[發(fā)明專利]一種廢棄聚硅氧烷材料回收再利用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410752708.2
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104672452A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李澤;吳春勇;李美江;田堃;葉國方;來國橋;蔣劍雄;邱化玉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)
• 主分類號: C08G77/06
• 分類號: C08G77/06;C08J11/04;C08L83/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;朱實

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚硅氧烷應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及廢棄聚硅氧烷材料的一種回收再利用方法。

背景技術(shù)

聚硅氧烷具有耐熱、耐輻射、耐腐蝕、阻燃、無毒等優(yōu)越性能，廣泛應(yīng)用于包封材料、密封材料、航空航天、化妝品等領(lǐng)域。但是，聚硅氧烷材料，如導(dǎo)熱硅油，在應(yīng)用過程中會出現(xiàn)分子量變大、粘度升高的現(xiàn)象，最終由于流動性不能滿足要求，只能進行廢棄處理。對這些廢棄聚硅氧烷材料進行降解可以有效減少環(huán)境污染。文獻中報道的降解方法一般使用強酸/強堿作為催化劑或者在高溫下進行降解，反應(yīng)條件苛刻、能耗高、效率低。并且降解得到的多為小環(huán)狀低聚硅氧烷，如環(huán)三硅氧烷、環(huán)四硅氧烷、環(huán)五硅氧烷等，這些小環(huán)狀低聚硅氧烷還要經(jīng)過開環(huán)聚合得到高分子量的聚硅氧烷才能最終實現(xiàn)廢棄聚硅氧烷材料的再利用。如J.V.?Crivello等人發(fā)表在Chemistry?of?Materials上的論文(Chemistry?of?Materials?1989，1，445-451)，以線性聚硅氧烷為原料，在強酸催化下通過高溫?zé)峤庵苽湫…h(huán)狀硅氧烷，反應(yīng)條件苛刻，能耗高，并且不適合回收含有活性基團聚硅氧烷材料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有廢棄聚硅氧烷材料回收再利用中存在的反應(yīng)條件苛刻、能耗高、效率低的問題，本發(fā)明提出一種廢棄聚硅氧烷材料回收再利用方法，回收方法具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、效率高、產(chǎn)品提純過程簡單易行等優(yōu)點。

本發(fā)明提出的廢棄聚硅氧烷材料回收再利用方法是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種廢棄聚硅氧烷材料的回收再利用方法，所述回收方法是以廢棄聚硅氧烷材料為原料，在金屬催化劑和水的作用下，在有機溶劑中進行反應(yīng)，得到大環(huán)型聚硅氧烷，反應(yīng)式如下所示：

反應(yīng)式中，R₁和R₂分別獨立地選自氫、烷基、烯基、炔基、芳香基、環(huán)氧基、酯基、磺酸基、羧基、腈基、鹵代烷基、鹵代烯基、鹵代炔基中一種，m、n為正整數(shù)。

所述金屬催化劑為金屬單質(zhì)、金屬氧化物、金屬鹽、金屬絡(luò)合物中一種，作為優(yōu)選，所述金屬催化劑選自鐵、鈷、鎳、釕、銠、鉑、鈀、鋨、銥、金、銀、銅、錫、鋅、鈦、鎬、鉻、錳或鑭系金屬的單質(zhì)或金屬化合物中一種。廢棄聚硅氧烷材料與金屬催化劑的質(zhì)量比為1∶0.0001～0.1。

所述廢棄聚硅氧烷材料與水的質(zhì)量比為1∶0.001～1。

所述有機溶劑為烷烴、芳香烴、醚類、環(huán)醚類、酮類中一種。作為優(yōu)選，所述有機溶劑選自正己烷、環(huán)己烷、甲苯、乙醚、正丁醚、四氫呋喃、1，4-二氧六環(huán)、丙酮、環(huán)己酮、甲基異丁基酮、乙酸乙酯中一種。所用的量為使溶質(zhì)溶解的量。

所述回收反應(yīng)的反應(yīng)溫度為0～120℃，反應(yīng)時間為30分鐘～24小時。

所述回收反應(yīng)完成后，還經(jīng)過真空烘干、柱色譜或者沉淀的后處理過程。

本發(fā)明實現(xiàn)廢棄聚硅氧烷材料的高效回收再利用，回收率可以達到60～95％。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)通過凝膠滲透色譜和紅外光譜等進行了表征。凝膠滲透色譜表明產(chǎn)物分子量分布較窄；紅外光譜與理論所含有基團相吻合，并且沒有硅-羥基峰出現(xiàn)，說明產(chǎn)物為大環(huán)型聚硅氧烷。

回收得到的大環(huán)型聚硅氧烷可用于分子自組裝、開發(fā)新型納米復(fù)合材料、耐高溫材料等領(lǐng)域。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：實現(xiàn)廢棄聚硅氧烷材料的高效回收再利用，回收方法具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、效率高、產(chǎn)品提純過程簡單易行等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為實施例1中由廢棄聚硅氧烷材料回收得到的大環(huán)型聚硅氧烷的凝膠滲透色譜圖；

圖2為實施例1中由廢棄聚硅氧烷材料回收得到的大環(huán)型聚硅氧烷的紅外光譜圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

實施例1：由含有甲基的廢棄聚硅氧烷材料制備大環(huán)型聚硅氧烷

在30℃溫度下，將100克水加到裝有100克含有甲基的廢棄聚硅氧烷材料、10克四羰基鎳與200毫升四氫呋喃的500毫升三口燒瓶中，攪拌反應(yīng)12小時后，加入100克活性炭，攪拌30分鐘，過濾并經(jīng)過真空烘干，得到無色液體的大環(huán)型聚硅氧烷，回收率85％，產(chǎn)品中大環(huán)狀聚硅氧烷的含量超過99％，重復(fù)單元數(shù)大于700。

由含有甲基的廢棄聚硅氧烷材料制備得到的大環(huán)型聚硅氧烷的凝膠滲透色譜圖如圖1所示；由含有甲基的廢棄聚硅氧烷材料制備得到的大環(huán)型聚硅氧烷的紅外光譜圖如圖2所示。

實施例2：由含有叔丁基與氫的廢棄聚硅氧烷材料制備大環(huán)型聚硅氧烷