烷的解聚速度達到動態(tài)平衡，反應(yīng)達到終點。較佳的反應(yīng)溫度為80℃。

3.2 脫低溫度對產(chǎn)品性能的影響

平衡化反應(yīng)產(chǎn)物的后處理過程影響著產(chǎn)品的揮發(fā)分、閃點和介電常數(shù)等；因此，后處理工藝參數(shù)的考察對工程設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

3.3 脫低真空度對產(chǎn)品性能的影響

相同溫度下，真空度越低物料的沸點也越低，混合物料中的低沸物組分更易從體系中分離出來；因此，考察真空度與產(chǎn)品指標(biāo)之間的關(guān)系對真空設(shè)備選型具有重要意義。

3.4 產(chǎn)品性能

采用優(yōu)化工藝得到的甲基硅油PDM-100與市售產(chǎn)品AK-100、PMX-100性能對比見表4。由表4可以看出，自制甲基硅油的性能指標(biāo)與市售產(chǎn)品相近。

4 結(jié)論

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、六甲基二硅氧烷（MM）為原料，全氟磺酸型陽離子交換樹脂為催化劑，合成了甲基硅油?？疾炝朔磻?yīng)溫度與平衡化反應(yīng)產(chǎn)物黏度的關(guān)系、脫低沸物溫度及真空度對產(chǎn)品閃點的影響。擬為連續(xù)化生產(chǎn)甲基硅油提供參考。結(jié)果表明，在甲基硅油生產(chǎn)過程中，當(dāng)全氟磺酸型陽離子交換樹脂用量為反應(yīng)液相原料質(zhì)量的0.5%、反應(yīng)溫度在80℃、反應(yīng)時間在50min、脫低溫度在250℃、脫低沸物真空度在300Pa時，產(chǎn)品的閃點和揮發(fā)分等指標(biāo)均到達較高水平，而真空設(shè)備也易選，優(yōu)化后的工藝參數(shù)已應(yīng)用于2 kt/a甲基硅物連續(xù)法生產(chǎn)工藝。

參考文獻：

[1]陳明，代生華，朱劍華等.甲基硅油生產(chǎn)工藝的優(yōu)化[J].有機硅材料，2013.

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