一种低粘度107胶的制备工艺

技术领域

本发明属于有机硅技术领域，具体涉及一种低粘度107胶的制备工艺。

背景技术

107胶俗称α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，是缩合型液体硅橡胶的基础聚合物，其中以HO(ME

现有的107胶生产工艺，常以二甲基二氯硅烷水解物为原料，以氢氧化钾为催化剂，150℃下原料发生聚合，当聚合至需求粘度的107胶时，再加水降解，减缓聚合速度，最后加磷酸酯终止聚合后，脱除107胶中的低分子，得107胶目标产品。然而，采用上述工艺生产时，仅能够稳定生产5000-200000m

有鉴于此，本发明提出一种新的粘度为1000-2000m

发明内容

本发明的目的在于提供一种低粘度107胶的制备工艺，该制备工艺可以稳定生产出1000-2000m

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种低粘度107胶的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将二甲基二氯硅烷水解物预热至70-75℃后，进行精馏，去除环体物料，得到线性结构甲基聚硅氧烷；

(2)向所述的线性结构甲基聚硅氧烷中加入氢氧化钾粉末，在氮气保护下，搅拌，进行聚合反应；

当粘度变化上涨缓慢时，加入磷酸脂溶液结束聚合反应；

(3)将所述的步骤(2)中反应后的物料进行蒸发，得所述的107胶。

进一步的，所述的步骤(1)中，精馏采用精馏塔，精馏塔的塔底温度150-155℃，塔中部温度145-150℃，塔内真空负80-负100kpa。

再进一步的，所述的步骤(1)中，线性结构甲基聚硅氧烷中环体物料的总含量小于0.5％。

再进一步的，所述的步骤(1)中，精馏塔的回流比设定0.2-0.25。

进一步的，所述的步骤(2)中，氢氧化钾的添加量为2-4g/每t。

进一步的，所述的步骤(2)中，搅拌的转速不小于120r/min，压力负50kpa。

进一步的，所述的步骤(2)中，磷酸酯溶液的添加量为0.25kg/T。

再进一步的，所述的步骤(2)中，磷酸酯溶液中含有磷酸和二甲基二氯硅烷水解物。

进一步的，所述的步骤(2)中，聚合反应的温度为145-155℃，时间为40-60min。

进一步的，所述的步骤(3)中，蒸发温度为：170-180℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、低粘度107胶混拼时间一般需要5-8小时，过程中还需通入大量氮气。而本发明的技术方案可以稳定的生产出1000-2000m

2、本发明的技术方案在制备过程中，无需加水降解控制聚合速度，靠控制氢氧化钾添加量来控制聚合速度，靠中和氢氧化钾来控制终止聚合反应。

3、本发明制成的107胶，挥发份低，产品透光率94％以上，每批产品性能均一稳定。

附图说明

图1为本发明制备107胶的装置；其中，1为水解物进料管线；2为预热器；3为精馏塔；4为再沸器；5为冷凝器；6为线体罐；7为聚合釜；8为小料罐；9为7kg氮气；10为管板蒸发器；11为低分子返料管线；12为袋式过滤器；13为107胶储罐；14为混拼罐；15为环体罐；16为107胶出料管线；17为环体出料管线。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种低粘度107胶的制备工艺，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种低粘度107胶的制备工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

在了解了本发明中提及的相关材料之后，下面将结合具体的实施例，对本发明一种低粘度107胶的制备工艺做进一步的详细介绍：

二甲基二氯硅烷水解物中有30％的环体甲基聚硅氧烷和70％的线体甲基聚硅氧烷，30％的环体甲基聚硅氧烷在碱性催化剂的催化作用下进行开环(由环体结构转化成线体结构)，然后在140-150℃聚合形成线体甲基聚硅氧烷结构，加水作为线性聚硅氧烷的封端剂，用于降解聚合速度，加水后链长两端羟基封端，减缓链长增长，链长越短，粘度越小，最后投入磷酸酯，终止聚合反应。但使用此工艺生产低粘度1000-2000m

本发明使用线体聚硅氧烷及粉末状固体氢氧化钾制备1000-2000m

一种低粘度107胶的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将二甲基二氯硅烷水解物预热至70-75℃后，进行精馏，去除环体物料，得到线性结构甲基聚硅氧烷。

二甲基二氯硅烷水解物预热温度为70-75℃。水解物生产过程中存在水解物内包裹水的现象，影响水解物后期精馏分离的效果，温度设定70-75℃刚好可以使水解物包裹的水释放。温度太高，温度大于75℃，热能浪费，温度小于70℃达不到效果。

(2)向所述的线性结构甲基聚硅氧烷中加入氢氧化钾粉末，在氮气保护下，搅拌，进行聚合反应；

当粘度变化上涨缓慢时，加入磷酸脂溶液结束聚合反应。

(3)将所述的步骤(2)中反应后的物料进行蒸发，得所述的107胶。

优选的，所述的步骤(1)中，精馏采用精馏塔，精馏塔的塔底温度150-155℃，塔中部温度145-150℃，塔内真空负80-负100kpa。

精馏塔塔底温度150-155℃，140℃开始初馏，温度设定小于140℃，无法进行分离，设定150℃，即可满足分离要求。

塔中部温度设定145-150℃，提高分离效率。

精馏塔内真空负80-负100kpa，设置一定真空度，有利于减少热能消耗，且便于进料，保持储罐微负压，真空度设定太高，需匹配大功率真空设备，生产成本增加。

进一步优选的，所述的步骤(1)中，线性结构甲基聚硅氧烷中环体物料的总含量小于0.5％。

线性结构甲基聚硅氧烷中环体物料的总含量小于0.5％，符合原料使用要，更有利于聚合反应生成低粘度的107胶。

进一步优选的，所述的步骤(1)中，精馏塔的回流比设定0.2-0.25。根据工艺优化，更有利于保证环体物料与线体物料进行分离。

优选的，所述的步骤(2)中，氢氧化钾的添加量为2-4g/每t。

通过小试放大不断调试，制备1000m

优选的，所述的步骤(2)中，搅拌的转速不小于120r/min，压力负50kpa。

搅拌速率120r/min，压力设定负50kpa，搅拌速度小于120r/min，聚合效果差。

优选的，所述的步骤(2)中，磷酸酯溶液的添加量为0.25kg/T。

进一步优选的，所述的步骤(2)中，磷酸酯溶液中含有磷酸和二甲基二氯硅烷水解物。

优选的，所述的步骤(2)中，聚合反应的温度为145-155℃，时间为40-60min。

优选的，所述的步骤(3)中，蒸发温度为：170-180℃。

实施例1.

结合图1，具体操作步骤如下：

(1)将二甲基二氯硅烷水解物通过水解物进料管线1送入预热器2进行预热后，预热温度70-75℃。

然后送进精馏塔3，通过塔底再沸器4，调整塔底温度为150-155℃，塔中部温度145-150℃，塔内真空负80-负100kpa,水解物中的低沸物环体气化后，进入塔顶冷凝器5，冷凝后冷凝液进入环体罐15。

塔釜物料进入线体罐6。线体罐6部分物料从顶部回流至精馏塔3，回流比设定0.2-0.25。

取样检测线体罐6中的物料，当物料组分六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷总含量小于0.5％时，即符合制备低粘度107胶原料的使用要求，不符合则返料至精馏塔3继续精馏。

返料后，可稍微增大回流比，从而可降低线体物料中的环状聚硅氧烷的含量，使其满足小于0.5％的要求。

(2)线性结构甲基聚硅氧烷泵入聚合釜7，聚合釜7设定温度145-155℃，压力负50kpa，搅拌速度设定不小于120r/min，底部通入7kg的氮气9，浇入氢氧化钾粉末，进行聚合反应。

可由搅拌电流变化指示搅拌时间，当氢氧化钾开始溶解时，粘度开始发生变化，通过搅拌机电流大小可知聚合效果，当粘度变化上涨缓慢时，立即从小料加样口8加入磷酸脂溶液，磷酸酯溶液加入量为0.25kg/T，用于中和氢氧化钾来终止聚合反应。

达到预期目标粘度，使用磷酸酯终止反应。磷酸酯的配制为：将1kg磷酸加入到10kg二甲基二氯硅烷水解物中，设定釜温度120℃，搅拌时间2-3小时，搅拌50r/min,溶液透明即可。以二甲基二氯硅烷水解物作为溶剂，可以避免引入新的物质。

1T原料加入粉末氢氧化钾2g，用于制备1000m

(3)将步骤(2)中反应后的物料通过输送泵进入管板蒸发器10，设置管板蒸发器温度170-180℃，脱除磷酸酯中的未聚合的二甲基二氯硅烷水解物和酸碱中和过程中生成的水，以及小分子物质，脱除物质返回环体罐15。

产品通过8袋式75um滤袋过滤器12过滤后进入低粘的107胶储罐13。

如果需制造2000-5000m

实施例2.

具体操作步骤如下：

(1)将二甲基二氯硅烷水解物预热至70℃后，进行精馏，去除环体物料，得到线性结构甲基聚硅氧烷，其中环体物料的总含量小于0.5％。

精馏采用精馏塔，塔底温度为150-152℃，塔中部温度145-147℃，塔内真空负80-负90kpa，回流比设定0.2-0.22。

取样检测物料，当线体物料组分中六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷总含量小于0.5％时，即符合制备低粘度107胶原料的使用要求，不符合则返料至精馏塔继续精馏。

(2)线性结构甲基聚硅氧烷泵入聚合釜，聚合釜设定温度145-150℃，压力负50kpa，搅拌速度设定为120r/min，底部通入7kg的氮气9，加入氢氧化钾粉末，氢氧化钾的添加量为2g/每t，进行聚合反应。

可由搅拌电流变化指示搅拌时间，为60min。

当粘度变化上涨缓慢时，加入磷酸脂溶液(磷酸酯溶液由磷酸和二甲基二氯硅烷水解物按照1:10的质量比混合制得)，磷酸酯溶液加入量为0.25kg/T，用于中和氢氧化钾来终止聚合反应。

(3)将步骤(2)中反应后的物料通过输送泵进入管板蒸发器10，设置管板蒸发器温度170-175℃，脱除未聚合的二甲基二氯硅烷水解物和酸碱中和过程中生成的水，以及小分子物质，得1000m

实施例3.

具体操作步骤如下：

(1)将二甲基二氯硅烷水解物预热至73-75℃后，进行精馏，去除环体物料，得到线性结构甲基聚硅氧烷，其中环体物料的总含量小于0.5％。

精馏采用精馏塔，塔底温度为153-155℃，塔中部温度148-150℃，塔内真空负100kpa，回流比设定0.23-0.25。

取样检测物料，当线体物料组分中六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷总含量小于0.5％时，即符合制备低粘度107胶原料的使用要求，不符合则返料至精馏塔继续精馏。

(2)线性结构甲基聚硅氧烷泵入聚合釜，聚合釜设定温度150-155℃，压力负50kpa，搅拌速度设定为130r/min，底部通入7kg的氮气9，加入氢氧化钾粉末，氢氧化钾的添加量为4g/每t，进行聚合反应。

可由搅拌电流变化指示搅拌时间，为40min。

当粘度变化上涨缓慢时，加入磷酸脂溶液(磷酸酯溶液由磷酸和二甲基二氯硅烷水解物按照1:10的质量比混合制得)，磷酸酯溶液加入量为0.25kg/T，用于中和氢氧化钾来终止聚合反应。

(3)将步骤(2)中反应后的物料通过输送泵进入管板蒸发器10，设置管板蒸发器温度175-178℃，脱除未聚合的二甲基二氯硅烷水解物和酸碱中和过程中生成的水，以及小分子物质，得2000m

实施例4.

高粘度107胶制备方法为水解物(线体聚硅氧烷和环状聚硅)中加入水溶性氢氧化钾催化剂，开始聚合反应后，加入水减缓聚合速度，最终加入磷酸中终聚合反应。

制备107胶时，使用水解物为原料，温度达到150℃时聚合开始，此时环体聚硅氧烷开环、聚合反应与加水降解反应是同时进行的。制备1万、2万、5万、8万m

表1

实施例5.

操作步骤与实施例1相同，采用单因素法考察氢氧化钾状态、氢氧化钾添加量和搅拌转速等因素对低粘度107胶实验结果的影响，具体见表2。

表2

由表2可知，使用液体氢氧化钾，无法稳定制备1000m

使用片状氢氧化钾，虽然可以使用，但在搅拌过程中会发现有片状氢氧化钾掉入反应釜下料管道内，从而影响生产。

使用粉末氢氧化钾，搅拌速度70r/min，聚合时长42min，搅拌速度100r/min，聚合时长41min，随着搅拌速度的增加，聚合时间缩短，120r/min和140r/min，聚合时长40min，所以选择粉末状氢氧化钾，转速设定120r/min是最优选择。

实施例6.

操作步骤与实施例1相同，2000m

表3

上述聚合时间最终以120r/min的搅拌电流达到目标值决定，聚合结束后加入磷酸酯结束聚合反应，达到目标粘度。

以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。