[發(fā)明專利]以無水強堿催化劑催化生產高純度二甲基硅油的方法

有效

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• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102643427A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設計）人: 李天鐸;楊效登;李俊英;張華勇
• 申請（專利權）人: 山東輕工業(yè)學院
• 主分類號: C08G77/08
• 分類號: C08G77/08;B29C33/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發(fā)明涉及一種高純度二甲基硅油的制備方法，更具體地說涉及以無水強堿催化劑催化生產高純度二甲基硅油的方法。

背景技術

二甲基硅油是一種重要的有機硅產品，具有無毒無味、化學穩(wěn)定性好、耐高溫、脫模力小、無污染、運輸方便等優(yōu)點，加之與橡膠、塑料、金屬等不粘連，被廣泛用作塑料制品、橡膠制品、ABS模具制品等的脫模劑。由此法得到的產品表面潔凈、光滑、紋理清晰，受到消費者青睞。隨著我國汽車消費的日益增加，人們對輪胎的需求量越來越多，對輪胎質量和外觀提出更高的要求，因此，具有耐高溫、化學穩(wěn)定性好、無毒、對模具無腐蝕的有機硅脫模劑將有廣闊的市場前景。

生產硅油的方法有低摩爾質量的二甲基環(huán)硅氧烷(D₄或DMC)開環(huán)后與六甲基二硅氧烷平衡化反應和氯硅烷水解縮聚兩類。但是，氯硅烷水解反應過程中，容易引入其他官能團，而且，有水參與反應，使產物中含有較多羥基硅油，降低二甲基硅油的質量，因此，目前工業(yè)上主要用低摩爾質量的二甲基環(huán)硅氧烷(D₄或DMC)與六甲基二硅氧烷平衡化反應制備二甲基硅油。

二甲基硅油的生產中，催化劑的選擇非常重要。催化劑不同，合成條件和過程不盡相同。催化劑主要分為酸性催化劑和堿性催化劑兩大類。酸性催化劑主要包括濃硫酸、三氟甲基磺酸和SO₄^2-/ZrO₂、SO₄^2-/TiO₂等固體酸。它們具有較高的催化活性，但是，其用量較大，產物顯酸性，要經過中和、水洗、過濾等工藝，而且對生產設備具有較大的腐蝕性，這不但使生產工藝繁瑣，而且增加了生產成本，降低產品的市場競爭力。堿性催化劑主要包括氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化四甲銨等。氫氧化鈉或氫氧化鉀作催化劑時，其用量少，但是，生產后期仍需要中和、過濾，而且，如果處理不當，二甲基硅油容易變黃。

氫氧化四甲銨的催化活性高于氫氧化鉀，在較低溫度即可催化低摩爾質量的二甲基環(huán)硅氧烷開環(huán)，加熱到130?^oC時即分解為易揮發(fā)的甲醇和三甲胺。以氫氧化四甲銨為催化劑制備二甲基硅油反應條件溫和、工藝簡單、無需中和，適合連續(xù)化生產。但是，氫氧化四甲銨為水和結晶物，而且極易吸水，容易促生羥基硅油，在高溫下容易聚合成硅橡膠，從而失去脫模劑的作用。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中存在的不足和問題，提供了一種使用無水強堿催化劑催化生產高純度二甲基硅油的方法。以該方法制備二甲基硅油催化劑用量少、反應條件溫和、操作簡單、便于連續(xù)生產；制備的二甲基硅油純度高、粘度可控、耐高溫，適合做高溫脫模劑。

本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

以無水強堿催化劑催化生產高純度二甲基硅油的方法，以低摩爾質量的六甲基二硅氧烷為封頭劑，以無水氫氧化四甲銨的甲醇濃溶液為催化劑，催化低摩爾質量的二甲基環(huán)硅氧烷開環(huán)，制得高純度二甲基硅油，包括以下步驟：

（1）制備催化劑；

（2）向三口燒瓶中加入低摩爾質量的封頭劑、低摩爾質量的二甲基環(huán)硅氧烷、催化劑，將三口燒瓶放入60-80^oC的油浴中，同時高速攪拌，保溫聚合反應4-24小時；

（3）將三口燒瓶中反應物溫度升溫至120-135^oC，分解催化劑，并在0.04-0.09MPa負壓力下抽取低沸物0.5-4小時；

（4）將反應物冷卻后，得到一定粘度的無色無味透明的二甲基硅油。

所述催化劑的制備方法為：

（1）在單口燒瓶中以無水甲醇溶解五水合氫氧化四甲銨，同時加入氧化鈣，于60-68^oC下攪拌回流4-10小時，過濾除去氫氧化鈣和過量的氧化鈣，得到無水氫氧化四甲銨的甲醇溶液；

（2）在60-70^oC，0.06-0.09Mpa負壓下，減壓蒸餾無水氫氧化四甲銨的甲醇溶液，得到質量分數(shù)為40-60%的無水氫氧化四甲銨的甲醇濃溶液。

所述的低摩爾質量的二甲基環(huán)硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷D4，或二甲基環(huán)硅氧烷混合體，如六甲基環(huán)三硅氧烷D3、八甲基環(huán)四硅氧烷D4、十甲基環(huán)五硅氧烷D5和十二甲基環(huán)六硅氧烷D6的混合物，簡稱DMC。

所述的封頭劑用量為二甲基硅油總質量的0.05-5%。

所述催化劑用量為二甲基硅油總質量的0.2-0.6?%。

所述氧化鈣用量為五水合氫氧化四甲銨摩爾數(shù)的4-6倍。