甲基含氢硅油的合成(2)

甲基含氢硅油的合成

柏凤登(蚌埠市化工研究所233010)

摘要本文介绍了用固体催化剂合成甲基含氢硅油的新工艺技术及其新旧方法的对比和两者的差别。

关键词甲基含氢硅油,合成,固体催化剂

Abstr act The new technology of the methyl hydrogen polysiloxane fluid is synthesized by the solid catalist and compared with the old one and their differences are introduced in this paper.

Keywor ds methyl hydrogen polysiloxane fluid,synthesize,solid catalist

11简介

甲基含氢硅油是硅油品种中极其重要的产品之一,它的硅氧烷主链中含有活泼基团氢,活性高,能与许多活性基团反应。其显著特点是防水效果好,可以低温交联成膜,在物质的表面形成防水层。用于织物、玻璃、陶瓷、纸张、皮革、金属、建材等行业的防水处理,效果甚佳。

21传统工艺技术

211合成过程112

在反应釜中加入定量的溶剂和水,滴加定量的甲基氢二氯硅烷和三甲基一氯硅烷单体,水解完毕,分离油层水洗三次,加入浓硫酸调聚,反应结束后,油层水洗至中性,脱溶剂和低沸物,脱色过滤即得成品。

212该工艺方法的缺点

(1)产品质量差用浓硫酸作催化剂调聚时,由于硅氧烷主链中的H能与酸发生反应放出H2,因此,制得的产品含氢量低,通常只能达到114%左右,无法制得含氢量大于115%的产品。这与国外产品含氢量为116%相比有明显差距,制约了其高深层次的用途。

(2)污染严重用浓硫酸作催化剂,反应后水洗产生的酸水是盐酸、硫酸等混合酸水,杂质多、无法回收利用,产品中夹带的副产物多,不易洗涤,每批产品要水洗20次以上才能达到中性。产生大量酸水,对环境造成严重污染,同时也严重浪费了大量宝贵的淡水资源,不符合可持续发展战略的要求,是急于淘汰的方法。

(3)成本高、操作困难由于水洗次数多,每次水洗时产品均有一定的损耗,故收率低。此外,水洗次数多,易造成水油层上下位置颠倒,导致生产操作困难,劳动强度大,生产周期长,加大了生产成本。

31新工艺技术

鉴于传统工艺技术中存在的问题,我们认为造成的主要原因是使用浓硫酸作催化剂引起的,因而,我们经过探索,研制了一种新的固体催化剂,用于合成甲基含氢硅油,效果显著。

311合成工艺过程

在反应釜中,加入定量的甲基氢二氯硅烷、三甲基一氯硅烷和惰性溶剂,混合均匀,滴加定量的水,放出的氯化氢气体用回收系统

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#化工新型材料1998年第2期

接受成盐酸,水解完毕,水洗至中性,加少量的固体催化剂调聚,调聚结束,静止分层,将上层清液转移至蒸馏釜真空脱除溶剂和低沸

物,脱色过滤即得成品。下层催化剂固体留下批重复使用。312

工艺流程

313 新工艺特点

(1)产品质量好 由于所用固体催化剂杂质少,酸性小于浓硫酸,因此,副反应少,产品质量好,纯度高,含氢量在1156%以上,这是旧工艺无法满足的。

(2)无污染 新工艺中产生的酸水少,酸度低,水解料洗3~5次即可以完全达到中性,水洗时的酸水全部是稀盐酸,用贮水池回收后,用于循环接收反应中产生的氯化氢气体,制成工业盐酸,效果好,无需排放,既节省了大量的水资源。也治理了废水污染,一举两得,化废为宝。

(3)操作方便 新工艺中,催化剂是固体,产品是液体,两者分离容易,重复利用可达10~15次,便于生产操作,劳动强度大大下降。生产中酸度下降,减少了设备的腐蚀,便于设备保养和使用。

(4)成本下降 新的催化剂虽然单位造价比硫酸高,但重复利用率高,损失少,能节约大量的水资源和能源,缩短了生产周期,产品质量好,收率高,使得综合生产成本大大降低。

41新工艺技术先进性

新工艺生产过程中,要求调聚前将水解物洗至中性,这样,传统的顺水解方式就难以满足要求。由于水解反应中产生的氯化氢气体在惰性溶剂中的溶解度远远低于在水中的溶解度,因此,采用逆水解方式进行水解,水解物中的残留酸量就会少得多,便于水洗至中性。另一方面,反应放热少,无需冷冻降温,减少大量能耗,有利于节约能源。此外,加料过程改单体为水,管道不会发生堵、漏现象,便于操作、控制,这些特点在国内处于先进水平。

51产品质量

项 目指 标

外 观

无色或淡黄色透明液体

粘度(25e )mPa.S 10)50含氢量(%)\1155比重(25e )0198~1110折光率(25e )

11390~11410

(下转第26页)

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35#1998年第2期 化 工 新 型 材 料

到了国外先进水平。其应用结果表明,产品加工性能良好,收缩率低,应用前景广阔。

我国的汽车行业为POM的最大潜在市场。POM质轻,加工成型方便,生产成本低廉,可替代金属。我国生产的超韧聚甲醛不仅缺口冲击强度明显增强,而且弹性模量降低,在添加紫外光吸收剂、着色剂、碳黑等经改性后,适于制造汽车外部材料。用导电碳黑、碳纤维、不锈钢纤维贯穿金属纤维改性后用于汽车和机械加工的传动轮、齿轮、传动装置。共聚甲醛的超高流动性品种,经改性后已具有优良的综合性能,用于制造汽车的车门提升机构、转向轴盘零件、座位架、门手柄、门锁、行星半轴垫片、钢板弹簧衬套、横拉杆、球碗、轴套、滑块等零件及板弹簧套、刹车衬套、叶轮、刮水器、空调器等器材,解决如尼龙、氯化聚醚等材料不能解决的问题。而且因对金属磨耗小,减少了润滑油用量,增加了使用寿命,并可替代铜、锌等金属生产轴承、齿轮、管材、拉杆等。用POM生产的汽车部件寿命比钢质长,生产投资小,使用范围广,不导电、噪音低,成型装配简便,因而在汽车制造业中已获得广泛应用。我国1997年国产汽车为170万辆,需POM约3000t,到2000年,国产汽车达270~300万辆,约需POM5 000t。我国已先后完成14套轿车引进线的生产,桑塔纳轿车消耗POM为018kg/辆。随着工程塑料的发展,POM的应用将会逐渐达到部分工业发达国家和地区的水平。

POM另一有希望的市场为电子电器行业,用于制作315英寸计算机盘的保护器,注塑电热水壶,录音带盒,录相带盒。POM也可生产小型精密的电子电器零部件、复印机、打字机琴键薄型键盘及键牌,MO播纹器磁头传动部件的齿轮,计算机辅助工程的小型制品、计算机盘保护件,电视唱机盖板和电器及钟表配件等。1995年录音机用量为2500t,录相机500t,磁记录材料3500t,其它电子电器2 000t,总用量为8500t。在家用电器中1995年洗衣机耗用POM2000t,电视机500t, 1997年总用量已达110万t。

POM的用途极广,除上述汽车、电子电器外,还可用于生产充气式注射成型制品、门锁调节齿条、齿轮、开关按钮、板式拉手、椅子背靠部、驱蚊器的螺盖和瓶体、VTR蜗轮、蜗杆等。如用于农药喷雾器的喷枪使用寿命长,应用效果好,能节省大量黄铜并深受农民欢迎。1995年POM用于农用喷雾器用量约600t,环保机械800t,拉链2200t,在这些方面总用量为3600t,1997年总用量4500t。

POM耐磨性好,如细纱机上用于高速轴承保持架转速达36000r/min,其制品优于铜质保持架。在军工、日用、纺织等行业1995年POM总用量7100t,1997年为7800t。

此外,POM在建筑、交通、煤矿等行业中已广泛用于高耐磨性密封好的阀座,保持环和密封件、导轨、管材等,在这些方面的需求量1995年为5000t,加上其它方面应用1997年国内需求量为310万t,年需求增长率为8%,到2000年可达410万t左右。

(上接第35页)

61结论

甲基含氢硅油具有许多杰出的性能,用途广泛,是国家重点支持开发的新材料品种。我们通过对传统工艺的改进,提高了产品质量和收率,减轻了操作人员的劳动强度,缩短了生产周期,提高了劳动生产效率,使得生产成本明显降低,有利于该产品在更高、更深层次的开发利用。这次工艺改进,能够节约大量的水资源和能源,提高了水的回收利用率,也治理了废水污染,这种功在当代、利在千秋的工作,对有机硅行业末来的可持续发展起着积极的促进作用,具有深远的社会意义。

参考文献

1有机硅材料及应用,1988(1)16217

2有机硅化合物工艺分析,1978154

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#化工新型材料1998年第2期