乙烯基硅油是有機(jī)硅行業(yè)的一種重要的原材料,是高溫硫化硅橡膠和液體加成型硅橡膠的基礎(chǔ)物料。
目前在工業(yè)生產(chǎn)中,乙烯基硅油普遍采用混合硅氧烷催化平衡法制取,以DMC(二甲基環(huán)硅氧烷)或者D4(八甲基環(huán)四硅氧烷)為原料,脫水后在氮?dú)鈼l件下發(fā)生開環(huán)聚合。由于聚合反應(yīng)中存在化學(xué)平衡,始終有一部分的原料不能開環(huán),所以乙烯基硅油產(chǎn)物最后都要經(jīng)過一個減壓脫低的過程,去除其中的D4等環(huán)體。但是受制于設(shè)備真空度,時間成本等因素,分離效率都不是很高,市面上的乙烯基硅油普遍含有1.5wt.%左右的硅氧烷環(huán)體,一些精制的乙烯基硅油環(huán)體含量可以達(dá)到0.8wt.%左右。環(huán)體成份主要以D4,D5(十甲基環(huán)五硅氧烷)為主,還有少量的D6(十二甲基環(huán)六硅氧烷),D7(十四甲基環(huán)七硅氧烷),D8(十六甲基環(huán)八硅氧烷),D9(十八甲基環(huán)九硅氧烷)。乙烯基硅油加工為硅橡膠后,這些環(huán)體由于不含官能團(tuán),不能參與交聯(lián)固化,在長期高溫或者高真空環(huán)境中會緩慢揮發(fā)釋放,通常以揮發(fā)份這個指標(biāo)來衡量。
隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬,人們對硅橡膠也提出了更高的要求,其中重要的一點(diǎn)就是揮發(fā)份。在航天領(lǐng)域,長期處于高真空環(huán)境中,硅橡膠中的揮發(fā)份會凝結(jié)到光學(xué)器材上影響儀器性能;在食品醫(yī)藥領(lǐng)域,這些物質(zhì)容易被體液或者油脂溶解出來,進(jìn)入人體循環(huán)體統(tǒng);在電子領(lǐng)域,揮發(fā)份會改變材料的絕緣和介電性能。
目前工業(yè)生產(chǎn)中,有廠家使用分子蒸餾的方法對硅油進(jìn)行提純,可以得到揮發(fā)份極低的硅油。但是分子蒸餾設(shè)備昂貴,運(yùn)行成本高,導(dǎo)致低揮發(fā)硅油產(chǎn)品價格非常高,限制了它的應(yīng)用。并且分子蒸餾很難處理高黏度流體,因此市面上使用此方法的精制硅油都是低黏度硅油,黏度低于1000cs。
采用加壓流體萃取制備低揮發(fā)性聚硅氧烷的方法,可以制備揮發(fā)份非常低的聚硅氧烷。但是加壓流體萃取(超臨界萃取)的設(shè)備非常昂貴,一套工業(yè)化的超臨界萃取設(shè)備售價達(dá)百萬人民幣,極大地限制了這種技術(shù)的應(yīng)用。
低揮發(fā)乙烯基硅油的生產(chǎn)有沒有性價比更高的方法呢?
我們可以將CWL-M離心萃取技術(shù)引入聚硅氧烷的提純工藝中,得到高純度低揮發(fā)份的乙烯基硅油。通過改變萃取條件,溶劑種類和比例,可以方便準(zhǔn)確地控制產(chǎn)物揮發(fā)份含量,生產(chǎn)不同品質(zhì)要求的乙烯基硅油。該對溶劑和硅氧烷環(huán)體進(jìn)行收集,可以循環(huán)利用,減少了廢液的產(chǎn)生,降低了環(huán)境污染的風(fēng)險。相比與現(xiàn)有的分子蒸餾、超臨界萃取等技術(shù),該發(fā)明適用黏度更廣,生產(chǎn)系統(tǒng)涉及的設(shè)備采購方便,投資門檻不高,能耗低,并且生產(chǎn)周期短,極大的提高了生產(chǎn)效率,適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
該工藝流程為:將八甲基環(huán)四硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷按混合,減壓,通氮?dú)猓尤氪呋瘎婵铡⒎磸?fù)升溫,初步脫去未參與反應(yīng)的硅氧烷環(huán)體,反應(yīng)產(chǎn)物與萃取溶劑按適合比例混合,采用CWL-M系列離心萃取機(jī)在1000-3000rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行分離,得到含有少量溶劑的硅油和含有少量硅油的溶劑;含有少量溶劑的硅油通過離心萃取單元的重相出料口進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器,經(jīng)薄膜蒸發(fā)器脫低處理后得到低揮發(fā)乙烯基硅油和萃取溶劑;含有少量硅油的溶劑通過離心萃取單元的輕相出料口進(jìn)入精餾塔,精餾塔精餾后,將溶劑和硅氧烷環(huán)體及硅油分離。精餾塔底收集得到硅氧烷環(huán)體和硅油,塔頂氣相經(jīng)冷凝得到萃取溶劑。
其中,離心萃取單元由1~4臺CWL-M系列離心萃取機(jī)依次串聯(lián)組成,可以獲得良好的萃取效果。
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