甲基硅油生產工藝的優化

何志慧

摘 要：在甲基硅油生產過程中，當催化劑全氟磺酸型陽離子交換樹脂用量為反應液相原料質量的0.5%、平衡化反應溫度在80℃、反應時間在50min、脫低溫度在250℃、脫低沸物真空度在300Pa時，甲基產品的閃點和揮發分等指標均能到達較高的水平，而真空設備也易選。通過對平衡化反應器的創新設計和采用優化的工藝參數，可在2kt/a甲基硅油連續化生產裝置上生產出黏度10～2000mm2/s的甲基硅油產品。

關鍵詞：甲基硅油；生產工藝；優化

1 概述

甲基硅油的制備方法是一種以有機硅二次高沸物為原料制備高沸硅油的方法。它克服現有技術中存在的問題，提供一種有機硅高沸物經催化裂解后分離出一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和一甲基氫屬設備，降低物耗、產品成本。

2 實驗

2.1 硅油的合成

將D4與MM按95∶5的質量比混合，催化劑全氟磺酸型陽離子交換樹脂用量為反應液相原料質量的0.5%，將上述混合物料加入到三口反應瓶中，攪拌下在一定溫度反應50min，取樣測定平衡化反應產物的黏度。將平衡化反應產物置于脫低小試系統中，在一定溫度、一定真空度下脫出低分子物，然后取樣測定產品指標。

2.2 性能測試

黏度：按HG/T2363-1992《硅油運動黏度試驗方法》測定；閃點：按GB267-1988《石油產品閃點與燃點測定法開口杯法》測試；揮發分：按GB6470-1986《漆料揮發物和不揮發物的測定》測試；摩爾質量：采用凝膠滲透色譜儀測試，以THF為淋洗液、單分散聚苯乙烯標樣。

3 結果與討論

3.1 反應溫度與平衡反應產物黏度的關系

反應溫度與平衡反應產物黏度的關系見表1。硅油的聚合過程是D4與聚硅氧烷之間的熱動力學平衡反應，在開環聚合時，活性中心首先進攻有張力的環硅氧烷的Si-O鍵，使之成為線狀硅氧烷；活性中心以同等機會進攻無張力的硅氧烷或線性聚硅氧烷的Si-O鍵，在環硅氧烷開環聚合成高摩爾質量的聚硅氧烷的同時，線性聚硅氧烷發生分子鏈斷裂，使聚合和解聚達到動態平衡。由表1可見，在平衡反應時間為50min時，隨著反應溫度的升高，產物的黏度逐漸升高；當反應溫度到達80℃以上時，產物黏度變化很小，表明D4開環聚合成高聚物的速度與高摩爾質量聚硅氧烷的解聚速度達到動態平衡，反應達到終點。較佳的反應溫度為80℃。

3.2 脫低溫度對產品性能的影響

平衡化反應產物的后處理過程影響著產品的揮發分、閃點和介電常數等；因此，后處理工藝參數的考察對工程設計具有指導意義。

3.3 脫低真空度對產品性能的影響

相同溫度下，真空度越低物料的沸點也越低，混合物料中的低沸物組分更易從體系中分離出來；因此，考察真空度與產品指標之間的關系對真空設備選型具有重要意義。

3.4 產品性能

采用優化工藝得到的甲基硅油PDM-100與市售產品AK-100、PMX-100性能對比見表4。由表4可以看出，自制甲基硅油的性能指標與市售產品相近。

4 結論

以八甲基環四硅氧烷（D4）、六甲基二硅氧烷（MM）為原料，全氟磺酸型陽離子交換樹脂為催化劑，合成了甲基硅油。考察了反應溫度與平衡化反應產物黏度的關系、脫低沸物溫度及真空度對產品閃點的影響。擬為連續化生產甲基硅油提供參考。結果表明，在甲基硅油生產過程中，當全氟磺酸型陽離子交換樹脂用量為反應液相原料質量的0.5%、反應溫度在80℃、反應時間在50min、脫低溫度在250℃、脫低沸物真空度在300Pa時，產品的閃點和揮發分等指標均到達較高水平，而真空設備也易選，優化后的工藝參數已應用于2 kt/a甲基硅物連續法生產工藝。

參考文獻：

[1]陳明，代生華，朱劍華等.甲基硅油生產工藝的優化[J].有機硅材料，2013.

[2]陳苑.落葉松阿拉伯半乳聚糖的提取工藝及性質研究[D].北京林業大學，2016.