合盛硅业 ( 鄯善 ) 有限公司 新疆 838200
引言
有机硅材料具有优异的耐高低温和电绝缘性能,广泛应用于农业、工业、军事等领域。有机硅产品种类繁多,生产工艺复杂,从硅粉与氯甲烷等原料出发,经催化反应合成甲基氯硅烷单体,再通过水解、裂解、精馏、聚合等一系列化学反应,制得各种类型聚合物,进而加工成不同类型的产品[1]。
二甲基二氯硅烷(简称二甲)水解物是制取八甲基环四硅氧烷(简称D4)的基础原料[2]。二甲水解物再经过碱催化剂作用下开环裂解,再将裂解产物经过精馏处理即可得到D4。
二甲水解过程级二甲水解物裂解生产D4的过程中,由于设备及工艺的影响,D4中存在铁、镁、铝、氯等金属及非金属离子并含有部分水分。金属阳离子的存在会导致后续的产品出现发黄的现象。氯离子的存在会腐蚀设备、管道,严重时会导致物料泄露发生事故灾害,且在生产硅橡胶生胶时,产品发黄。D4中的水分过高时,在生产硅橡胶生胶过程中,会导致聚合效果差,聚合时间长或不聚和现象。聚合后的硅橡胶生胶分子量分布不均匀且端羟基含量较高,导致制备混炼硅橡胶时粘辊、且易产生结构化现象。制备硅橡胶生胶过程中,D4中的金属阳离子在高温条件下会导致硅橡胶生胶中的某些基团脱落,使得生胶发生部分交联现象,导致硅橡胶生胶出现分子量分布不均匀,产品外观发黄等不良现象。
目前制备高纯度D4的工艺主要是精馏方法、络合-精馏法[3]、结晶-真空抽滤法[4]、金属去除剂除金属杂质[5]。传统方法得到高纯度的D4的设备投资大、能耗高。本文将利用阳离子交换树脂+阴离子交换树脂+亲油疏水膜耦合工艺对D4进行处理,制备高纯度的D4方法进行探究。
1、实验部分
1.1主要原料及设备
D4:自产,含量≥99.9%,其中Fe2+:6mg/L、Mg2+:5mg/L、Al3+:4mg/L、Cl-:8mg/L、H2O:60mg/L;强酸型阳离子交换树脂:外购;强碱型阴离子交换树脂:外购;2%盐酸溶液:自制;2%氢氧化钠溶液:自制。
流电机搅拌机;分离液漏斗;250ml烧杯若干;亲油疏水膜:外购;膜分离装置:自制;水分检测仪:自有;ICP离子测定仪:自有。
利用阳离子交换树脂+阴离子交换树脂+亲油疏水膜耦合工艺提纯的D4与原料D4的检测结果对比如下表1:
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目前对于D4的提纯,主要还是以精馏的方法为主,但存在设备投资大,能耗高等缺点。离子交换树脂与膜分离技术的耦合工艺具有操作简单、投资少、节能环保等优点,且拓宽了膜分离技术在有机硅行业中应用范围。
[1]幸松民, 王一璐. 有机硅合成工艺及产品应用[M]. 化学工业出版社, 2000.
[2]李勉.二甲基二氯硅烷水解物裂解重排反应探讨[J].杭州化工,2008,38(04):33-34.
[3]姜标, 张黎明, 陈君,等. 一种电子级八甲基环四硅氧烷的提纯方法: CN103788124B[P].2016.
[4]陈建刚, 刘凯, 张楠,等. 一种提纯八甲基环四硅氧烷的方法:,CN108929343A[P].2018.
[5]王万军, 袁京, 杜丽萍,等. 有机硅化合物的提纯方法:,CN103896980B[P].2016.