乙烯基羟基硅油的制备方法

技术领域

本发明属于乙烯基羟基硅油制备领域，具体涉及乙烯基羟基硅油的制备方法。

背景技术

乙烯基羟基硅油是由环体经调聚而成的低聚硅氧烷。可作为硅橡胶生产的结构控制剂及合成其他产品的扩链剂。用做混炼硅橡胶结构化控制剂时，具有羟基含量高、用量少，加工性能好等特点。另可用于织物、纸张、皮革的防水、柔软和防粘处理，或做化妆品添加剂，也可用于瓷器的表面处理，从而达到抗污，防潮的目的。

中国发明专利CN111690138A，该方法以甲基环硅氧烷和乙烯基环硅氧烷为原料，以醋酸酐和酸性催化剂开环聚合可制得小分子羟基封端的乙烯基羟基硅油，该方法反应过程中需要大量的水对产物进行酸酐和催化剂的洗涤，产生废水量大，环保处理成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供乙烯基羟基硅油的制备方法，以二甲基二氯硅烷和甲基乙烯基二氯硅烷为原料，以氨水水解法来制取羟基硅油的合成方法，其副产氯化铵的一体化回收处理。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

乙烯基羟基硅油的制备方法，包括如下步骤：

(1)氨水配制：液氨经汽化器后和水经氨吸收器制取氨水；

(2)甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷水解反应：用泵将甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和氨水连续不断地通入反应器中进行水解反应，可得到粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物；

(3)油水分离：水解得到的粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合转入油水分离器，分离出粗羟基硅油和氯化铵水溶液；

(4)纯化精制：油水分离后的粗制乙烯基羟基硅油泵入降膜蒸发器中，在真空条件下脱除其中的少量水和氨，脱低完成后将粗制乙烯基羟基硅油经活性炭脱色过滤得到成品乙烯基羟基硅油；

(5)真空结晶脱氨：氯化铵溶液输送至三效真空蒸发器，经三效蒸发结晶，得到氯化铵晶液，三效蒸发得到的凝水再返回用于氨水的配制；

(6)离心分离：氯化铵晶液进入离心机，离心分离得到氯化铵成品，离心母液返回蒸发器重新结晶；

(7)尾气吸收：真空结晶过程中的真空尾气、离心过程中产生的少量含氨废气经两级中和吸收塔吸收后15米高空排放，中和吸收塔中的吸收水自流至回水罐用于氨水配制。

优选的，步骤(1)中，氨水的浓度为9wt％。

优选的，步骤(2)中，甲基乙烯基二氯硅烷和二甲基二氯硅烷的质量比为100:5-25。

优选的，步骤(2)中，甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和氨水的流速比为0.5-1：3.9～4.2：1。

优选的，步骤(2)中，水解反应的时间为4～8秒。

优选的，步骤(2)中，控制粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物的pH值保持在7-8。

优选的，步骤(2)中，水解反应的反应温度为20-35℃。

优选的，步骤(4)中，降膜蒸发器中温度为50-100℃。

优选的，步骤(2)中，步骤(2)中，反应器为管式反应器，管式反应器的进料口连接三个流量管，管式反应器连接有具有测温功能的pH计，甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和氨水分别从单个流量管内进入管式反应器的壳体内，pH计实时监测粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物的温度和pH值，并实时调整三个流量管的流速，使其pH值保持在7-8。。

在乙烯基羟基硅油合成过程中，温度和pH值的控制非常重要，其影响了乙烯基羟基硅油的分子量大小，因此反应器中设置了具有测温功能的pH计，可以实时监测粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物的温度和pH值，进而调整三个流量管的流速。

优选的，步骤(2)中，壳体设有固定法兰，pH计螺纹固定有连接盘，固定法兰环形排布有葫芦孔，连接盘设有螺栓，螺栓的螺帽直径小于或等于葫芦孔的大孔，螺栓的螺杆直径等于或小于葫芦孔的小孔，葫芦孔的大孔处设有与大孔形状匹配的限位块，限位块设有把手，需要校准pH计时，握住把手取出限位块，手动松开螺栓但不取下，将螺栓向葫芦孔的大孔旋转，向外移出连接盘和pH计，取下连接盘后Ph计可进行校准。

一般来说反应器设有的各类测量仪器通过固定法兰和螺栓进行固定，但是这种固定方式需要借助工具如扳手且较为麻烦。pH计需要定期校准，不然读数容易出现误差，固定法兰的葫芦孔和连接盘螺栓的设置使pH计便于取出和安装，无需工具，只需手动便可松开或捏紧螺栓，操作简单方便。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、以二甲基二氯硅烷和甲基乙烯基二氯硅烷为主要原料，相对于其他发明以环体硅氧烷为原料的，原料成本有优势，整体经济效益较好。

2、以氨水水解来制取乙烯基羟基硅油，相对于环体硅氧烷的平衡聚合法来说，副产获得了综合利用，生产过程中的废弃污染物较少，社会效益高。

3、在乙烯基羟基硅油合成过程中，温度和pH值的控制非常重要，其影响了乙烯基羟基硅油的分子量大小，因此反应器中设置了具有测温功能的pH计，可以实时监测粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物的温度和pH值。

4、pH计需要定期校准，不然读数容易出现误差，固定法兰的葫芦孔和连接盘螺栓的设置使pH计便于取出和安装，无需工具，只需手动便可松开或捏紧螺栓，操作简单方便。

附图说明

下面根据附图对本发明做进一步说明。

图1为乙烯基羟基硅油的制备方法的流程图。

图2为反应器的结构示意图。

图3为pH计、固定法兰和连接盘的结构示意图。

图4为图3另一角度的局部图。

图5为图4取出限位块并旋转后的局部图。

图6为固定法兰的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示乙烯基羟基硅油的制备方法，包括如下步骤：

(1)氨水配制：液氨经汽化器后和水经氨吸收器制取浓度为9％的氨水；

(2)甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷水解反应：用泵将甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和9％浓度的氨水按流速比0.5-1：3.9～4.2：1连续不断地通入反应器中进行水解反应，可得到粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物，水解反应的时间为4～8秒；

(3)油水分离：水解得到的粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合转入油水分离器，分离出粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液；

(4)纯化精制：油水分离后的粗制乙烯基羟基硅油泵入降膜蒸发器中，在真空条件下脱除其中的少量水和氨，脱低完成后将粗制乙烯基羟基硅油经活性炭脱色过滤得到成品羟基硅油，降膜蒸发器中温度为50-100℃；

(5)真空结晶脱氨：氯化铵溶液输送至三效真空蒸发器，经三效蒸发结晶，得到氯化铵晶液，三效蒸发得到的凝水再返回用于氨水的配制；

(6)离心分离：氯化铵晶液进入离心机，离心分离得到氯化铵成品，离心母液返回蒸发器重新结晶；

(7)尾气吸收：真空结晶过程中的真空尾气、离心过程中产生的少量含氨废气经两级中和吸收塔吸收后15米高空排放，中和吸收塔中的吸收水自流至回水罐用于氨水配制。

步骤(2)中，如图2所示的管式反应器包括壳体1、第一流量管2、第二流量管3、第三流量管4、具有测温功能的pH计5和反应管6，甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和氨水分别从第一流量管2、第二流量管3、第三流量管4内进入壳体1内，壳体1设有反应管6，pH计5实时监测粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物的温度和pH值，并实时调整第一流量管2、第二流量管3、第三流量管4的流速，使其pH值保持在7-8。

在乙烯基羟基硅油合成过程中，温度和pH值的控制非常重要，其影响了乙烯基羟基硅油的分子量大小，因此反应器中设置了具有测温功能的pH计5，可以实时监测粗制乙烯基羟基硅油和氯化铵水溶液混合物的温度和pH值。

如图3至图6所示，壳体1设有固定法兰7，pH计5螺纹固定有连接盘8，固定法兰7环形排布有葫芦孔9，连接盘8设有螺栓10，螺栓10的螺帽直径小于或等于葫芦孔9的大孔11，螺栓10的螺杆直径等于或小于葫芦孔9的小孔12，葫芦孔9的大孔11处设有与大孔11形状匹配的限位块13，限位块13设有把手14。

安装pH计5时，将pH计5螺丝固定连接盘8，将连接盘8的螺栓10对准固定法兰7的葫芦孔9的大孔11，将连接盘8向着葫芦孔9的小孔12方向旋转，并手动旋转螺栓10使螺杆卡紧葫芦孔9的小孔12，将限位块13安装进葫芦孔9的大孔11内，防止螺栓10松动导致连接盘8旋转。

当需要校准pH计5时，握住把手14取出限位块13，手动松开螺栓10但不取下，将螺栓10向葫芦孔9的大孔11旋转，向外移出连接盘8和pH计5，取下连接盘8后PH计5可进行校准。

实施例1

按上述乙烯基羟基硅油的制备方法最终得到产物成品乙烯基羟基硅油纯度99.5％，氯化铵成品纯度99.7％，产物收率97％。

乙烯基羟基硅油的质量特性如表1所示。

表1

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。