二甲基硅油生产工艺及其催化体系.docx

二甲基硅油生产工艺及其催化体系冯钦邦，黄伟良，马哲文，吴利民，王跃林(宜昌科林硅材料有限公司，湖北宜昌443000)摘要:介绍了二甲基硅油的生产工艺及其催化体系，阐述了二甲基硅油不同生产工艺及催化体系的优缺点，重点介绍了以阳离子交换树脂为催化剂的连续法生产低黏度二甲基硅油的生产工艺及产品性能。关键词:二甲基硅油，生产工艺，催化剂，固体超强酸，阳离子交换树脂中图分类号:TQ324.2+1文献标识码:Adoi:10．11941/j．issn．1009－4369．2015．01．006二甲基硅油是以Si—O—Si为主链、Si上连接2个甲基、三甲基硅氧基封端的线型聚有机硅氧烷，常温下为液态。二甲基硅油的分子间作用力小，分子链呈螺旋状，形似电话线;因此，具有优异的铺展性能、润滑性、耐高低温性、耐候性、耐辐射性、高闪点、低表面张力及生理惰性等特点，主要用在日化、机械、电气、纺织、涂料、医药及食品等行业。近年来，硅油的应用越来越广泛，对硅油的品质要求也越来越高。环保、无气味、高透明度、低挥发分、高闪点、高收率、低酸值、生产工艺稳定及低能耗是高品质硅油的特征，这需要以高效环保的催化体系及生产工艺为基础。二甲基硅油通常以二甲基环状硅氧烷混合物产品。因中和后的碱金属离子及酸根离子不易去除，进而影响产品品质。(CH3)4NOH的催化活性比KOH高，一般在95～120℃便能催化反应，升温至135℃以上即可分解失效，无需中和;但(CH3)4NOH的分解物因无法完全除去而使产品带异味，进而影响产品品质［2］。酸性催化剂适合于生产低黏度二甲基硅油。一般酸性催化剂的用量较大，反应温度较低。浓硫酸的催化活性高，在较低温度下(70～80℃)即可催化反应;但用量大，生产工艺较繁杂，对设备的腐蚀性也大，对环境污染严重，因此逐渐被其它酸性催化剂取代。三氟甲磺酸的用量为DMC质量的0.05%～0.1%，平衡反应完成后容易中和，中和副产的少量盐不需过滤，简化了生产工艺;但三氟甲磺酸的价格昂贵，且带入的少量盐仍然会影响硅油品质，因而工业上较少使用［1］。固体酸催化剂如强酸性阳离子交换树脂克服了液体酸催化剂的许多弊端，且具有很高的催化活性，在许多领域都可替代液体酸作催化剂。采用固体酸作催化剂生产的硅油产品气味极低、透明度高、闪点高，在耐高温、耐候性方面(DMC)(MM)为原料、六甲基二硅氧烷或低黏度二甲基硅油为封端剂，在酸性或碱性催化剂作用下通过开环聚合反应制得。下面分别综述生产二甲基硅油的催化体系及工艺。1生产二甲基硅油的催化体系生产二甲基硅油常用的碱性催化剂有氢氧化(KOH)和四甲基氢氧化铵［(CH3)4NOH］;具有更突出的表现。1979年日本学者M．Hino钾等人首次采用硫酸处理TiO2、ZrO2，制成酸性催化剂有浓硫酸、三氟甲磺酸和固体酸等。表1为常用催化剂的比较［1］。碱性催化剂适合于生产中高黏度二甲基硅油，其催化活性比酸性催化剂低，需要较高的反应温度。如KOH需要在120～150℃下催化反应，催化剂用量通常为DMC质量的0.0005%～0.01%，反应后需用适当的酸(如硅基磷酸酯)进行中和，得到透明度一般、热稳定性好的硅油SO2－/TiO、SO2－/固体超强酸［3］。国内ZrO42422－相继报导了以固体超强酸SO4/ZrO2－Al2O3作催化剂制备二甲基硅油［4］和以固体超强酸收稿日期:2014-06-06。作者简介:冯钦邦(1983—)，男，工程师，主要从事纳米粉体及有机硅产品的研发工作。E－mail:fqb@。·28·第29卷［5］2－ZrO2－ZSM－5作催化剂制备二甲基硅油，过滤SO4/TiO2作催化剂合成低黏度二甲基硅油的2－［6］研究。丁玉强等人以负载型固体超强酸SO4/出的固体催化剂可重复使用。表1工业化生产二甲基硅油常用催化剂的比较(CH3)4NOH项目KOH阳离子交换树脂催化活性反应温度/℃反应时间/h破媒时间/h转化率/%残余透明性适用工艺低120～1503～41～285～87盐一般间歇法低95～1204～61～283～85异味好间歇法/连续法高60～800.5～1－87～89－好间歇法/连续法剂时，因酸性白土分散于整个反应体系，给产品的后处理带来不便，生产流程较复杂［7］。(CH3)4NOH在温度高于135℃时开始分解失效，不需中和，特别适合做连续化生产二甲基硅油的催化剂。目前，以(CH3)4NOH作催化剂的连续化生产工艺研究较多。但以DMC为原料、(CH3)4NOH碱胶为催化剂生产二甲基硅油时，(CH3)4NOH的催化活性较弱，反应时间长达2二甲基硅油生产工艺二甲基硅油生产工艺分为间歇法和连续法。间歇法生产工艺间歇法是一种周期性投料、反应、出料生产2.1工艺(其流程如图1所示)，其流程一般分为投料、加热反应、中和、脱低沸物、过滤、包装。