專利名稱：用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)化學(xué)的一般方法，特別是指一種用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)羥基硅油的方法是以醋酸為溶劑，用甲基環(huán)硅氧烷和醋酐在酸性催化劑的條件下進(jìn)行開環(huán)聚合反應(yīng)，再用碳酸氫鈉和碳酸鈉的水溶液水解中和反應(yīng)中的醋酸和醋酸根。這種生產(chǎn)方法由于中和不完全，產(chǎn)品在儲(chǔ)存過程中會(huì)因醋酸根的存在發(fā)生脫水縮合，粘度變大，使羥基含量下降，當(dāng)作為硅橡膠混煉膠結(jié)構(gòu)化控制劑使用時(shí)，會(huì)造成膠料加工性能差，儲(chǔ)存時(shí)間縮短等麻煩，因而限制了羥基硅油的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有的羥基硅油生產(chǎn)中和不完全、產(chǎn)品在儲(chǔ)存過程中羥基含量下降的缺陷，提供一種以甲苯作為反應(yīng)的緩沖劑，用氫氧化鉀作催化劑將甲基環(huán)硅氧烷在一定溫度和壓力的條件下進(jìn)行開環(huán)聚合，再用硫酸進(jìn)行水解中和，最后減壓脫去甲苯制得粘度為20～40CS，羥基含量在2～12％以上的小分子羥基硅油。本發(fā)明的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法采用甲基環(huán)硅氧烷為原料，以甲苯作為反應(yīng)緩沖劑，用氫氧化鉀作催化劑，硫酸作中和劑在水中進(jìn)行開環(huán)聚合，(1)原材料的組分質(zhì)量份配比為甲基環(huán)硅氧烷為100質(zhì)量份、氫氧化鉀10～70質(zhì)量份、甲苯70～120質(zhì)量份、硫酸8.5～60質(zhì)量份；(2)工藝控制條件反應(yīng)溫度100～150℃、反應(yīng)時(shí)間2～7小時(shí)、水解溫度30～70℃、水解時(shí)間1～3小時(shí)、攪拌轉(zhuǎn)速大于70轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明使用的甲基環(huán)硅氧烷包含甲基混合環(huán)體(商品名稱DMC)和八甲基環(huán)四硅氧烷(商品名稱D4)，主要原材料的規(guī)格列于表1。
表1 主要原材料規(guī)格

當(dāng)合成小分子羥基硅油生產(chǎn)時(shí)，先按原材料組分配比進(jìn)行計(jì)量，然后分別將二甲基環(huán)硅氧烷、甲苯、氫氧化鉀加入聚合釜，開攪拌升溫，控制溫度100～150℃，反應(yīng)時(shí)間2～7小時(shí)；停止反應(yīng)后進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度降至60℃以下時(shí)，將物料送入已配好6～15％硫酸水溶液的中和釜中，控制水解溫度30～70℃，水解1～3小時(shí)，靜止分層，上層的有機(jī)液加水清洗1～2次，再靜止分層放去水，然后將有機(jī)層物料進(jìn)一步送入脫低釜或薄膜蒸發(fā)器中，升溫控制物料溫度90～110℃、真空度0.04～0.08MPa，減壓脫去甲苯，制得小分子羥基硅油。小分子羥基硅油成品質(zhì)量指標(biāo)如下
(1)粘度 20～40CS；(聚合度為5～10左右)(2)羥基含量 2～12％。
將本發(fā)明小分子羥基硅油與醋酸法羥基硅油對(duì)比，以牌號(hào)HD-1醋酸法羥基硅油為例，相關(guān)數(shù)據(jù)列于表2表2 氫氧化鉀法羥基硅油與醋酸法羥基硅油的對(duì)比

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于采用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法制得的粘度為20～40CS，羥基含量在2～12％的小分子羥基硅油，保證了小分子羥基硅油用作硅橡膠混煉膠的抗結(jié)構(gòu)化控制劑以及用作合成其它有機(jī)硅聚硅氧烷中間產(chǎn)物時(shí)的性能的穩(wěn)定性。本發(fā)明的小分子羥基硅油在溫度100℃以上不會(huì)出現(xiàn)脫-OH縮合、粘度增大現(xiàn)象，在硅橡膠混煉膠應(yīng)用中抗結(jié)構(gòu)化性能較好，貯存期比用醋酸法羥基硅油延長(zhǎng)1倍以上。因此本發(fā)明對(duì)改善硅橡膠混煉膠結(jié)構(gòu)化有著明顯的作用。
具體實(shí)施例方式
以下是本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)際使用并不局限于實(shí)施例。
實(shí)施例1用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油(一)原材料甲基環(huán)硅氧烷(DMC)含量≥99.50％，160升，約153.5公斤；甲苯 工業(yè)純，128升，約110公斤；氫氧化鉀 工業(yè)純15.5公斤；硫酸 工業(yè)級(jí)含量≥90％，13.5公斤；(二)生產(chǎn)設(shè)備500L聚合釜1臺(tái)、1000L中和釜1臺(tái)、1000L脫低釜1臺(tái)以及1M2薄膜蒸發(fā)器1臺(tái)、真空泵1臺(tái)、受器5～6只。
(三)生產(chǎn)控制條件聚合反應(yīng)溫度110～120℃，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)；水解中和溫度60℃以下，水解時(shí)間2.5小時(shí)；攪拌轉(zhuǎn)速70轉(zhuǎn)/分鐘；脫低分子溫度90～110℃，真空度0.04～0.08MPa當(dāng)合成小分子羥基硅油進(jìn)行時(shí)，在500L聚合釜中加入160升甲基環(huán)硅氧烷(DMC)和128升甲苯、15.5公斤氫氧化鉀，開攪拌升溫反應(yīng)，控制溫度在110～120℃，反應(yīng)4小時(shí)，停止冷卻。當(dāng)物料溫度在60℃以下時(shí)，將物料加入到1000L中和釜已配好的6％硫酸溶液中水解2小時(shí)，靜止分層，放去下層水，上層有機(jī)液加水清洗2次再靜止分層放去水，將有機(jī)層加入1000L脫低釜升溫100～110℃減壓脫去甲苯；或?qū)⒂袡C(jī)層貯于受器中，用泵送入薄膜蒸發(fā)器減壓脫去甲苯，制得小分子羥基硅油。產(chǎn)品粘度39.8CS，羥基含量在2.5％，用作硅橡膠混煉膠的抗結(jié)構(gòu)化控制劑。
實(shí)施例2 用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油
(一)原材料甲基環(huán)硅氧烷(D4)含量≥99.50％，110升，約105.5公斤；甲苯工業(yè)純，145升，約125.5公斤；氫氧化鉀工業(yè)純73.5公斤；硫酸工業(yè)級(jí)含量≥90％，63公斤；(二)生產(chǎn)設(shè)備500L聚合釜1臺(tái)、1000L中和釜1臺(tái)、1000L脫低釜1臺(tái)以及1M2薄膜蒸發(fā)器1臺(tái)、真空泵1臺(tái)、受器5～6只。
(三)生產(chǎn)控制條件反應(yīng)溫度130～140℃，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)；水解溫度60℃以下，水解時(shí)間2小時(shí)；攪拌轉(zhuǎn)速70轉(zhuǎn)/分鐘薄膜蒸發(fā)器 升溫控制溫度90～110℃。
當(dāng)合成小分子羥基硅油進(jìn)行時(shí)，在500L聚合釜中加入110升甲基環(huán)硅氧烷(D4)和145升甲苯、73.5公斤氫氧化鉀，開攪拌升溫反應(yīng)，控制溫度在130～140℃，反應(yīng)4小時(shí)，停止攪拌進(jìn)行冷卻。當(dāng)物料溫度在60℃以下時(shí)，將物料加入到1000L中和釜已配好的15％硫酸溶液中水解3小時(shí)，靜止分層，放去下層水，上層有機(jī)液加水清洗1次再靜止分層放去水，有機(jī)層加入脫低釜或薄膜蒸發(fā)器升溫90～110℃減壓脫去甲苯，制得小分子羥基硅油。產(chǎn)品粘度21.5CS，羥基含量11.75％，用作硅橡膠混煉膠的抗結(jié)構(gòu)化控制劑。
權(quán)利要求
1.一種用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于采用甲基環(huán)硅氧烷為原料，以甲苯作為反應(yīng)緩沖劑，用氫氧化鉀作催化劑，硫酸作中和劑在水中進(jìn)行開環(huán)聚合，(1)原材料的組分質(zhì)量份配比為甲基環(huán)硅氧烷為100質(zhì)量份、氫氧化鉀10～70質(zhì)量份、甲苯70～120質(zhì)量份、硫酸8.5～60質(zhì)量份；(2)工藝控制條件反應(yīng)溫度100～150℃、反應(yīng)時(shí)間2～7小時(shí)、水解溫度30～70℃、水解時(shí)間1～3小時(shí)、攪拌轉(zhuǎn)速大于70轉(zhuǎn)/分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于甲基環(huán)硅氧烷采用甲基混合環(huán)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于甲基環(huán)硅氧烷采用八甲基環(huán)四硅氧烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于使用的甲基環(huán)硅氧烷含量≥99.50％，氫氧化鉀為工業(yè)純，甲苯為工業(yè)純，硫酸為工業(yè)級(jí)、含量≥90％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于合成的小分子羥基硅油成品質(zhì)量指標(biāo)為粘度20～40CS，羥基含量2～12％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于原材料加入量甲基環(huán)硅氧烷(DMC)為160升，甲苯為128升，氫氧化鉀為15.5公斤，硫酸為13.5公斤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于原材料加入量甲基環(huán)硅氧烷(D4)為110升，甲苯為145升，氫氧化鉀為73.5公斤，硫酸為63公斤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于合成的小分子羥基硅油成品質(zhì)量指標(biāo)為產(chǎn)品粘度39.8CS，羥基含量在2.5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于合成的小分子羥基硅油成品質(zhì)量指標(biāo)為產(chǎn)品粘度21.5CS，羥基含量11.75％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，其特征在于硫酸作中和劑在中和釜中配制成6～15％硫酸水溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用氫氧化鉀催化合成小分子羥基硅油的方法，采用甲基環(huán)硅氧烷為原料，以甲苯作為反應(yīng)緩沖劑，用氫氧化鉀作催化劑，硫酸作中和劑在水中進(jìn)行開環(huán)聚合，(1)原材料的組分質(zhì)量份配比為甲基環(huán)硅氧烷為100質(zhì)量份、氫氧化鉀10～70質(zhì)量份、甲苯70～120質(zhì)量份、硫酸8.5～60質(zhì)量份；(2)工藝控制條件反應(yīng)溫度100～150℃、反應(yīng)時(shí)間2～7小時(shí)、水解溫度30～70℃、水解時(shí)間1～3小時(shí)、攪拌轉(zhuǎn)速大于70轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明用氫氧化鉀催化合成的小分子羥基硅油對(duì)改善硅橡膠混煉膠結(jié)構(gòu)化有著明顯的作用。
文檔編號(hào)C08G77/04GK1821284SQ20061003816
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月27日
發(fā)明者祝紀(jì)才, 朱德洪, 朱恩俊 申請(qǐng)人:江蘇宏達(dá)化工新材料股份有限公司