一種低粘度107硅橡膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及粘膠劑領(lǐng)域，具體設(shè)及一種低粘度107娃橡膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在有機(jī)娃系列產(chǎn)品中，α，ω-二徑基聚二甲基硅氧烷（簡(jiǎn)稱(chēng)107娃橡膠）是娃橡 膠中重要產(chǎn)品之一，在許多方面如建筑、涂料、工藝美術(shù)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。特別是 近年來(lái)隨著我國(guó)建筑業(yè)的工業(yè)化、系列化、高層和超高層化、輕質(zhì)化及全視野系統(tǒng)和大型框 架掛板結(jié)構(gòu)的大量采用，對(duì)密封材料的要求越來(lái)越高。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)制備107娃橡膠的具體工藝為：二甲基硅氧烷混和環(huán)體（簡(jiǎn)稱(chēng)DMC)先在 一定的溫度和真空度條件下脫水，升溫至一定溫度后，加入堿性催化劑，開(kāi)環(huán)聚合至一定粘 度，后升溫破壞堿性催化劑，然后將產(chǎn)物進(jìn)行脫低處理。此工藝中間過(guò)程較難控制，控制過(guò) 程存在不穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種反應(yīng)過(guò)程控制簡(jiǎn)單，產(chǎn)品粘度穩(wěn)定的低粘度107娃橡膠 的制備方法，該方法中是采用堿做催化劑，蒸饋水做封端劑。本發(fā)明107娃橡膠的粘度為 2000mPa·S~3000mPa·Sd 陽(yáng)0化]具體的，本發(fā)明低粘度107娃橡膠的制備方法，包括如下步驟：
[0006] A、脫水：在非真空狀態(tài)下，二甲基硅氧烷混和環(huán)體在80°C~100°C的條件下，減壓 脫水0. 5~1. 5小時(shí)；
[0007] B、催化：升溫至100~115 °C時(shí)加入堿性催化劑，繼續(xù)升溫，控制反應(yīng)溫度在 130~160°C，將平衡反應(yīng)時(shí)間控制在0. 5~1. 5小時(shí)； 陽(yáng)00引C、降解：加水降解；
[0009] D、中和：加入中和劑進(jìn)行中和反應(yīng)；
[0010] E、收集饋分：中和反應(yīng)后開(kāi)啟真空，并加熱物料溫度達(dá)到120~195°C(優(yōu)選 190°C)，控制并維持真空度在為-0. 08MPa~-0. 098MPa(優(yōu)選-0. 095MPa~-0. 098MPa)， 收集饋分，直至無(wú)饋分滴出為止。
[0011] 上述技術(shù)方案中，各物料的重量配比為：二甲基硅氧烷混和環(huán)體3500份，堿性催 化劑0.01~0. 07份，蒸饋水3. 4~17份，中和劑的份數(shù)為0. 015~0. 105份；
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選，各物料的重量配比為：二甲基硅氧烷混和環(huán)體3500份、堿性催化劑0. 01~0.07份、蒸饋水7份、中和劑至少與堿性催化劑等摩爾質(zhì)量。
[0013] 上述技術(shù)方案中，堿性催化劑包括：氨氧化鐘、四甲基氨氧化錠、四下基氨氧化憐 或氨氧化鐘的娃醇鹽堿膠、四甲基氨氧化錠的娃醇鹽堿膠、四下基氨氧化憐的娃醇鹽堿膠 中的至少一種。
[0014] 上述技術(shù)方案中，所述的中和劑包括：二氧化碳、娃基憐酸醋、憐酸中的至少一種。
[0015] 上述技術(shù)方案中，反應(yīng)是在帶有攬拌裝置和冷凝裝置的反應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行。
[0016] 上述技術(shù)方案中，步驟B催化時(shí)的平衡反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選控制在0. 5~比。
[0017] 上述技術(shù)方案中，步驟B催化時(shí)的反應(yīng)溫度優(yōu)選為140~160°C。
[0018] 上述技術(shù)方案中，步驟A脫水時(shí)預(yù)先通惰性氣體（優(yōu)選氮?dú)猓┻M(jìn)入反應(yīng)設(shè)備中，并 保證整個(gè)反應(yīng)過(guò)程是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。
[0019] 上述技術(shù)方案中，步驟E收集饋分中，脫低溫度120~190 °C，真空度 為-0. 08MPa~-0. 098MPa，優(yōu)選真空度為-0. 095MPa~-0. 098MPa。發(fā)明人經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 120°C時(shí)，會(huì)有小分子從中蒸發(fā)出，隨著溫度的升高，小分子脫出的越來(lái)越多，當(dāng)溫度達(dá)到 190°C時(shí)，幾乎所有的小分子都能從中脫出，故選擇脫低溫度為120~195°C。
[0020] 本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)點(diǎn)在于，W往的107娃橡膠制備方法是在全部工藝流程中控制 反應(yīng)處于真空狀態(tài)。但是本發(fā)明是在步驟A脫水、步驟B催化、步驟C降解、步驟D中和均 在大氣聯(lián)通的非真空狀態(tài)下反應(yīng)，而僅僅在收集饋分時(shí)控制反應(yīng)體系處于真空狀態(tài)，運(yùn)樣 的好處是通過(guò)上述步驟控制，制備的107娃橡膠產(chǎn)品透明度較高、分子量分布均勻。 陽(yáng)02U 由本發(fā)明方法制備的107娃橡膠的粘度較低，一般為2000~3000mPa·S，透明度 較高，分子量分布較為均勻，分子量范圍36000~40000。目前市場(chǎng)上的低粘度107娃橡膠 多為從有機(jī)娃水解料為原料出發(fā)，制備的產(chǎn)品透明度較低，濁度范圍為7~9,分子量分布 較寬，分子量范圍為18000~58000,不能用于高透明娃酬膠的制備。本發(fā)明是從DMC出發(fā)， 制備的低粘度107娃橡膠產(chǎn)品透明度較高、分子量分布均勻，可W用于高端娃酬膠的生產(chǎn)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)對(duì)上述反應(yīng)條件進(jìn)行有效地控制，可W得到低粘度 107娃橡膠產(chǎn)品，低粘度107娃橡膠產(chǎn)品在目前電子工業(yè)和航空及軍事工業(yè)中具有廣泛的 用途和較高的市場(chǎng)價(jià)值，該發(fā)明從易得原料DMC出發(fā)，采用堿催化合成原理，為低粘度107 娃橡膠制備提供了一種新的控制工藝及方法，制備工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物粘度穩(wěn)定，收率高，能夠 滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下采用篩選試驗(yàn)表明本發(fā)明制備方法的有益效果。
[0024] 在5000ml的四口燒瓶中加入3500g二甲基硅氧烷混合環(huán)體，加熱，同時(shí)進(jìn)行攬拌， 約80°C時(shí)減壓脫水0. 5小時(shí)。繼續(xù)升溫，待溫度升高至100~115°C時(shí)加入催化劑氨氧化 鐘，繼續(xù)升溫，控制反應(yīng)溫度在130~160°C，物料粘度逐漸增長(zhǎng)，將反應(yīng)時(shí)間控制在0. 5~ 1. 5小時(shí)，然后添加蒸饋水進(jìn)行降解，降解結(jié)束后加入憐酸進(jìn)行中和反應(yīng)，中和結(jié)束后開(kāi)啟 真空，加熱至物料溫度達(dá)到190°C、真空度> -0.095MPa，維持此真空度，直至無(wú)饋分滴出為 止。 陽(yáng)0巧]1.反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品的影響
[00%] 環(huán)體中的娃氧鍵理論上在120°CW上就會(huì)被強(qiáng)堿性物質(zhì)斷裂成高分子化合物，而 反應(yīng)速率也會(huì)隨著反應(yīng)溫度的升高呈現(xiàn)上漲的趨勢(shì)，但是過(guò)高的溫度也會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)控制 的難度加大，因此本實(shí)驗(yàn)采用的反應(yīng)溫度控制在130~160°C，選取130°C、135°C、14(rC、 145°C、150°C、155°C、160°C屯個(gè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，催化劑為K0H，用量為0. 05g，聚合時(shí)間 為55min，加水量為7g，降解時(shí)間為比，憐酸加入量為0. 058g，中和時(shí)間為40min，然后進(jìn)行 減壓蒸饋，脫出低分子。得到的數(shù)據(jù)如表1:
[0027] 表1反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品的影響
[0028]
[0029] 由表1可W看出，溫度的升高可W有效地提高反應(yīng)速率，進(jìn)而提高產(chǎn)物的粘度，反 應(yīng)的轉(zhuǎn)化率也隨之提高。但是在實(shí)驗(yàn)中，若溫度過(guò)高，則產(chǎn)品的粘度將變得不受控制，攬拌 也變得比較困難，所W選擇155°C作為反應(yīng)溫度。
[0030] 2、催化劑的加入量對(duì)產(chǎn)品的影響
[0031] 催化劑的加入量對(duì)產(chǎn)品有較大影響。催化劑加入的過(guò)少，催化效果不明顯，若加 入的太多，則影響產(chǎn)品的外觀(guān)及粘度。原料加入量3500g，脫水時(shí)間30min，催化劑用量為 0.Olg~0. 07g，聚合時(shí)間為55min，加水量為7g，降解時(shí)間為比，考察催化劑的用量對(duì)產(chǎn)品 的影響。
[0032] 表2催化劑用量與低粘度107娃橡膠粘度的影響
[0033]
[0034] 從表2可W看出，產(chǎn)物的粘度隨著催化劑的增加而增加，但是催化劑的加入量過(guò) 多時(shí)，對(duì)產(chǎn)物的外觀(guān)有較大影響。因?yàn)樯a(chǎn)的產(chǎn)品須符合國(guó)標(biāo)要求，即產(chǎn)品需為無(wú)色透明液 體，因此選擇的催化劑加入量為0. 〇5邑。
[0035] 3、水的加入量對(duì)產(chǎn)品的影響
[0036] 二甲基硅氧烷混合環(huán)體在催化劑的存在下發(fā)生聚合反應(yīng)，當(dāng)聚合達(dá)到一定時(shí)間 后，需添加水對(duì)產(chǎn)物的粘度進(jìn)行降解，水的添加量直接影響到產(chǎn)物最終的粘度。選擇7種不 同的添加量來(lái)觀(guān)察水對(duì)產(chǎn)物粘度的影響，如表3所示：
[0037] 表3水的加入量對(duì)產(chǎn)品的影響
[0038]
[0039] 由表3可W看出，水的添加量與107娃橡膠的粘度略成反比例函數(shù)，水的添加量 越多，107娃橡膠的粘度越低。運(yùn)是因?yàn)橐粋€(gè)水分子斷開(kāi)一個(gè)娃氧娃鍵，生成兩個(gè)徑基。但 是在降解的條件下，徑基也非常容易縮合成水，所W運(yùn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，最終能生成多少?gòu)?基取決于反應(yīng)的條件，當(dāng)水量多時(shí)，容易生成徑基，所W要盡量保證液相里有足夠的水。但 是隨著水的添加量不斷的增多，產(chǎn)品的粘度雖曾下降趨勢(shì)，但是體系出現(xiàn)渾濁，產(chǎn)品的濁度 也隨之下降。因此本實(shí)驗(yàn)選擇的水的添加量為7g。本實(shí)驗(yàn)6和7所做樣品，粘度分別為 1700mPa·S和1050mPa·S，但是產(chǎn)品外觀(guān)卻有些渾濁，非無(wú)色透明粘稠液體，不符合指標(biāo)要 求。
[0040] 4、反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響
[0041] 反應(yīng)時(shí)間的范圍在30~60min，每隔5分鐘作為一個(gè)試驗(yàn)研究點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)條件：原料 加入量3500g，脫水時(shí)間30min，催化劑用量為0. 05g，加水量為7g，降解時(shí)間為比，憐酸加入 量為0. 058g，中和時(shí)間為40min，然后進(jìn)行減壓蒸饋，脫出低分子。得到結(jié)果如表4 :
[0042] 表4反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品粘度的影響
[0043]
[0044] 從表4可W看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品的粘度會(huì)隨之增大，但是當(dāng)粘度過(guò)大時(shí)， 產(chǎn)品之后的降解會(huì)隨之出現(xiàn)問(wèn)題，因此選擇產(chǎn)品的聚合時(shí)間是55min。 W45] 本發(fā)明研究了 2000mPa·S~3000mPa·S粘度的107娃橡膠的制備過(guò)程，并重點(diǎn) 研究了各反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)品的影響。通過(guò)考察各反應(yīng)條件及調(diào)整制備工藝，制備了低粘度的 107