[發(fā)明專利]一種聚二甲基硅二醇的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410099316.0
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN104004009A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁華峰;胡利華
• 申請（專利權(quán)）人: 建德市啟創(chuàng)新材料有限公司
• 主分類號: C07F7/08
• 分類號: C07F7/08;B01J31/26
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種聚二甲基硅二醇的合成方法。

背景技術(shù)

聚二甲基硅二醇由硅烷醇基封端的線性聚硅氧烷，聚合度為6－9。主要用作：甲基乙烯基硅橡膠的抗結(jié)構(gòu)化控制劑；棉、絲綢、化纖等織物的整理劑；人造革助剝離形劑等。目前國內(nèi)外主要工藝采用醋酐法，即用甲基環(huán)硅氧烷和醋酐發(fā)生酸催化開環(huán)聚合反應(yīng)，而后水解并用再用碳酸氫鈉或碳酸鈉進行回流堿洗反應(yīng)中和醋酸根。這種生產(chǎn)方法在堿洗過程中，會產(chǎn)生大量含鹽、VOC廢水，需外排，造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種聚二甲基硅二醇的合成方法，該方法核心是運用salen催化劑水解動力學(xué)拆分反應(yīng)取代了酸堿催化水解反應(yīng)，反應(yīng)在中性條件下進行，無需中和，從根本上消除了污染源，真正實現(xiàn)了綠色化清潔生產(chǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種聚二甲基硅二醇的合成方法，該合成方法是將六甲基環(huán)三硅氧烷、水、醇和助溶劑混合，再加入負載型手性催化劑和相轉(zhuǎn)移催化劑，充分混合使所有物料形成互溶均相，使合成反應(yīng)充分進行得到聚二甲基硅二醇產(chǎn)品。六甲基環(huán)三硅氧烷、水和醇的用量根據(jù)產(chǎn)品的聚合度要求來定，其具體配比可根據(jù)反應(yīng)式來選擇和調(diào)節(jié)。本反應(yīng)機理較復(fù)雜，根據(jù)研究，醇解和水解的過程簡單說一下:在催化劑作用下，六甲基環(huán)三硅氧烷首先與醇發(fā)生反應(yīng)，開環(huán)醇解，生成烷氧基封端的線性聚硅氧烷，而后烷氧基又與水發(fā)生水解反應(yīng)，生成羥基封端的線性聚硅氧烷和醇，醇又回到了反應(yīng)物料體系中。從表面上看，醇在反應(yīng)前后總質(zhì)量幾乎不變，實際上在反應(yīng)過程中生成中間體，是不可或缺的，醇宜選用甲醇、乙醇等低價醇類；助溶劑促進反應(yīng)體系的相容性，有利于合成反應(yīng)的進行。本方法綠色環(huán)保、零廢水及副反應(yīng)廢液排放，在確保產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，真正實現(xiàn)了綠色化清潔生產(chǎn)。

優(yōu)選的，所述負載型手性催化劑的催化活性組分為salen催化劑，負載型手性催化劑的用量以催化活性組分的重量計為25-30PPM。相轉(zhuǎn)移催化劑的用量為25-30PPM。這里負載型手性催化劑和相轉(zhuǎn)移催化劑的用量是以在六甲基環(huán)三硅氧烷、水、醇和助溶劑的混合體系中的質(zhì)量濃度來計算的。salen催化劑可從市場購得。

優(yōu)選的，該方法包含第一步合成反應(yīng)，是將以重量份計的原料：六甲基環(huán)三硅氧烷120-145份、水105-120份、醇18-24份和助溶劑24-36份投入微波超聲聯(lián)合反應(yīng)器系統(tǒng)中，加入負載型手性催化劑和相轉(zhuǎn)移催化劑，充分混合使所有物料形成互溶均相，合成反應(yīng)時間36-38h。

優(yōu)選的，在合成反應(yīng)過程中控制超聲波頻率范圍為25-40KHz，微波頻率范圍為2000-2500MHz，控制反應(yīng)溫度不超過64℃。

優(yōu)選的，所述的聚二甲基硅二醇的合成方法，具體包含如下步驟：

第一步為合成反應(yīng)，將以重量份計的原料：六甲基環(huán)三硅氧烷120-145份、水105-120份、醇18-24份和助溶劑24-36份投入微波超聲聯(lián)合反應(yīng)器系統(tǒng)中，加入負載型手性催化劑和相轉(zhuǎn)移催化劑，充分混合使所有物料形成互溶均相，合成反應(yīng)時間36-38h；

第二步為分餾層析，向第一步反應(yīng)完成物料加入24-36份水，補充水的目的是平衡產(chǎn)品體系油水密度比例，使油水兩相更好的分層分離；然后升溫進行減壓精餾，反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在79-81℃，壓力0.06-0.07MPa，精餾柱頂溫度控制在66-67℃，回流量3-3.5m³/h；并將蒸餾剩余物進行保溫靜置分層2-3h，分除下層水后得到的油層即為聚二甲基硅二醇粗品；

第三步，聚二甲基硅二醇粗品按質(zhì)量比加入0.5-1‰活性炭，在溫度80-85℃下攪拌2-2.5h，而后采用精密過濾器進行過濾，即得到聚二甲基硅二醇產(chǎn)品。

本發(fā)明提供一種聚二甲基硅二醇的合成方法，本方法以六甲基環(huán)三硅氧烷為主要原料，運用salen催化劑進行水解動力學(xué)拆分反應(yīng)，采用負載型手性催化劑（salen催化劑），與相轉(zhuǎn)移催化相結(jié)合的雙催化體系和微波超聲波協(xié)同等技術(shù)，大大提高了反應(yīng)收率和選擇性，降低了能耗。由于采用了salen催化劑，徹底摒除了醋酐法等運用酸堿催化開環(huán)水解的工藝，全部反應(yīng)過程無需酸堿催化，完全在中性條件下進行。產(chǎn)品提純分離后剩余的水液亦無需中和，不外排，而是作為原料重復(fù)循環(huán)使用，從而實現(xiàn)了零廢水及副反應(yīng)廢液排放，不需要進行污染物末端治理，真正實現(xiàn)了綠色化清潔生產(chǎn)，為國內(nèi)外首創(chuàng)，其工藝流程如圖1所示。