一种MQ硅树脂的连续化制备方法与流程

一种mq硅树脂的连续化制备方法
技术领域
1.本发明属于化工领域，具体涉及一种mq硅树脂的连续化制备方法。


背景技术：

2.mq硅树脂的结构是含有四官能度硅氧烷链节(sio
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，q)的有机硅化合物与含有单官能度硅氧烷链节(r3sio
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，m)的有机硅化合物进行共水解-缩聚反应生成的三维球型。因其具有独特的结构和优异的性能，主要用作有机硅压敏胶的表面处理剂及增粘剂、硅橡胶的补强填料、有机硅消泡剂、防粘剂、耐高温涂料、脱模剂等。
3.mq硅树脂常用溶胶-凝胶法来制备，其中m链节的主要原料是六甲基二硅氧烷(mm)或三甲基一氯硅烷，q链节的原料主要是水玻璃(硅酸钠)或正硅酸乙酯(teos)。因q链节原料的不同，主要分为正硅酸乙酯法和水玻璃法。
4.mq硅树脂一般采用间歇法制备，其反应是在搪瓷反应釜中进行，采用滴加法进行反应物的水解-缩聚反应。采用搪瓷搅拌反应釜，因搪瓷搅拌桨的结构单一，体系的混合效果较差，难达到均匀混合要求，生产得到的硅树脂分子量分布较宽，且和硅油的相容性不好。本发明采用微通道反应器进行水解-缩聚反应，可实现mq硅树脂的连续化制备，且可做到均匀混合的效果。目前还没有使用微通道反应器进行mq硅树脂连续化制备的公开文献。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种mq硅树脂的连续化制备方法，使用微通道反应器进行水解-缩合反应，实现mq硅树脂的连续化制备，解决了mq硅树脂制备过程中传质与传热不均的问题，并能改善产品质量，提高生产效率。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种mq硅树脂的连续化制备方法，包括如下步骤：
8.(1)以硅酸酯、封端剂、助溶剂为原料，将硅酸酯、封端剂、助溶剂通过流量泵同时泵送至静态混合器；
9.(2)流经静态混合器后，进入与静态混合器相连的第一块微通道反应器，同时在同一入口泵入稀酸至第一块微通道反应器；
10.(3)通过第一块微通道反应器后，再依次进入其余微通道反应器；
11.(4)物料出反应器后进入已冷却的第一水洗釜中，累积后切换至第二水洗釜；
12.(5)水洗釜中加入溶剂及纯水萃取后分层，除去酸水层后，将油相水洗至中性，酸水进入污水处理；
13.(6)水洗至中性的油相泵送至脱低釜后，保持釜内负压-98kpa～-100kpa，减压脱除溶剂，脱除的溶剂经冷凝器冷却后可进入水洗釜重复使用，脱除溶剂后的mq硅树脂由脱低釜中放出。
14.连续化制备mq硅树脂的流程是原料按比例连续进入微通道反应器，在微通道反应器中进行水解和缩合反应，进而再进入水洗釜，达到一定量后进行分层并水洗，水洗完成后
再进入脱低釜，脱除低分子后出料。
15.静态混合器型号为sv、sx、sh、sl或sk型。
16.优选的，硅酸酯包括正硅酸乙酯或者聚正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯。
17.优选的，封端剂包括甲基双封头或者乙烯基双封头或两者混合物。
18.优选的，助溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、二甲苯或着两种及以上的混合物。
19.优选的，步骤(1)中，硅酸酯、封端剂、助溶剂的比例为100:35-60:10。
20.优选的，稀酸为稀盐酸或稀硫酸。
21.优选的，步骤(3)中，微通道反应器是由若干块微通道反应器串联组合而成。优选4-5块微通道串联组成，微通道个数太少，导致物料停留时间太短，反应不充分，微通道个数太多，成本太高。
22.优选的，第一块微通道的温度为30-70℃。优选30-50℃，需要在物料混合均匀之前，温度不宜过高，否则水解速度过快，容易产生凝胶，堵塞通道，温度过低，水解速度太慢，加长了反应时间。
23.优选的，其余微通道的温度为60-90℃。优选70-80℃，温度过高，导致反应速度过快，封端剂来不及封端，导致凝胶堵塞通道，温度太低，反应速度较慢，反应不充分。
24.优选的，停留时间为0.5-2分钟，通过调节泵头流量(以ml/min进行计算)，控制物料在反应器内的停留时间。停留时间太短，反应不充分，停留时间太长，即物料流量较小，传质传热不充分。
25.由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
26.(1)原料配比一致性好：因为水解会放出大量的热量，为了散热或者保持热量平衡，间歇法主要采用滴加法，这样一来，在滴加完成之前，反应体系中原料配比是不一致的；而连续法就不存在这种情况，是按统一配比进行反应的。
27.(2)传质传热效果好：间歇法制备mq硅树脂，此为非均相反应，分水相和油相，采用搅拌桨进行搅拌，传质传热效果取决于搅拌效果，而且是随着反应釜体积增大，传质传热效果会变差；而连续化制备mq硅树脂本身是微量反应，加上反应器内部通道的湍流作用，传质传热效果会大大改善。
28.(3)反应效率高：间歇法反应时间通常需要3-5小时，而采用微通道的连续法，整个反应过程只有0.5-2分钟。
29.(4)安全性高：微通道反应器反应体积小，反应物料量少，且停留时间短，散热快；而间歇法的反应釜体积大，物料多，散热慢，安全隐患较大。
附图说明
30.下面根据附图对本发明作进一步说明。
31.图1为mq硅树脂的连续化制备方法的流程图。
具体实施方式
32.本发明中微通道反应器通常是由若干块微通道反应器串联组合而成，实施例1-4中，4块反应器串联组成的微通道反应器，其共用一个加热器，并联连接，单个反应器的温度可通过控制与水浴相连的开关来控制，可通过调节泵头流量(以ml/min进行计算)，控制物
料在反应器内的停留时间。
33.实施例1
34.采用4块组合微通道反应器，连续将正硅酸乙酯、甲基双封头、乙醇泵入静态混合器，分别控制流量正硅酸乙酯为40ml/min、甲基封头为20.5ml/min、乙醇为4.5ml/min，同时在第一块微通道反应器泵入稀盐酸，流量为15ml/min，第一块反应器的温度控制在40℃，第二、三、四块反应器的控制控制在70℃，物料从反应器流出，进入第一水洗釜中，达到一定量后，切换进入第二水洗釜，在第一水洗釜中加入一定量的溶剂甲基封端剂及水，搅拌一定时间后，静置分层，除去废水，上层油相水洗至中性后泵至脱低釜，脱除溶剂，脱低釜温度为160℃，溶剂脱除完后，物料从脱低釜底部流出冷却后得到产品。产品取样分析结果：粘度110000mpas(25℃)，mw/mn＝1.3，产率33％。
35.实施例2
36.采用4块组合微通道反应器，连续将正硅酸乙酯、甲基双封头、乙醇泵入静态混合器，分别控制流量正硅酸乙酯为40ml/min、甲基封头为20.5ml/min、乙醇为4.5ml/min，同时在第一块微通道反应器泵入稀盐酸，流量为15ml/min，第一块反应器的温度控制在40℃，第二、三、四块反应器的控制控制在80℃，物料从反应器流出，进入第一水洗釜中，达到一定量后，切换进入第二水洗釜，在第一水洗釜中加入一定量的溶剂甲基封端剂及水，搅拌一定时间后，静置分层，除去废水，上层油相水洗至中性后泵至脱低釜，脱除溶剂，脱低釜温度为160℃，溶剂脱除完后，物料从脱低釜底部流出冷却后得到产品。产品取样分析结果：粘度100000mpas(25℃)，mw/mn＝1.21，产率35％。
37.实施例3
38.采用4块组合微通道反应器，连续将正硅酸乙酯、甲基双封头、乙醇泵入静态混合器，分别控制流量正硅酸乙酯为30ml/min、甲基封头为15.4ml/min、乙醇为3.4ml/min，同时在第一块微通道反应器泵入稀盐酸，流量为11.3ml/min，第一块反应器的温度控制在40℃，第二、三、四块反应器的控制控制在80℃，物料从反应器流出，进入第一水洗釜中，达到一定量后，切换进入第二水洗釜，在第一水洗釜中加入一定量的溶剂甲基封端剂及水，搅拌一定时间后，静置分层，除去废水，上层油相水洗至中性后泵至脱低釜，脱除溶剂，脱低釜温度为160℃，溶剂脱除完后，物料从脱低釜底部流出冷却后得到产品。产品取样分析结果：粘度910000mpas(25℃)，mw/mn＝1.21，产率35％。
39.实施例4
40.采用4块组合微通道反应器，连续将正硅酸乙酯、甲基双封头、乙烯基双封头、乙醇泵入静态混合器，分别控制流量正硅酸乙酯为40ml/min、甲基封头为16ml/min、乙烯基双封头为4.5ml/min，乙醇为4.5ml/min，同时在第一块微通道反应器泵入稀盐酸，流量为15ml/min，第一块反应器的温度控制在40℃，第二、三、四块反应器的控制控制在80℃，物料从反应器流出，进入第一水洗釜中，达到一定量后，切换进入第二水洗釜，在第一水洗釜中加入一定量的溶剂甲基封端剂及水，搅拌一定时间后，静置分层，除去废水，上层油相洗至中性后泵至脱低釜，脱除溶剂，脱低釜温度为160℃，溶剂脱除完后，物料从脱低釜底部流出冷却后得到产品。产品取样分析结果：粘度102000mpas(25℃)，mw/mn＝1.25，乙烯基含量为3.2％，产率35％。
41.对比例1
42.将800ml正硅酸乙酯、320ml甲基双封头、90ml乙烯基双封头、90ml乙醇加入到2l的三口烧瓶中，搅拌均匀并用冷水浴冷却后，用滴液漏斗将300ml稀盐酸滴加到三口瓶中，维持温度在40℃以内，稀盐酸滴加完成后，反应3小时后加入一定量的溶剂甲基封端剂及水，搅拌一定时间后，静置分层，除去废水，上层油相洗至中性后脱除溶剂后得到产品。产品取样分析结果：粘度85000mpas(25℃)，mw/mn＝1.5，乙烯基含量为3.1％，产率35％。
43.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以硅酸酯、封端剂、助溶剂为原料，将硅酸酯、封端剂、助溶剂通过流量泵同时泵送至静态混合器；(2)流经静态混合器后，进入与静态混合器相连的第一块微通道反应器，同时在同一入口泵入稀酸至第一块微通道反应器；(3)通过第一块微通道反应器后，再依次进入其余微通道反应器；(4)物料出反应器后进入已冷却的第一水洗釜中，累积后切换至第二水洗釜；(5)水洗釜中加入溶剂及纯水萃取后分层，除去酸水层后，将油相水洗至中性，酸水进入污水处理；(6)水洗至中性的油相泵送至脱低釜后，保持釜内负压-98kpa～-100kpa，减压脱除溶剂，脱除的溶剂经冷凝器冷却后可进入水洗釜重复使用，脱除溶剂后的mq硅树脂由脱低釜中放出。2.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：硅酸酯包括正硅酸乙酯或者聚正硅酸乙酯或者正硅酸甲酯。3.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：封端剂包括甲基双封头或者乙烯基双封头或两者混合物。4.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：助溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、二甲苯或着两种及以上的混合物。5.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：步骤(1)中，硅酸酯、封端剂、助溶剂的比例为100:35-60:10。6.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：稀酸为稀盐酸或稀硫酸。7.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：步骤(3)中，微通道反应器是由若干块微通道反应器串联组合而成。8.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：第一块微通道的温度为30-70℃。9.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：其余微通道的温度为60-90℃。10.根据权利要求1一种mq硅树脂的连续化制备方法，其特征在于：停留时间为0.5-2分钟，通过调节泵头流量，控制物料在反应器内的停留时间。

技术总结
本发明公开了一种MQ硅树脂的连续化制备方法，MQ硅树脂的连续化制备方法是采用微通道反应器进行的水解-缩聚反应，旨在解决水解-缩聚反应传质与传热的不均，并实现MQ硅树脂的连续化制备，提高生产效率，且兼顾了生产安全性。且兼顾了生产安全性。且兼顾了生产安全性。


技术研发人员：李彦民 陶武平 刘文郁
受保护的技术使用者：浙江森日有机硅材料有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/9/20