[發明專利]一種采用加壓流體萃取制備低揮發性聚硅氧烷的方法

在審

• 申請號: 201410759320.5
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104530432A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 孫宇;李豐富;陳青;云志
• 申請（專利權）人: 南京美思德新材料有限公司
• 主分類號: C08G77/34
• 分類號: C08G77/34;C08G77/08;B01D11/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發明涉及一種制備聚硅氧烷的方法，更具體地說涉及一種采用加壓流體萃取制備低揮發性聚硅氧烷的方法。

背景技術

聚硅氧烷是以Si-O鍵為重復單元，硅原子上連接有機基團的聚合物，其結構式如下：

式中，R為烷基、芳基；Rˊ為烷基、芳基、氫等；X為烷基、芳基、氫、乙酰氧基等；n、m＝0、1、2、3······。

聚硅氧烷具表面張力低、化學穩定好、耐酸堿及電性能佳等特點的性質，廣泛應用于機械、電氣、紡織、涂料、醫學等國民經濟各部門。此外帶有活潑基團的聚硅氧烷，通過聚醚、氨基等基團改性后制得聚醚聚硅氧烷、氨基硅氧烷等改性聚硅氧烷，在造紙、涂料、聚氨酯泡沫塑料等行業有十分重要的應用。

聚硅氧烷的制備方法主要有水解縮合和催化重排，其中水解縮合法反應劇烈不易控制，工藝復雜，反應過程中還會釋放出大量的氯化氫氣體，不利于工業生產，而催化重排法反應條件溫和、反應工藝簡單等優點，是目前工業化中最常用的工藝路線。催化重排法制備聚硅氧烷過程中，產物中會有10-15％左右的低沸物。這部分低沸物屬于揮發性有機化學物，通常可以簡稱為VOC(Volatile?Organic?Compounds)。通常商品聚硅氧烷要求150℃×24h的失重率應在0.5％以下，特殊產品對VOC指標的要求會更低。

聚二甲基硅氧烷應用于導熱載體和潤滑劑，由于性能的要求，對揮發份要求比較嚴格。聚醚改性硅油作為泡沫穩定劑應用于聚氨酯泡沫塑料的生產時，由于最終泡沫產品被廣泛應用于如汽車、家俱等與日常生活相關的行業中，隨著人們的生活水平不斷的提高，對環境保護的日益重視，對其揮發性等方面的要求越來越高。因此對聚硅氧烷的VOC控制，一般采用間歇式或連續式的減壓蒸餾器進行，控制真空度、溫度和時間以達到所要求的指標。

加壓流體萃取是以超臨界或亞臨界流體為溶劑，利用其高滲透性和高溶解能力來提取分離混合物的過程。加壓流體在臨界點附近具有接近液體的密度和接近氣體的擴散速度，這意味著其具有高傳質速率和迅速達到萃取平衡的能力。在臨界點附近的流體具有極高的溶解能力，而且通過改變溫度和壓力就可容易的改變對溶質的溶解度，從而達到選擇性地萃取、分離化合物。

公開號為CN?102356117中國專利公開了一種采用聚異丁烯等物質作為稀釋劑和/或礦物油等補充劑，在至少0.75MPa壓力下，來制備分子量高于10000的聚硅氧烷，通過該工藝制備的聚硅氧烷具有較低的VOC，D4和D5的含量均＜0.2％。美國專利US2834754公開了一種采用通入空氣、氖氣、水蒸氣、氮氣等惰性氣體進行減壓蒸餾的方法，并在一定溫度、真空度和時間條件下，可以有效除去聚硅氧烷中的VOC，使其揮發份指標達到較低水平。

針對上述利用稀釋劑或補充劑高壓方法和減壓蒸餾方法制備的聚硅氧烷雖然具有較低的VOC，但制備方法存在耗時、耗能等局限性，需要研制一種新的方法以解決現有技術中存在的問題，而在本領域利用加壓流體萃取則可以有效解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有技術中存在的不足與問題，提供了一種采用加壓流體萃取制備低揮發性聚硅氧烷的方法。本發明從工藝角度，將加壓流體萃取工藝引入聚硅氧烷的VOC處理中，利用加壓流體在超臨界或亞臨界狀態時的高溶解能力，實現其對聚硅氧烷中VOC的溶解萃取，從而達到了有效降低其VOC含量的效果，提供了一種環境友好、原料易得、價格便宜和處理方便等加壓流體萃取聚硅氧烷中的VOC工藝方法，并通過調節加壓流體的溫度和壓力參數實現對聚硅氧烷產品中VOC可控萃取。

本發明通過以下技術方案實現：

本發明的采用加壓流體萃取制備低揮發性聚硅氧烷的方法，其包括以下步驟：

(1)以六甲基硅氧烷(MM)、八甲基四硅氧烷(D4)和/或四甲基氫環四硅氧烷(D4H)為原料，利用酸催化重排平衡法制得聚硅氧烷；

將作為萃取溶劑使用的、常溫條件下的流體介質，經過預處理單元調整壓力、溫度，進入增壓、升溫單元；

控制增壓、升溫單元中溶劑流體的溫度、壓力達到實際需求值；

將聚硅氧烷輸送到萃取單元；

將增壓、升溫單元中的溶劑流體輸送到含有聚硅氧烷的萃取單元中，溶劑流體在萃取單元中停留一段時間進行萃取，使VOC與其充分溶解；

將含有VOC的流體輸送到分離單元，并調節分離單元的溫度和壓力，使超臨界流體和VOC分離；

最后在萃取單元中得到所需低VOC的聚硅氧烷產品，分離單元中的VOC進入聚硅氧烷制備單元回收利用，流體進入液化單元；