ΑΩ硅氧烷二醇的制法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN90105777.0

申请日:

1990.03.02

公开号:

CN1044100A

公开日:

1990.07.25

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||授权|||审定||||||公开

IPC分类号:

C07F7/08

主分类号:

C07F7/08

申请人:

化工部晨光化工研究院二分厂

发明人:

王伟良; 黄惠君; 王彩娣; 肖吉峰

地址:

四川省富顺县

优先权:

专利代理机构:

中国科学院成都专利事务所

代理人:

王一璐

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内容摘要

本发明是一种制取低分子量α、ω硅氧烷二醇的方法,以烷氧基硅烷(通式为(RO)2SiR′R″,其中R为Me,Et,R′,R″分别为H,Me,Et,Ph,Vi等)为原料,以酸(如草酸、盐酸、磷酸或醋酸等)为催化剂,在过量水中,低于50℃温度下进行两次水解,每次反应时间1~2分钟,产物平均聚合度2~10,羟基含量1~14%,残留烷氧基极少(0.2%以下)或无。特别适宜作硅橡胶结构化控制剂,还用作隔离纸涂层,脱模剂和室温硫化硅橡胶。本方法工艺简单,聚合度易控制,能耗小。

权利要求书

1: 一种由烷氧基硅烷与水在催化剂存在下水解制取α、ω硅氧烷二醇的方法,其特征在于: (1)烷氧基硅烷通式为(RO)nSiR′R″,式中R为Me,Et;R′、R″分别为H,Me,Et,ph,Vi等,n=2。 (2)烷氧基硅氧烷与水以1∶3~20(摩尔比)之比混合,加酸催化剂0.05~1%(基于水量,重量百分数),在低于50℃的温度下搅拌1~20分钟,静置,分去酸水。 (3)有机层加水、酸在与(2)相同条件下,进行第二次水解,分出的有机层加碱中和、干燥。
2: 按照权利要求1所述方法,其特征在于酸催化剂为草酸,磷酸或醋酸。
3: 按照权利要求1所述方法,其特征在于酸催化剂为盐酸。
4: 按照权利要求1或3所述方法,其特征在于盐酸用量为0.1~0.25%(基于水量,重量百分数)。
5: 按照权利要求1或3所述方法,其特征在于烷氧基硅烷与水之比为1∶5~15(摩尔比)。
6: 按照权利要求1,2或3所述方法,其特征在于反应温度为10~40℃。
7: 按照权利要求1,2或3所述方法,其特征在于有机层用NaHCO 3 中和。

说明书


本发明是一种关于α、ω硅氧烷二醇的制备方法,是通过烷氧基硅烷与水在酸催化剂存在下经两次水解制得。由本发明制得的α、ω硅氧烷二醇,分子量低,羟基含量高,特别适宜作硅橡胶的结构化控制剂,还可用作隔离纸涂层,脱模剂及室温硫化硅橡胶等。

    α、ω硅氧烷二醇的通式为HO(SiR′R″O)nH,其中R′,R″分别为Me、Et、Ph、Vi、H,n=2~10。现有技术中α、ω硅氧烷二醇的制法,主要采用以下几种方法:

    (1)氯硅烷水解:通式为RnSiX4-n(其中R为Me,Et,Ph或Vi,X=Cl,n=2~3)的氯硅烷,由于水解时生成大量氯化氢,使水解和缩聚速度难于控制,很难制得分子量很低的α、ω硅氧烷二醇,同时还有大量环体产生。Ger.Offen2,403,303,采用在NH3-NH4Cl溶液中进行水解,可制得SiOH含量22.4%的α、ω硅氧烷二醇,但操作繁复。

    (2)环状硅氧烷开环聚合:可用的环状硅氧烷有六甲基环三硅氧烷(D3)和八甲基环四硅氧烷(D4)等,D3较难制取,通常都以D4为原料,其开环催化剂一般采用强酸如硫酸,酸性白土或强酸型阳离子交换树脂等。Rom.RO 75237采用硫酸为催化剂,反应时间15~135分钟,所得产物分子量在25,000~120,000,产品中残存约10%未反应的环体;USP4,066,680采用酸性白土为催化剂,通过在AC2O和ACOH中回流4小时,先生成中间产物乙酰氧基硅烷,然后加NaHCO3水溶液水解,制得的α、ω硅氧烷二醇平均聚合度6~7,用作硅橡胶结构化控制剂。但此法操作复杂,水解不易彻底。

    (3)烷氧基硅烷水解:一般水解反应用碱作催化剂或不用催化剂,USP2,415,389采用通式为(RO)2SiR′R″(R、R′、R″为低级烷基)的烷氧基硅烷,以少量碱作催化剂,加入较少的水进行水解,制得的硅氧烷二醇,分子量较高。不加催化剂[J.Am,Chem,Soc.,75,2712-14(1953)]烷氧基硅烷水解速度很慢。USP 4,395,563以周期表Ⅱa族金属氧化物(如MgO等)为催化剂,可制得粘度为25.6Cst(20℃),平均聚合度3.4的产物,SiOH含量11.5%。此法反应速度较慢,反应物搅匀后需放置21小时,产物中含未水解的烷氧基1~3%。

    本发明的目的在于提供一种分离操作简便,产品收率高,聚合度易于控制的制取α、ω硅氧烷二醇的方法,制得的产品具有平均分子量低(平均聚合度2~10),羟基含量高(SiOH含量3~15%),未反应的烷氧基含量极少或没有等特点。

    本发明采用烷氧基硅烷为原料,以酸为催化剂,在过量水存在下进行水解,混合物在低于50℃的温度下反应1~20分钟,分去酸水后,有机层中再加入酸和过量水,在相同条件下,进行第二次水解,分去酸水层,有机层加碱中和、干燥、脱色制得α、ω硅氧烷二醇。

    本发明所用的烷氧基硅烷通式为(RO)nSiR′R″,其中R为Me,Et;R′,R″分别为H,Me,Et,Ph,Vi等,n=2。

    烷氧基硅烷水解适用的酸催化剂种类较多,如草酸、磷酸、醋酸、盐酸等,实验证明以盐酸最为适宜,具有用量少,反应速度快,易于控制,价廉等优点。以盐酸作催化剂进行水解,盐酸的用量通常为水用量的0.05~1%(重量),但以0.1~0.25%(重量)为好。

    水的用量需大大超过烷氧基水解的需要量,通常烷氧基硅烷与水之用量比为1∶3~20(摩尔比),以1∶5~15(摩尔比)为佳。烷氧基硅烷水解缩聚反应如下:

    该反应适用的温度范围很宽,反应温度高,水解和缩聚的速度快,产物分子量高,羟基含量低。为得到羟基含量高地产物,反应温度不宜过高,一般不超过50℃,通常以10~40℃为好。

    烷氧基硅烷的水解、缩聚过程是同时进行的。现有技术中,为便于控制,一般都采用反应速度较慢的碱作催化剂,据资料J.Am.Chem.Sec.,76,3408-14(1954)报导,以盐酸为催化剂的硅羟基缩合反应速度比用KOH的快500倍,因此一般认为盐酸作催化剂的反应是很难控制的,特别是欲制得高羟基含量的产物更不容易。本发明采用的方法可以使快速反应得到有效控制,制得的α、ω硅氧烷二醇羟基含量高(3~15%),聚合度低(2-10),需要时还可以提供四甲基二羟基二硅氧烷结晶化合物。

    由于本发明采用盐酸作催化剂,反应速度很快,只需在常温下搅拌1~20分钟,整个反应就能完成。由反应式(1)可以看出,烷氧基硅烷水解是一可逆反应,因此,总有部分烷氧基难于除去。为制得烷氧基含量很低的产品,本发明采用两次水解的方法即经第一次水解后的混合物,静置0.5~2小时,让其分层以后,分去酸水层以除去生成的ROH,然后再加入盐酸和水进行第二次水解反应。这样通过两次水解,几乎可将剩余的烷氧基全部水解掉。据分析,经过两次水解的产品,烷氧基(-OR)残存量在0.2%以下,甚至没有。

    第二次水解的酸和水用量一般与第一次相等,也可适当减少。由于第二次水解后的酸水层中ROH含量较少,因此可用作下一批料的第一次水解,这样可减少α、ω硅氧烷二醇的水溶解损失,提高收率。

    经第二次水解反应后的混合物,放置0.5~1小时后,分去酸水层,有机层中加入适量碱溶液进行中和。可用于中和的碱有NaOH、KOH、NH3、NaHCO3等,但以NaHCO3最为适宜,用苛性碱中和不易控制到正好中性,这样会引起α、ω硅氧烷二醇进一步缩聚,从而降低产品的SiOH含量。中和用碱溶液的浓度以1%左右为宜。中和后分去碱水层,在有机层中加入无水氯化钙进行干燥,滤去干燥剂,必要时可加入产品量0~2%(重量)的活性炭,放置数小时,进行脱色,然后滤去活性炭得到成品。

    由以上结果可以看出,本发明的α、ω硅氧烷二醇制备方法,工艺合理,水解分离操作极其简单,反应速度快,转化彻底,产品收率高,能耗低,原料消耗少,产物的聚合度易于控制。制得的产物平均聚合度为2~10,羟基含量可高达14%(可以按需要进行调节),产物中未反应的烷氧基含量低于0.2%,不含或只含很少量环体,在需要时还可提供四甲基二羟基二硅氧烷的晶体化合物。

    本发明制得的α、ω硅氧烷二醇,由于羟基含量高(可在1~14%调节),烷氧基残留量少(0.2%以下),催化剂能彻底去除,因此产品贮存稳定性好,特别适宜于作硅橡胶的结构化控制剂,还可根据不同的要求,制得适宜于隔离纸涂层,脱模剂和室温硫化硅橡胶等的产品。

    实施例1

    在300立升的搪瓷釜中,加入二甲基二乙氧基硅烷120Kg,水100Kg,盐酸0.556Kg(浓度36%),在35℃下搅拌15分钟,停止搅拌,静置0.5~1小时,分去酸水,有机层中再加入水100Kg,浓度36%的盐酸0.556Kg,在35℃下,搅拌15分钟,静置分层,分出的酸水可用于下一批料的第一次水解,有机层加入无水氯化钙干燥,然后加产物1%的活性炭脱色,得产品43.2Kg。产品羟基含量11.05%,乙氧基含量0.2%以下。

    实施例2

    实验装置,操作同例1,加料量同例1,反应温度45℃,得产品45.1Kg,产品羟基含量9.08%,乙氧基含量0.2%以下。

    实施例3

    反应装置,操作同例1,加二甲基二乙氧基硅烷120Kg,水100Kg,36%的浓酸1.12Kg,反应温度45℃,相同条件水解两次后得产物47.0Kg,产品羟基含量5.25%,乙氧基含量0.2%以下。

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本发明是一种制取低分子量、硅氧烷二醇的方法,以烷氧基硅烷(通式为(RO)2SiRR,其中R为Me,Et,R,R分别为H,Me,Et,Ph,Vi等)为原料,以酸(如草酸、盐酸、磷酸或醋酸等)为催化剂,在过量水中,低于50温度下进行两次水解,每次反应时间12分钟,产物平均聚合度210,羟基含量114,残留烷氧基极少(0.2以下)或无。特别适宜作硅橡胶结构化控制剂,还用作隔离纸涂层,脱模剂和室温硫化硅橡。

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