本發(fā)明涉及聚硅氧烷合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠生產(chǎn)系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
107硅橡膠是羥基封端的聚二甲基硅氧烷（α,ω-二羥基聚硅氧烷），是配制縮合型室溫硫化硅橡膠的基礎(chǔ)膠料，是有機(jī)硅行業(yè)的重要產(chǎn)品之一。早期由于二甲基二氯硅烷水解物中離子等雜質(zhì)含量較高，無(wú)法滿足107硅橡膠的生產(chǎn)需求，國(guó)內(nèi)有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)多采用環(huán)型體硅氧烷混合物（即“dmc”）作為107硅橡膠生產(chǎn)原料。隨著有機(jī)硅領(lǐng)域技術(shù)的不斷革新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)廣泛改用二甲基二氯硅烷水解物作為107硅橡膠生產(chǎn)原料，省去了裂解、精餾環(huán)節(jié)，極大地降低了生產(chǎn)成本，但也面臨著聚合反應(yīng)一次轉(zhuǎn)化率較低、原料預(yù)處理工序復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，107硅橡膠的生產(chǎn)方法仍有一定的優(yōu)化空間。
中國(guó)專利cn200810062215描述了一種107硅橡膠的合成新工藝，該工藝采用二甲基二氯硅烷水解物經(jīng)水洗、脫水后，在氫氧化鉀催化條件下制備107硅橡膠，可降低原料雜質(zhì)含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，但該方法工序較復(fù)雜，原料中線體含量較低，聚合溫度較高，不利于提高一次轉(zhuǎn)化率。中國(guó)專利cn201510695100描述了一種107硅橡膠的制備方法，該方法采用道康寧pmx-0156線體為原料，一水合氫氧化鋰為催化劑，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較高，但氫氧化鋰價(jià)格昂貴且不可重復(fù)使用，反應(yīng)溫度高、能耗高，聚合過(guò)程中采用真空脫除縮聚生成的水分，工藝控制難度大，脫出的低分子未回用，不利于降低生產(chǎn)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠生產(chǎn)系統(tǒng)，包括聚合釜，所述聚合釜通過(guò)管道與進(jìn)料計(jì)量罐連接，所述進(jìn)料計(jì)量罐通過(guò)管道與過(guò)濾器連接，所述過(guò)濾器設(shè)有進(jìn)料管；所述的過(guò)濾器為層疊式精密過(guò)濾器或其它精密過(guò)濾器，過(guò)濾精度為0.2～10.0μm；
所述聚合釜通過(guò)管道還與脫低冷凝器連接，所述脫低冷凝器通過(guò)管道與低分子收集器連接。
優(yōu)選地，所述聚合釜設(shè)有氮?dú)膺M(jìn)入管、出料口、在線粘度計(jì)和導(dǎo)熱油系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述低分子收集器上方與真空機(jī)組連接，所述低分子收集器底部與低分子罐連接；所述脫低冷凝器設(shè)有循環(huán)水。
采用所述的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟：
1）進(jìn)料：原料經(jīng)過(guò)濾器除雜后進(jìn)入進(jìn)料計(jì)量罐，再進(jìn)料至聚合釜，并根據(jù)進(jìn)料計(jì)量罐液位變化計(jì)算進(jìn)料量；
2）聚合：開(kāi)啟聚合釜攪拌及導(dǎo)熱油系統(tǒng)，達(dá)到聚合溫度后加入堿性催化劑，常壓反應(yīng)一段時(shí)間后向聚合釜中通入干燥氮?dú)?，停止氮?dú)夂筮M(jìn)一步聚合；
3）中和：當(dāng)在線粘度計(jì)示數(shù)達(dá)到5000～200000cp后，加酸中和停止反應(yīng)；
4）脫低：在聚合釜內(nèi)脫出膠料內(nèi)低分子，低分子經(jīng)脫低冷凝器冷凝后收集至低分子收集器，聚合釜內(nèi)產(chǎn)品為107硅橡膠，由底部排出；完成高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)。其中低分子為未聚合或聚合后再次裂解產(chǎn)生的小分子硅氧烷，以及原料聚合生成的水分。
優(yōu)選地，所述步驟1）中聚合釜所用為原料為高線型體硅氧烷水解物，其線型體硅氧烷含量為90%～99%，環(huán)型體硅氧烷含量為1～10%。
優(yōu)選地，所述步驟2）聚合溫度為100～150℃，優(yōu)選為110～130℃。
優(yōu)選地，所述步驟2）的堿性催化劑為氫氧化鉀或硅醇鉀鹽，催化劑用量以氫氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為10~50ppm，所述步驟3）采用的中和劑為磷酸或硅基磷酸酯，其質(zhì)量為氫氧化鉀質(zhì)量的1.0-2.0倍。
優(yōu)選地，所述步驟4）中的聚合釜內(nèi)脫出膠料內(nèi)低分子條件為：溫度160～220℃，真空度0.09～0.10mpa；低分子蒸氣經(jīng)脫低冷凝器冷凝、冷凝后溫度為10～50℃，收集至低分子收集器；
低分子收集器中的低分子經(jīng)沉降、除雜后可返料至聚合釜回用。
優(yōu)選地，所述107硅橡膠的粘度為5000～200000cp，濁度＜3ntu，揮發(fā)分含量＜1%。
本發(fā)明有益效果如下：
1、本發(fā)明采用層疊式精密過(guò)濾器可有效除去原料中夾帶的機(jī)械雜質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。
2、本發(fā)明原料為高線型體硅氧烷水解物，該水解物中線型體硅氧烷含量高達(dá)90%～99%，而常規(guī)工藝水解物線型體硅氧烷含量?jī)H為50%～70%。因此，本發(fā)明在聚合過(guò)程中無(wú)需開(kāi)環(huán)，反應(yīng)活化能低，反應(yīng)啟動(dòng)溫度低于其它原料，且聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)一次轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%～95%，高于其它原料，原料利用率極高，在物耗、能耗等方面具備較大的成本優(yōu)勢(shì)。因此，此方法較傳統(tǒng)方法具有產(chǎn)率高、產(chǎn)量高，在物耗、能耗等方面具備較大的成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)產(chǎn)品規(guī)格可滿足各種生產(chǎn)需求。
3、本發(fā)明所用原料不含游離水，無(wú)需脫水環(huán)節(jié)，節(jié)省了原料脫水消耗及相關(guān)設(shè)備投資，提高了生產(chǎn)效率。
4、本發(fā)明對(duì)膠料中脫出的低分子進(jìn)行了沉降、除雜后返料至聚合釜回用，總收率高達(dá)99.5%，原料綜合利用率極高。
5、本發(fā)明采用干燥氮?dú)獬シ肿涌s聚生成的水分，不僅可以達(dá)到促使反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，提高一次轉(zhuǎn)化率的目的，而且反應(yīng)溫和，產(chǎn)品粘度易控制。
6、設(shè)置的線粘度計(jì)，可對(duì)釜內(nèi)膠料粘度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可根據(jù)生產(chǎn)需求對(duì)通入氮?dú)鈺r(shí)長(zhǎng)、聚合時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，準(zhǔn)確控制產(chǎn)品指標(biāo)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明生產(chǎn)方法的示意圖，
其中：聚合釜1，進(jìn)料計(jì)量罐2，低分子收集器3，脫低冷凝器4，過(guò)濾器5，在線粘度計(jì)6，氮?dú)膺M(jìn)入管7。導(dǎo)熱油系統(tǒng)8。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠生產(chǎn)系統(tǒng)，包括聚合釜1，所述聚合釜1通過(guò)管道與進(jìn)料計(jì)量罐2連接，所述進(jìn)料計(jì)量罐2通過(guò)管道與過(guò)濾器5連接，所述過(guò)濾器5設(shè)有進(jìn)料管；所述的過(guò)濾器5為層疊式精密過(guò)濾器或其它精密過(guò)濾器，過(guò)濾精度為0.2～10.0μm；
所述聚合釜1通過(guò)管道還與脫低冷凝器4連接，所述脫低冷凝器4通過(guò)管道與低分子收集器3連接。
優(yōu)選地，所述聚合釜1設(shè)有氮?dú)膺M(jìn)入管7、出料口、在線粘度計(jì)8和導(dǎo)熱油系統(tǒng)9；
優(yōu)選地，所述低分子收集器3上方與真空機(jī)組連接，所述低分子收集器3底部與低分子罐連接；所述脫低冷凝器4設(shè)有循環(huán)水。
實(shí)施例2
采用實(shí)施例1所述的系統(tǒng)進(jìn)行高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟：
1）進(jìn)料：原料經(jīng)過(guò)濾器5除雜后進(jìn)入進(jìn)料計(jì)量罐2，再進(jìn)料至聚合釜1，并根據(jù)進(jìn)料計(jì)量罐2液位變化計(jì)算進(jìn)料量；
2）聚合：開(kāi)啟聚合釜1攪拌及導(dǎo)熱油系統(tǒng)，達(dá)到聚合溫度后加入堿性催化劑，常壓反應(yīng)一段時(shí)間后向聚合釜1中通入干燥氮?dú)猓Ｖ沟獨(dú)夂筮M(jìn)一步聚合；
3）中和：當(dāng)在線粘度計(jì)6示數(shù)達(dá)到5000～200000cp后，加酸中和停止反應(yīng)；
4）脫低：聚合釜1內(nèi)在脫出膠料內(nèi)低分子，低分子經(jīng)脫低冷凝器4冷凝后收集至低分子收集器3，聚合釜1內(nèi)產(chǎn)品為107硅橡膠，由底部排出；完成高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)。其中低分子為未聚合或聚合后再次裂解產(chǎn)生的小分子硅氧烷，以及原料聚合生成的水分。
優(yōu)選地，所述步驟1）中聚合釜1所用為原料為有機(jī)硅水解物，其線型體硅氧烷含量為90%～99%，環(huán)型體硅氧烷含量為0～10%。
優(yōu)選地，所述步驟2）聚合溫度為100～150℃，優(yōu)選為110～130℃。
優(yōu)選地，所述步驟2）的堿性催化劑為氫氧化鉀或硅醇鉀鹽，催化劑用量以氫氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算為10~50ppm，所述步驟3）采用的中和劑為磷酸或硅基磷酸酯，其質(zhì)量為氫氧化鉀質(zhì)量的1.0-2.0倍。
優(yōu)選地，所述步驟4）中的聚合釜1內(nèi)脫出膠料內(nèi)低分子條件為：溫度160～220℃，真空度0.09～0.10mpa；低分子蒸氣經(jīng)脫低冷凝器4冷凝、冷凝后溫度為10～50℃，收集至低分子收集器3；
低分子收集器3中的低分子經(jīng)沉降、除雜后可返料至聚合釜1回用。
優(yōu)選地，所述107硅橡膠的粘度為5000～200000cp，濁度＜3ntu，揮發(fā)分含量＜1%。
實(shí)施例3
采用實(shí)施例1所述的系統(tǒng)進(jìn)行高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)方法，所述方法為：
原料高線型體硅氧烷含量為90%的水解物經(jīng)過(guò)濾器5除雜后進(jìn)入進(jìn)料計(jì)量罐2，再由計(jì)量罐進(jìn)料1000kg至聚合釜1，開(kāi)啟聚合釜1導(dǎo)熱油及攪拌，升溫至150℃后加入50%koh水溶液117g，攪拌1h后通入干燥氮?dú)?.5h，氮?dú)饬髁繛?.1m3/h，停氮?dú)夂笤倮^續(xù)攪拌0.5h，加入85%磷酸溶液117g，中和1h后升溫至160℃，啟真空機(jī)組將系統(tǒng)真空度逐步提升至0.1mpa，0.8h后無(wú)低分子脫出，低分子收集器3中收集低分子102kg，轉(zhuǎn)化率為89.8%，產(chǎn)品粘度5000cp，濁度2.10ntu，揮發(fā)分0.85%。
實(shí)施例4
采用實(shí)施例1所述的系統(tǒng)進(jìn)行高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)方法，所述方法為：原料高線型體硅氧烷含量為94%的水解物，經(jīng)過(guò)濾器5除雜后進(jìn)入進(jìn)料計(jì)量罐2，再由計(jì)量罐進(jìn)料1000kg至聚合釜1，開(kāi)啟聚合釜1導(dǎo)熱油及攪拌，升溫至130℃后加入50%koh水溶液23.4g，攪拌1.2h后通入干燥氮?dú)?.8h，氮?dú)饬髁繛?.1m3/h，停氮?dú)夂笤倮^續(xù)攪拌0.7h，加入85%磷酸溶液46.8g，中和1h后升溫至220℃，啟真空機(jī)組將系統(tǒng)真空度逐步提升至0.1mpa，0.8h后無(wú)低分子脫出，低分子收集器3中收集低分子85kg，轉(zhuǎn)化率91.5%，產(chǎn)品粘度2×104cp，濁度2.23ntu，揮發(fā)分0.77%。
實(shí)施例5
采用實(shí)施例1所述的系統(tǒng)進(jìn)行高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)方法，所述方法為：原料高線型體硅氧烷含量為96%的水解物，
經(jīng)過(guò)濾器5除雜后進(jìn)入進(jìn)料計(jì)量罐2，再由計(jì)量罐進(jìn)料1000kg至聚合釜1，開(kāi)啟聚合釜1導(dǎo)熱油及攪拌，升溫至100℃后加入50%koh水溶液46.8g，攪拌1.5h后通入干燥氮?dú)?.2h，氮?dú)饬髁繛?.1m3/h，停氮?dú)夂笤倮^續(xù)攪拌1h，加入85%磷酸溶液50.8g，中和1h后升溫至180℃，啟真空機(jī)組將系統(tǒng)真空度逐步提升至0.1mpa，0.8h后無(wú)低分子脫出，低分子收集器3中收集低分子65kg，轉(zhuǎn)化率為93.5%，產(chǎn)品粘度8×104cp，濁度1.88ntu，揮發(fā)分0.83%。
實(shí)施例6
采用實(shí)施例1所述的系統(tǒng)進(jìn)行高轉(zhuǎn)化率107硅橡膠的生產(chǎn)方法，所述方法為：原料高線型體硅氧烷含量為99%的水解物，
經(jīng)過(guò)濾器5除雜后進(jìn)入進(jìn)料計(jì)量罐2，再由計(jì)量罐進(jìn)料1000kg至聚合釜1，開(kāi)啟聚合釜1導(dǎo)熱油及攪拌，升溫至115℃后加入50%koh水溶液41.0g，攪拌1.5h后通入干燥氮?dú)?.6h，氮?dú)饬髁繛?.1m3/h，停氮?dú)夂笤倮^續(xù)攪拌1.2h，加入85%磷酸溶液44.0g，中和1h后升溫至180℃，啟真空機(jī)組將系統(tǒng)真空度逐步提升至0.1mpa，0.8h后無(wú)低分子脫出，低分子收集器3中收集低分子58kg，轉(zhuǎn)化率為94.2%，產(chǎn)品粘度20×104cp，濁度1.69ntu，揮發(fā)分0.65%。
上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本發(fā)明的限制，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征在不沖突的情況下，可以相互任意組合。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。