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CN107033351B - 一种超低粘二甲基硅油的制备工艺 - Google Patents

一种超低粘二甲基硅油的制备工艺 Download PDF

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CN107033351B CN201611079203.XA CN201611079203A CN107033351B CN 107033351 B CN107033351 B CN 107033351B CN 201611079203 A CN201611079203 A CN 201611079203A CN 107033351 B CN107033351 B CN 107033351B
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    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
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Abstract

本发明公开了一种超低粘二甲基硅油的制备工艺，对二甲基硅油中的低分子分离采用的是精馏方式，通过设定精馏条件，可以最大程度地保留高沸点组分和分离低沸点组分，进而更好地控制沸点较高的超低粘二甲基硅油中八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷等等分子含量，使其可以在满足一些特殊高端应用领域如个人护理行业的应用要求，同时还可以从精馏馏分中截取沸点更低的超低粘线性二甲基硅油，提高反应的一次收率。

Description

一种超低粘二甲基硅油的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种超低粘二甲基硅油的制备工艺，尤其涉及一种适合在个人护理行业用的超低粘二甲基硅油的制备工艺。
背景技术
二甲基硅油为无色无味的透明液体，其表面张力低，具有高的表面活性，优良的消泡抗泡性和良好的成膜性。二甲基硅油具有憎水性，不溶于水。二甲基硅油与其他物质有良好的隔离性，润滑性能较优。在不影响透气的情况下，有阻隔潮湿的性能。二甲基硅油在宽的温度范围内粘度变化小。耐热性耐酸性优良。化学性质稳定，沸点高，凝固点低，作为液体存在的温度范围广。二甲基硅油的电性能佳，特别在各种频率范围内时率因素小，其表面张力小。抗剪切性能优良。基于以上优良的性质，二甲基硅油广泛应用于机械、电气、纺织、涂料、医学等国民经济各部门。在二甲基硅油的生产过程中，工业上普遍采用的是由低摩尔质量的二甲基环硅氧烷(D4或DMC)与三甲基硅氧基封端的低摩尔质量二甲基聚硅氧烷(MDnM)经催化平衡化，然后于150-200℃下经最大真空度下拔除低分子化合物后获得。该方法一般适合制备粘度高于50cs以上的二甲基硅油，对于更低粘度的二甲基硅油，采用该方法不仅一次收率低，能耗高，而且产品质量也不能满足一些特殊行业的要求。特别是个人护理行业，对D4、D5等环体的残余量控制越来越严格。
CN201410290685公开了一种高纯度低粘度二甲基硅油的连续化制备工艺，包括以下步骤：甲基环硅氧烷和封端剂依次经液氮冷冻除水、深度除水使混合物的含水量至300ppb以下，然后经吸附过滤、超滤膜过滤、预热，进入到装有催化剂的流化床中催化反应，所得反应物经吸附过滤、超滤膜过滤、脱低工序脱去低沸物，得二甲基硅油。该专利只适合制备低于50-1000mm2/s的二甲基硅油，不适合制备低于50mm2/s以下的硅油；而且该专利使用吸附过滤、超滤膜过滤，增加了设备投资，工艺流程较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低粘二甲基硅油的制备工艺，充分利用原料，在保证良好一次收率的情况下制备出满足高端应用领域，特别是个人护理行业用途的超低粘二甲基硅油。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，包括以下步骤：计量后的甲基环硅氧烷和甲基封端剂通过吸附剂后加入到反应釜或烧瓶中，在升温和通入氮气的情况下进一步拔除物料中的水分，达到反应温度后向反应釜或烧瓶中加入催化剂，维持反应一段时间，直至混合液的粘度不在发生变化，将物料转过滤后移至精馏釜，设置精馏条件，截取不同温度下的馏分，从不同温度下的馏分中可获得不同粘度的超低粘度二甲基硅油线体，而釜液即为粘度稍高的超低粘度二甲基硅油，一小部分线体及环体馏分可返回到下一批次反应中继续进行平衡反应。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述的甲基环硅氧烷和甲基封端剂的质量比为1-10:1。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述的甲基环硅氧烷为八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷或二甲基环硅氧烷。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述的甲基封端剂是化学通式为Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3的化合物，其中n=1-100。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述的甲基封端剂是化学通式为Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3的化合物和甲基环硅氧烷的混合物，其中n=1-100。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述吸附剂为分子筛吸附剂。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述干燥氮气是露点在-40℃以下的氮气。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述反应温度为50-100摄氏度。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述催化剂为酸性白土或大孔径阳离子酸性树脂。
一种超低粘度二甲基硅油的制备工艺，所述精馏塔为真空，可分离温差在10℃以上的组分。
本发明的优点在于：
1、本发明设定甲基环硅氧烷和甲基封端剂的质量比，在这一范围内可制备任意低于50mm2/s的超低粘二甲基硅油，通过改变原料比，可调整目的产品的收率。
2、本发明在原料甲基环硅氧烷和甲基封端剂被加入到反应釜之前通过吸附剂吸附掉其中的杂质，避免杂质被引入到反应釜以后无法清除干净，造成杂质累积，对后续生产造成影响。
3、本发明对二甲基硅油中的低分子分离采用的是精馏方式，通过设定精馏条件，可以最大程度地保留高沸点组分和分离低沸点组分，进而更好地控制沸点较高的超低粘二甲基硅油中八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷等等分子含量，使其可以在满足一些特殊高端应用领域如个人护理行业的应用要求，同时还可以从精馏馏分中截取沸点更低的超低粘线性二甲基硅油，提高反应的一次收率。
4、本发明的制备工艺可以满足高端应用领域对超低粘二甲基硅油的性能要求，得到的超低粘二甲基硅油纯度高，其中八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷等环体含量低，而且可以同时从精馏馏分中获取高附加值的更低粘度的二甲基硅油，提高了原料的一次利用率，降低了能耗。
5、本发明中少量不能直接利用的线体和环体可以循环使用，使原料利用率达到100%，达到零排放，是一种与环境友好的高效制备高纯低粘度硅油的绿色环保工艺，适用于超低低粘度二甲基硅油的生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步阐明本发明，但这些实施例仅用于解释本发明，而不是用于限制本发明的范围。
实施例1：
提前用分子筛处理六甲基二硅氧烷和二甲基环硅氧烷，将处理好的六甲基二硅氧烷和二甲基环硅氧烷以2:3的质量比加入到1000ml的烧瓶中，启动升温，同时向烧瓶中通入干燥氮气，拔水半小时，升温至80℃，加入干燥602树脂，在80℃下反应8h,粘度不再变化，冷却降温至室温，过滤，将滤液转移至带有精馏塔的烧瓶中进行精馏，截取91℃/-90KPa下馏分，即为八甲基三硅氧烷，收率达到8%，分析其纯度为99.8%；截取127℃/-90KPa下馏分，收率达到9%，分析其纯度为99.1%；截取158℃/90KPa下馏分，收率为9%，分析其纯度为98.5%；再在163/-90KPa下精馏至无液体流出，取釜液，收率为63%，分析其粘度为5.1mm2/s,八甲基环四硅氧烷含量为0.067%，十甲基环五硅氧烷含量为0.091%；剩余11%馏分留至下批次反应循环使用。
实施例2：
用泵将六甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷从各自储罐输送至分子筛吸附剂筒，经过吸附剂筒后打入8000L搪瓷反应釜，六甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷的质量比控制在35:65，总投料量为5000L，通过低压蒸汽对反应釜加热升温，并通过底部插入罐向釜内通入氮气，拔水45分钟，升温至70℃，加入提前干燥好的催化剂，在70℃下平衡反应10h，粘度不再发生变化，将物料输送至过滤器过滤后转移至精馏塔釜，开启真空系统，设置精馏参数，截取91℃/-90KPa下馏分，即为八甲基三硅氧烷，收率达到8%，分析其纯度为99.5%；截取127℃/-90KPa下馏分，收率达到8%，分析其纯度为99.0%；截取158℃/90KPa下馏分，收率为9%，分析其纯度为98.3%；再在163/-90KPa下精馏至无液体流出，取釜液，收率为63%，分析其粘度为6.2mm2/s,八甲基环四硅氧烷含量为0.061%，十甲基环五硅氧烷含量为0.093%；剩余10%馏分留至下批次反应循环使用。
实施例3：
用泵将六甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷从各自储罐输送至分子筛吸附剂筒，经过吸附剂筒后打入8000L搪瓷反应釜，六甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷从的质量比控制在20:80，总投料量为5000L，通过低压蒸汽对反应釜加热升温，并通过底部插入罐向釜内通入氮气，拔水45分钟，升温至60℃，加入提前干燥好的催化剂，在60℃下平衡反应13h，粘度不再发生变化，将物料输送至过滤器过滤后转移至精馏塔釜，开启真空系统，设置精馏参数，截取91℃/-90KPa下馏分，即为八甲基三硅氧烷，收率达到6%，分析其纯度为99.5%；截取127℃/-90KPa下馏分，收率达到7%，分析其纯度为99.0%；截取158℃/90KPa下馏分，收率为7%，分析其纯度为98.3%；再在163/-90KPa下精馏至无液体流出，取釜液，收率为74%，分析其粘度为10.1mm2/s,八甲基环四硅氧烷含量为0.061%，十甲基环五硅氧烷含量为0.093%；剩余6%馏分留至下批次反应循环使用。

Claims (6)

1.一种低环体含量超低粘度二甲基硅油的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：计量后的甲基环硅氧烷和甲基封端剂通过吸附剂后加入到反应釜或烧瓶中，在升温和通入露点在-40℃以下的氮气的情况下进一步拔除物料中的水分，达到50-100℃后向反应釜或烧瓶中加入催化剂，维持反应一段时间，直至混合液的粘度不再发生变化，将物料过滤后移至精馏釜，设置精馏条件，截取不同温度下的馏分，从不同温度下的馏分中可获得不同粘度的超低粘度二甲基硅油线体，而釜液即为粘度稍高的超低粘度二甲基硅油，一小部分线体及环体馏分返回到下一批次反应中继续进行平衡反应； 其中，所述精馏釜为真空，可分离温差在10℃以上的组分； 其中，所述的甲基环硅氧烷和甲基封端剂的质量比为1-10:1；其中，所述低环体含量为八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷的含量。
2.如权利要求1所述的一种低环体含量超低粘度二甲基硅油的制备工艺，其特征在于：所述的甲基环硅氧烷为八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷。
3.如权利要求1所述的一种低环体含量超低粘度二甲基硅油的制备工艺，其特征在于：所述的甲基封端剂是化学通式为Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3的化合物，其中n=1-100。
4.如权利要求1所述的一种低环体含量超低粘度二甲基硅油的制备工艺，其特征在于：所述的甲基封端剂是化学通式为Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3的化合物和甲基环硅氧烷的混合物，其中n=1-100。
5.如权利要求1所述的一种低环体含量超低粘度二甲基硅油的制备工艺，其特征在于：所述吸附剂为分子筛吸附剂。
6.如权利要求1所述的一种低环体含量超低粘度二甲基硅油的制备工艺，其特征在于：所述催化剂为酸性白土或大孔径阳离子酸性树脂。
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