[發(fā)明專利]一種采用加壓流體萃取制備低揮發(fā)性聚硅氧烷的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410759320.5
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104530432A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宇;李豐富;陳青;云志
• 申請（專利權(quán)）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(zé)任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(fā)性聚硅氧烷的方法。

背景技術(shù)

聚硅氧烷是以Si-O鍵為重復(fù)單元，硅原子上連接有機(jī)基團(tuán)的聚合物，其結(jié)構(gòu)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(xué)穩(wěn)定好、耐酸堿及電性能佳等特點(diǎn)的性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電氣、紡織、涂料、醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)各部門。此外帶有活潑基團(tuán)的聚硅氧烷，通過聚醚、氨基等基團(tuán)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(yè)有十分重要的應(yīng)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(yīng)劇烈不易控制，工藝復(fù)雜，反應(yīng)過程中還會釋放出大量的氯化氫氣體，不利于工業(yè)生產(chǎn)，而催化重排法反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)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(chǎn)物中會有10-15％左右的低沸物。這部分低沸物屬于揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)物，通?？梢院喎Q為VOC(Volatile?Organic?Compounds)。通常商品聚硅氧烷要求150℃×24h的失重率應(yīng)在0.5％以下，特殊產(chǎn)品對VOC指標(biāo)的要求會更低。

聚二甲基硅氧烷應(yīng)用于導(dǎo)熱載體和潤滑劑，由于性能的要求，對揮發(fā)份要求比較嚴(yán)格。聚醚改性硅油作為泡沫穩(wěn)定劑應(yīng)用于聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)時，由于最終泡沫產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于如汽車、家俱等與日常生活相關(guān)的行業(yè)中，隨著人們的生活水平不斷的提高，對環(huán)境保護(hù)的日益重視，對其揮發(fā)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(xù)式的減壓蒸餾器進(jìn)行，控制真空度、溫度和時間以達(dá)到所要求的指標(biāo)。

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(diǎn)附近具有接近液體的密度和接近氣體的擴(kuò)散速度，這意味著其具有高傳質(zhì)速率和迅速達(dá)到萃取平衡的能力。在臨界點(diǎn)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(zhì)的溶解度，從而達(dá)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(zhì)作為稀釋劑和/或礦物油等補(bǔ)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?dú)獾榷栊詺怏w進(jìn)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(fā)份指標(biāo)達(dá)到較低水平。

針對上述利用稀釋劑或補(bǔ)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(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而在本領(lǐng)域利用加壓流體萃取則可以有效解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)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(fā)性聚硅氧烷的方法。本發(fā)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(tài)時的高溶解能力，實(shí)現(xiàn)其對聚硅氧烷中VOC的溶解萃取，從而達(dá)到了有效降低其VOC含量的效果，提供了一種環(huán)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(diào)節(jié)加壓流體的溫度和壓力參數(shù)實(shí)現(xiàn)對聚硅氧烷產(chǎn)品中VOC可控萃取。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的采用加壓流體萃取制備低揮發(fā)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(huán)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(zhì)，經(jīng)過預(yù)處理單元調(diào)整壓力、溫度，進(jìn)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(dá)到實(shí)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(jìn)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(diào)節(jié)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(chǎn)品，分離單元中的VOC進(jìn)入聚硅氧烷制備單元回收利用，流體進(jìn)入液化單元；