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谈甲基高含氢硅油生产工艺与质量影响

2019/09/10 阅读:

摘要:甲基高含氢硅油在国际上是非常受欢迎的有机硅产品,具有耐候性、疏水效果好等特性,能在某些金属盐触媒的催化作用下,在各种基材表面交联形成防水膜,具有防潮、防霉、防锈及透气性。文章重点介绍采用甲基二氯硅烷(MH)和三甲基硅烷(M3)共水解工艺生产甲基高含氢硅油的研究进展,并且针对甲基高含氢硅油遍存在的产品异味较重、氯离子含量高、反酸现象、含有交联物质、含氢量较低以及透光率较低等因素进行详细探究。

关键词:甲基高含氢硅油;溶剂法;共水解法

1甲基高含氢硅油的行业现状

甲基高含氢硅油通常被简称为高含氢硅油,它是国内外十分畅销的一种非常重要的硅油产品。高含氢硅油产品中的硅氧烷主链上含有高活性的硅氢键,能与许多的活性基团发生反应,并且甲基硅氧烷链节表面能低,所以其合成材料具有良好的防水性。基于这个特点,它常常作为材料的防水处理剂。与此同时,它还能够被用作交联剂、架桥剂、柔软剂、平滑剂、表面活性剂、农药展润剂等等。但是,现在我国生产的高含氢硅油多存在产品异味较重、氯离子含量高、反酸、含有的交联物质、含氢量较低以及透光率较低等问题,限制了其在食品、日化、医疗、卫生等高端领域的使用。

2高含氢硅油的生产工艺

目前,普遍的高含氢硅油生产方法主要有甲基二氯硅烷与其它硅氧烷催化平衡法、甲基二氯硅烷醇解水解催化平衡法、含Si-Cl键硅油还原法及甲基氯硅烷共水解缩合法等方法进行制备。前三种方法在具体的生产过程中相对成本较高并且制备过程比较繁琐,因此很难进行大规模的应用。

2.1溶剂法制备高含氢硅油

早期利用MH和M3按比例配成的混合物进行共水解法制备高含氢硅油的工艺是:在水解反应釜中加入定量的有机溶剂和水,然后再按比例加入MH和M3的混合物,水解反应结束后将产生的油层进行多次水洗,再加入浓硫酸溶液进行调聚反应,结束后将油层进行多次水洗直至显中性,再进行脱低除去粗含氢硅油中的溶剂和低沸物,再经过活性炭脱色过滤后即可得到成品。但是用该方法制备的高含氢硅油还存在以下的严重的缺点:产品含氢量低、异味大、硫酸造成污染、制造成本高、操作步骤繁琐。基于硫酸催化、含氢量低的问题,技术人员提出利用固体酸催化剂代替浓硫酸来进行调聚反应,含氢硅油的氢值可以达到1.56%以上。但产品含氢量较低、副产酸多、异味等问题仍不能解决。

2.2无溶剂法制备高含氢硅油

基于溶剂法制备高含氢硅油工艺存在的诸多问题,近年来无溶剂法制备高含氢硅油的方法得到越来越多的应用。该方法也是利用MH、M3共水解法制备,但此工艺生产过程中采用离心或沉降分层的物理方法将油层和酸水进行分离,取消传统的水洗除酸的方法,实现缩短工艺流程达到缩短产品的生产周期、减少副产物稀盐酸的产生量。这种制备工艺具有解决产品异味、产品反酸得到改善、缓解环保压力等优点。但是仍然存在着以下几个缺点:产生较多的废水和废硫酸、副产物中存在交联物质等。基于这些问题,研究技术人员提出利用酸性活性白土代替浓硫酸来进行调聚反应,催化剂可以多次使用,减少副产物的产出,大大降低环保压力;同时取消水洗工艺,采用弱碱性物质进行直接中和至中性,然后进行物理分离。

3影响高含氢硅油产品质量的因素分析

虽然目前无溶剂法在应用过程中不使用溶剂,有利于环境保护,并提高产品品质的优点。但是,无溶剂工艺仍然存在一些问题:水解产物中含有交联物质、高含氢硅油在储存的过程中存在含氢量波动降低的现象,影响其稳定性。因此,无论是溶剂法还是无溶剂制备的高含氢硅油产品目前都存在凝胶量较大、返酸现象严重、含氢值较低等问题。共水解混合物量加入速度对质量的影响:目前普遍采用向定量水中加入混合物,由于混合物遇水反应激烈,混合物进料过快会造成反应温度升高较快,反应无法控制,造成较多的交联物质产生,含氢硅油浑浊,影响产品质量和收率,同时水解不彻底会造成产品反酸问题。M3对产品粘度的影响:M3水解生产六甲基二硅氧烷,具有封端作用,其加入量会导致含氢硅油产品粘度差异,因此合理的控制M3的加入量对含氢硅油粘度的大小起到决定性作用,同时还会影响高含氢硅油的含氢量。温度和真空度:高含氢硅油调聚达到平衡后,含有的低沸物较多,一般需要进行脱出除低沸物,但在脱出低沸物时的系统的压力和温度对低沸物的含量有影响。温度高、压力低脱出的低沸物就多,产品质量就好,反之则对产品质量造成影响。

4结语

经过上文的分析研究可知,利用MH和M3共水解法制备高含氢硅油的工艺生产过程中,工艺控制不当,会造成高含氢硅油中的氯离子含量偏高、凝胶量过多,含氢量较低,透光率差等问题。此外,高含氢硅油的原料MH还是有机硅单体装置产生的副产物之一。MH具有易燃易爆、腐蚀性比较强、不易保存的性质,因此如果对其处理不当时极易造成安全隐患,那么将其制备成高含氢硅油可创造可观的经济、环保效益。甲基高含氢硅油的应用领域越来越广泛,更加绿色环保的生产工艺是当今社会所需求的。

参考文献:

[1]李季,赵晓璐,白雪,张磊,杨春晖.高含氢硅油的制备及表征[J].有机硅材料,2016,30(02):97-101.

[2]李恩,陈海平,苗刚,梅平,喻黎明.碱催化制备低黏度甲基硅油和乙烯基硅油[J].有机硅材料,2013,27(06):441-443.

作者:倪志远 单位:河北省唐山三友化工有限公司

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