甲基硅油生产工艺的优化

何志慧

摘 要：在甲基硅油生产过程中，当催化剂全氟磺酸型阳离子交换树脂用量为反应液相原料质量的0.5%、平衡化反应温度在80℃、反应时间在50min、脱低温度在250℃、脱低沸物真空度在300Pa时，甲基产品的闪点和挥发分等指标均能到达较高的水平，而真空设备也易选。通过对平衡化反应器的创新设计和采用优化的工艺参数，可在2kt/a甲基硅油连续化生产装置上生产出黏度10～2000mm2/s的甲基硅油产品。

关键词：甲基硅油；生产工艺；优化

1 概述

甲基硅油的制备方法是一种以有机硅二次高沸物为原料制备高沸硅油的方法。它克服现有技术中存在的问题，提供一种有机硅高沸物经催化裂解后分离出一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和一甲基氢属设备，降低物耗、产品成本。

2 实验

2.1 硅油的合成

将D4与MM按95∶5的质量比混合，催化剂全氟磺酸型阳离子交换树脂用量为反应液相原料质量的0.5%，将上述混合物料加入到三口反应瓶中，搅拌下在一定温度反应50min，取样测定平衡化反应产物的黏度。将平衡化反应产物置于脱低小试系统中，在一定温度、一定真空度下脱出低分子物，然后取样测定产品指标。

2.2 性能测试

黏度：按HG/T2363-1992《硅油运动黏度试验方法》测定；闪点：按GB267-1988《石油产品闪点与燃点测定法开口杯法》测试；挥发分：按GB6470-1986《漆料挥发物和不挥发物的测定》测试；摩尔质量：采用凝胶渗透色谱仪测试，以THF为淋洗液、单分散聚苯乙烯标样。

3 结果与讨论

3.1 反应温度与平衡反应产物黏度的关系

反应温度与平衡反应产物黏度的关系见表1。硅油的聚合过程是D4与聚硅氧烷之间的热动力学平衡反应，在开环聚合时，活性中心首先进攻有张力的环硅氧烷的Si-O键，使之成为线状硅氧烷；活性中心以同等机会进攻无张力的硅氧烷或线性聚硅氧烷的Si-O键，在环硅氧烷开环聚合成高摩尔质量的聚硅氧烷的同时，线性聚硅氧烷发生分子链断裂，使聚合和解聚达到动态平衡。由表1可见，在平衡反应时间为50min时，随着反应温度的升高，产物的黏度逐渐升高；当反应温度到达80℃以上时，产物黏度變化很小，表明D4开环聚合成高聚物的速度与高摩尔质量聚硅氧烷的解聚速度达到动态平衡，反应达到终点。较佳的反应温度为80℃。

3.2 脱低温度对产品性能的影响

平衡化反应产物的后处理过程影响着产品的挥发分、闪点和介电常数等；因此，后处理工艺参数的考察对工程设计具有指导意义。

3.3 脱低真空度对产品性能的影响

相同温度下，真空度越低物料的沸点也越低，混合物料中的低沸物组分更易从体系中分离出来；因此，考察真空度与产品指标之间的关系对真空设备选型具有重要意义。

3.4 产品性能

采用优化工艺得到的甲基硅油PDM-100与市售产品AK-100、PMX-100性能对比见表4。由表4可以看出，自制甲基硅油的性能指标与市售产品相近。

4 结论

以八甲基环四硅氧烷（D4）、六甲基二硅氧烷（MM）为原料，全氟磺酸型阳离子交换树脂为催化剂，合成了甲基硅油。考察了反应温度与平衡化反应产物黏度的关系、脱低沸物温度及真空度对产品闪点的影响。拟为连续化生产甲基硅油提供参考。结果表明，在甲基硅油生产过程中，当全氟磺酸型阳离子交换树脂用量为反应液相原料质量的0.5%、反应温度在80℃、反应时间在50min、脱低温度在250℃、脱低沸物真空度在300Pa时，产品的闪点和挥发分等指标均到达较高水平，而真空设备也易选，优化后的工艺参数已应用于2 kt/a甲基硅物连续法生产工艺。

参考文献：

[1]陈明，代生华，朱剑华等.甲基硅油生产工艺的优化[J].有机硅材料，2013.

[2]陈苑.落叶松阿拉伯半乳聚糖的提取工艺及性质研究[D].北京林业大学，2016.