利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明本發明涉一種利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝，包括如下步驟：第一步，在85——95℃溫度下，往高塔酯化釜中按體積比1：0.7-1加入四氯化硅與無水乙醇，反應1.5-2h，生成目標產物聚硅酸乙酯粗品和氯化氫氣體等少量其他的副產物；氯化氫副產品通過降膜吸收器吸收，得到聚硅酸乙酯粗品；第二步，聚硅酸乙酯粗品通過中和、精餾工序除掉酸和乙醇副產物，得到溫度為160-180℃餾分；第三步，將得到的餾分聚硅酸乙酯與水混合后，進行水解，得到水解產物聚硅酸乙酯Si-40。由于利用三氯氫硅生產過程中產生的副產物四氯化硅作為原料，既充分利用了資源，減少了副產物的排放，也節約了資金，一舉多得。
【專利說明】利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及硅烷偶聯劑的制備工藝【技術領域】，具體的說，是涉及一種利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝。
【背景技術】
[0002]聚硅酸乙酯是制備有機硅樹脂材料的重要原料，凡是含S1-C鍵的化合物通稱為有機硅化合物，習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物當作有機硅化合物。其中，以硅氧鍵(-S1-O-S1-)為骨架組成的聚硅氧烷，是有機硅化合物中為數最多、研究最深、應用最廣的一類，約占總用量的90%以上。有機硅由于兼備了無機材料與有機材料的性能，因而具有耐高低溫、電氣絕緣、耐臭氧、耐輻射、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性。其主要功能有:密封、封裝、粘合、潤滑、涂層、層壓、表面活性、脫膜、消泡、發泡、交聯、防水、防潮、惰性填充等，因此被廣泛應用于電子電氣、建筑、化工、紡織、輕工、醫療等各行業。隨著有機硅數量和品種的持續增長，其應用領域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系，許多品種則是其他化學品無法替代而又必不可少的。硅酸乙酯是一種硅有機化合物，通常所講的硅酸乙酯是聚硅酸乙酯Si(0C2H5)4。根據產品中SiO2的含量，商品硅酸乙酯有多種牌號，聚硅酸乙酯SiO2含量約為28 % (俗稱S1-28)。工業上用到的還有S1-30，S1-32等。聚硅酸乙酯被廣泛應用于防腐涂料、有機硅等行業，用于制造耐化學品涂料和耐熱涂料也用作制備有機硅的溶劑。近幾年來，聚硅酸乙酯作為新材料合成常用的前驅體，日益受到人們的高度關注。
[0003]目前行業中主要采用兩種方法合成聚硅酸乙酯:一種是利用硅粉和無水乙醇在可溶性均相催化劑的催化下直接反應，生成聚硅酸乙酯，另一種方法是利用四氯化硅和無水乙醇反應制備聚硅酸乙酯，兩種方法各有優缺點。目前行業中主要采用后者制備聚硅酸乙酯，主要采用間歇工藝和連續發工藝。
[0004]本發明正是基于現有技術中合成聚硅酸乙酯中兩種方法各自的優點及缺陷開發出半連續生產工藝，結合了兩者的優點，克服了各自缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于適應現實需要，提供一種利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝。
[0006]為了實現本發明的目的，本發明采用的技術方案為:
一種利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝，包括如下步驟:第一步，在85—95°C溫度下，往高塔酯化釜中按體積比1:0.7-1加入四氯化硅與無水乙醇，反應1.5-2 h，生成目標產物聚硅酸乙酯粗品和氯化氫氣體等少量其他的副產物；氯化氫副產品通過降膜吸收器吸收，得到聚硅酸乙酯粗品；
第二步，聚硅酸乙酯粗品通過中和、精餾工序除掉酸和乙醇副產物，得到溫度為160-180°C餾分；第三步，將得到的餾分聚硅酸乙酯與水混合后，進行水解，得到水解產物聚硅酸乙酯S1-40。
[0007]無水乙醇通過乙醇蒸發罐形成乙醇蒸汽，乙醇蒸汽從乙醇蒸發罐出來后進入乙醇緩沖罐，從乙醇緩沖罐出來后先進入高塔進行醇解酯化，然后進入酯化釜，并用流量計控制流量；所述高塔與降膜吸收器連通，所述酯化釜與收集罐連通；所述四氯化硅由四氯化硅儲罐流出，流經過濾器后由流量計控制流量進入高塔，然后進入酯化釜。
[0008]乙醇蒸汽從乙醇緩沖罐出來后，先開啟無水乙醇高塔進氣閥，將乙醇蒸汽的流量控制通過流量計控制在40 土 5m3/h，將塔頂溫度控制在48 ± 2 °C ;然后再開啟四氯化硅進料端流量計，控制四氯化硅流量，打開酯化釜導熱油進出口油閥，控制進油量，繼續控制塔頂溫度在50±2°C，待酯化釜溫度升到約為170°C準備出料，檢測抽檢合格后，抽負壓收集到收集te中，得到聚娃fe乙酷粗品，抽檢合格的指標設定為，聚娃fe乙酷粗品中聚娃fe乙酷的含量達到97——98%，ph值在5——6之間。
[0009]所述乙醇蒸發罐壓力控制在0.1MPa以內，蒸發罐中液態乙醇控制在二分之一的液位以下，通過薄膜控制閥將乙醇蒸發罐中氮氣輸入壓力控制在0.2-0.25MPa之間，開啟乙醇緩沖罐乙醇蒸汽進氣閥，打開導熱油進出口閥，所述乙醇緩沖罐中導熱油油溫在170—190°C，罐內乙醇溫度在140— 160°C。
[0010]所述高塔與所述降膜吸收器一端的循環水冷系統連通，降膜吸收器的另一端與鹽酸儲罐泵連通，開啟鹽酸儲罐泵，使所述降膜吸收器負壓達到-0.03MPa，使系統保持穩定的負壓狀態，所述四氯化硅儲罐的罐內氮氣壓力0.2-0.25MPa。
[0011]所述聚硅酸乙酯粗品在中和釜中進行中和，采用乙醇鈉作為中和劑，中和后導入精餾釜精餾得到160-180°c的餾分，得到預產物聚硅酸乙酯。
[0012]將聚硅酸乙酯和水按照體積比1:0.28比例混合，通過控制冷卻水流量控制精餾釜溫度范圍為40-60°C，然后在40min內慢慢加入酸性催化劑HCL水溶液，然后攪拌，防止水解縮聚過程放熱聚集導致爆沸，繼續反應1.5h，反應完畢后，控制120°C左右進行精餾，除去乙醇和水分，得到目標產物聚硅酸乙酯S1-40。
本發明的有益效果在于:
1.本發明采用氣相醇解酯化工藝，氣體接觸面積大，反應更充分，原料轉化率可達到99%以上；
2.本發明采用的半連續生產工藝，與傳統工藝相比，同時具有間歇工藝的靈活性，又具有連續法工藝的收率高、產量大、質量好、環境污染少等特點；
3.通過本發明工藝生產出的產品，聚硅酸乙酯S1-40，為無色透明液體，含量達到99%以上，SiO2含量為39%-43%，酸度小于0.01，粘度為4-7 mpa.s ；
4.同時，由于利用三氯氫硅生產過程中產生的副產物四氯化硅作為原料，既充分利用了資源，減少了副產物的排放，也節約了資金，一舉多得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明制備工藝的流程示意圖；
圖2為采用本發明的制備工藝得到的聚硅酸乙酯的技術指標。【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
實施例:參見圖1，圖2。
[0015]本發明公開了一種利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝，包括如下步驟:
第一步，在85—95°C溫度下，往高塔酯化釜中按體積比1:0.7-1加入四氯化硅與無水乙醇，反應1.5-2 h，生成目標產物聚硅酸乙酯粗品和氯化氫氣體等少量其他的副產物；氯化氫副產品通過降膜吸收器吸收，得到聚硅酸乙酯粗品；
具體步驟細化為:
(I)無水乙醇先通過乙醇蒸發罐形成乙醇蒸汽，所述乙醇蒸發罐壓力控制在0.1MPa以內，蒸發罐中液態乙醇控制在二分之一的液位以下，通過薄膜控制閥將乙醇蒸發罐中氮氣輸入壓力控制在0.2-0.25MPa之間。
[0016](2)乙醇蒸汽從乙醇蒸發罐出來后，開啟乙醇緩沖罐乙醇蒸汽進氣閥，乙醇進入乙醇緩沖罐，打開導熱油進 出口閥，所述乙醇緩沖罐中導熱油油溫在170— 190°C，罐內乙醇溫度在 140— 160°C。
[0017](3)乙醇蒸汽從乙醇緩沖罐出來后，先開啟無水乙醇高塔進氣閥進入高塔進行醇解酯化，將乙醇蒸汽的流量控制通過流量計控制在40±5m3/h，將塔頂溫度控制在48±2°C ；
(4)高塔與所述降膜吸收器一端的循環水冷系統連通，降膜吸收器的另一端與鹽酸儲罐泵連通，開啟鹽酸儲罐泵，使所述降膜吸收器負壓達到-0.03MPa，使系統保持穩定的負壓狀態；
(5)打開四氯化硅儲罐輸送閥，所述四氯化硅儲罐的罐內氮氣壓力0.2-0.25MPa，然后再開啟四氯化硅進料端流量計向高塔進料，控制四氯化硅流量，打開酯化釜導熱油進出口油閥，控制進油量，繼續控制塔頂溫度在50±2°C，待酯化釜溫度升到約為170±5°C準備出料，檢測抽檢合格后，抽負壓收集到收集te中，得到聚娃fe乙酷粗品，抽檢合格的指標設定為，聚硅酸乙酯粗品中聚硅酸乙酯的含量達到97——98%，ph值在5——6之間。
[0018]第二步，聚硅酸乙酯粗品通過中和、精餾工序除掉酸和乙醇副產物，得到溫度為160-180°C餾分；聚硅酸乙酯粗品在中和釜中進行中和,采用乙醇鈉作為中和劑，中和后導入精餾釜精餾得到160-180°C的餾分，得到預產物聚硅酸乙酯。
[0019]第三步，將得到的餾分聚硅酸乙酯與水混合后，進行水解，得到水解產物聚硅酸乙酯 S1-40。
[0020]第三步的水解工序為，將聚硅酸乙酯和水按照體積比1:0.28比例混合，通過控制冷卻水流量控制精餾釜溫度范圍為40-60°C，然后在40min內慢慢加入酸性催化劑HCL水溶液，加入量控制在0.05比例之內，這個0.05是體積比，是HCL水溶液與聚硅酸乙酯與水的混合液的比例，然后攪拌，防止水解縮聚過程放熱聚集導致爆沸，繼續反應1.5h，反應完畢后，控制120°C左右進行精餾，除去乙醇和水分，得到目標產物聚硅酸乙酯S1-40。
[0021]本發明有效的利用了三氯氫硅合成生產中產生的副產物四氯化硅，并且采用了高塔酯化醇解工藝，對尾氣氯化氫進行吸收，脫析等處理后送往三氯氫硅車間進行循環利用，減少了尾氣的排放，并且更加環保。
【權利要求】
1.一種利用三氯氫硅副產物四氯化硅生產聚硅酸乙酯的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟: 第一步，在85—95°C溫度下，往高塔酯化釜中按體積比1:0.7-1加入四氯化硅與無水乙醇，反應1.5-2 h，生成目標產物聚硅酸乙酯粗品和氯化氫氣體等少量其他的副產物；氯化氫副產品通過降膜吸收器吸收，得到聚硅酸乙酯粗品； 第二步，聚硅酸乙酯粗品通過中和、精餾工序除掉酸和乙醇副產物，得到溫度為.160-180°C餾分； 第三步，將得到的餾分聚硅酸乙酯與水混合后，進行水解，得到水解產物聚硅酸乙酯S1-40。
2.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于:無水乙醇通過乙醇蒸發罐形成乙醇蒸汽，乙醇蒸汽從乙醇蒸發罐出來后進入乙醇緩沖罐，從乙醇緩沖罐出來后先進入高塔進行醇解酯化，然后進入酯化釜，并用流量計控制流量；所述高塔與降膜吸收器連通，所述酯化釜與收集罐連通；所述四氯化硅由四氯化硅儲罐流出，流經過濾器后由流量計控制流量進入高塔，然后進入酯化釜。
3.根據權利要求2所述的制備工藝，其特征在于:乙醇蒸汽從乙醇緩沖罐出來后，先開啟無水乙醇高塔進氣閥，將乙醇蒸汽的流量控制通過流量計控制在40 土 5m3/h，將塔頂溫度控制在48±2°C ;然后再開啟四氯化硅進料端流量計，控制四氯化硅流量，打開酯化釜導熱油進出口油閥，控制進油量，繼續控制塔頂溫度在50±2°C，待酯化釜溫度升到約為170°C準備出料，檢測抽檢合格后，抽負壓收集到 收集罐中，得到聚硅酸乙酯粗品，抽檢合格的指標設定為，聚硅酸乙酯粗品中聚硅酸乙酯的含量達到97——98%，ph值在5——6之間。
4.根據權利要求2所述的制備工藝，其特征在于:所述乙醇蒸發罐壓力控制在0.1MPa以內，蒸發罐中液態乙醇控制在二分之一的液位以下，通過薄膜控制閥將乙醇蒸發罐中氮氣輸入壓力控制在0.2-0.25MPa之間，開啟乙醇緩沖罐乙醇蒸汽進氣閥，打開導熱油進出口閥，所述乙醇緩沖罐中導熱油油溫在170—1901:，罐內乙醇溫度在140— 160°C。
5.根據權利要求2所述的制備工藝，其特征在于:所述高塔與所述降膜吸收器一端的循環水冷系統連通，降膜吸收器的另一端與鹽酸儲罐泵連通，開啟鹽酸儲罐泵，使所述降膜吸收器負壓達到-0.03MPa，使系統保持穩定的負壓狀態，所述四氯化硅儲罐的罐內氮氣壓力 0.2-0.25MPa。
6.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于:所述聚硅酸乙酯粗品在中和釜中進行中和，采用乙醇鈉作為中和劑，中和后導入精餾釜精餾得到160-180°C的餾分，得到預產物聚硅酸乙酯。
7.根據權利要求1所述的制備工藝，其特征在于:將聚硅酸乙酯和水按照體積比1:.0.28比例混合，通過控制冷卻水流量控制精餾釜溫度范圍為40-60°C，然后在40min內慢慢加入酸性催化劑HCL水溶液，然后攪拌，防止水解縮聚過程放熱聚集導致爆沸，繼續反應.1.5h，反應完畢后，控制120°C左右進行精餾，除去乙醇和水分，得到目標產物聚硅酸乙酯S1-40。
【文檔編號】C08G77/02GK103739843SQ201410018619
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】丁建峰, 梁秋鴻, 葛利偉, 楊靜 申請人:江西晨光新材料有限公司