《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》是藍星化工新材料股份有限公司江西星火有機矽廠於2013年12月27日申請的專利，該專利的公布號為CN103665381A，授權公布日為2014年3月26日，發明人是廖桂根、肖贛湘、阮維新、黃素梅、龔佑喜。
《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》涉及一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法。該方法是採用採用粘度為30～50CS、環體含量為20～30%的二甲水解物為封端劑，二甲基環矽氧烷（DMC）為原料，以矽醇鉀為催化劑，催化劑用量為10～50ppm，在溫度120～170℃下合成粘度為10000～600000CS的羥基封端聚二甲基矽氧烷。該羥基封端聚二甲基矽氧烷可用於配製電氣、電子裝置用膠粘劑、灌封料、密封劑等。該發明製備過程簡單，粘度控制準確；聚合時間短，生產效率高；產物分子量分布窄。
2020年7月14日，《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法
- 申請人：藍星化工新材料股份有限公司江西星火有機矽廠
- 申請日：2013年12月27日
- 申請號：2013107342575
- 公布號：CN103665381A
- 公布日：2014年3月26日
- 發明人：廖桂根、肖贛湘、阮維新、黃素梅、龔佑喜
- 地址：江西省九江市永修縣楊家嶺
- Int. Cl.：C08G77/16(2006.01)I、C08G77/08(2006.01)I、C08G77/34(2006.01)I
- 代理機構：南昌新天下專利商標代理有限公司
- 代理人：施秀瑾
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
羥基封端聚二甲基矽氧烷（107 矽橡膠）是以羥基封端的直鏈型活性聚矽氧烷，能夠製成高摩爾質量的線型或交聯型聚矽氧烷。是製備室溫硫化矽橡膠等的基礎原料。在電子元器件和組合鍵的粘結密封、防潮防震和絕緣材料方面有廣泛的用途，隨著高層建築的大量增加，107 矽橡膠作為建築密封膠的原料需求量也大大增加。
文獻中介紹製備常規的羥基封端聚二甲基矽氧烷方法有：一般以二甲基矽氧烷環體鹼性催化聚合後再加水降解為主，但是產品存在分子量分布較寬的問題， 使得二羥基聚二甲基矽氧烷的後續加工和使用性能如：硬度，韌性，拉伸強度，撕裂性能，粘結力，硫化時間等並不盡如人意。還有用粘度為50～150cs的羥基封端聚二甲基矽氧烷線性體線上形氯化磷腈催化劑下縮聚製得。
CN200510068144.1提供一種催化合成α，ω －二羥基聚二甲基矽氧烷的方法，在常壓下，以甲基環矽氧烷為原料，採用氫氧化鉀作催化劑，用水汽法合成α、ω －二羥基聚二甲基矽氧烷，以矽基磷酸酯為中和劑中和聚合產物，再脫除中和產物中的低分子及未反應的環體，製得粘度5～80帕·秒的α，ω －二羥基聚二甲基矽氧烷，但粘度控制不準確。CN101210074A提供一種生產α，ω －二羥基聚二甲基矽氧烷的方法，所述的方法是：二甲基環矽氧烷與鹼性催化劑發生共聚反應，待粘度達500～550帕·秒後，將霧化水噴灑於聚合產物表面使之發生降解反應，脫低沸物2～3小時。此種降解方法具有使生產的α，ω －二羥基聚二甲基矽氧烷分子量分布均勻、收率高等特點，但粘度控制不準確。
發明內容
專利目的
《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》提出了一種反應條件溫和、反應工藝簡單、粘度控制準確的羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法。
技術方案
《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》是通過如下技術方案實現的：
一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和40～400份粘度為30～50cs、環體含量為20～30%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至90～150℃時加入矽醇鉀催化劑，並在120～170℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。
所述的二甲基二氯矽烷水解物由浙江省開化合成材料有限公司提供。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的10～50ppm，優選為10～20ppm。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，羥基封端聚二甲基矽氧烷的黏度可控制在10000～600000cs。
該方法通過加入定量的水解物作為封端劑，使得反應時間縮短了，使得粘度控制準確，實驗室重複性好。
改善效果
1）使用水解物作為封端劑，縮短了反應時間；
2）使用水解物作為封端劑，使得粘度控制準確，產品粘度範圍控制在2%以內；
3）反應一次即可完成，生產工藝簡單。
技術領域
《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》涉及一種化合物的合成方法，尤其涉及一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法。
權利要求
1.一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，其特徵在於：具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份二甲基環矽氧烷和40～400份二甲基二氯矽烷水解物加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫後加入矽醇鉀催化劑，並在120～170℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。
2.一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，其特徵在於：具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和40～400份粘度為30～50cs、環體含量為20～30%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至90～150℃時加入矽醇鉀催化劑，並在120～170℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷；所述的催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的10～50ppm。
3.如權利要求2所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，其特徵在於：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和240份粘度為40cs、環體含量為25%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至120℃時加入矽醇鉀催化劑，並在150℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。
4.如權利要求2或3所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，其特徵在於：羥基封端聚二甲基矽氧烷的黏度可控制在10000～600000CS。
實施方式
實施例1：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和40份粘度為30cs、環體含量為30%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至90℃時加入矽醇鉀催化劑，並在120℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。記錄羥基封端聚二甲基矽氧烷25℃時的粘度、收率、粘度偏差、反應時間和分子量分布值。
所述的二甲基二氯矽烷水解物由浙江省開化合成材料有限公司提供。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的10ppm。
實施例2：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和400份粘度為50cs、環體含量為20%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至150℃時加入矽醇鉀催化劑，並在170℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。記錄羥基封端聚二甲基矽氧烷25℃時的粘度、收率、粘度偏差、反應時間和分子量分布值。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的50ppm。其餘同實施例1。
實施例3：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和240份粘度為40cs、環體含量為25%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至120℃時加入矽醇鉀催化劑，並在150℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。記錄羥基封端聚二甲基矽氧烷25℃時的粘度、收率、粘度偏差、反應時間和分子量分布值。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的20ppm。其餘同實施例1。
實施例4：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和30份粘度為20cs、環體含量為40%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至80℃時加入矽醇鉀催化劑，並在110℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。記錄羥基封端聚二甲基矽氧烷25℃時的粘度、收率、粘度偏差、反應時間和分子量分布值。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的8ppm。其餘同實施例1。
實施例5：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和420份粘度為60cs、環體含量為15%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至160℃時加入矽醇鉀催化劑，並在180℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。記錄羥基封端聚二甲基矽氧烷25℃時的粘度、收率、粘度偏差、反應時間和分子量分布值。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的60ppm。其餘同實施例1。
實施例6：一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法，具體步驟包括：按以下重量配比：將4000份DMC（二甲基環矽氧烷）和120份粘度為20cs、環體含量為40%的二甲水解物（二甲基二氯矽烷水解物）加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，升溫至80℃時加入矽醇鉀催化劑，並在180℃下平衡反應2小時，直接加入與催化劑同樣質量的磷酸或其矽醇鹽酸膠進行中和，繼續攪拌1小時，在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，即得羥基封端聚二甲基矽氧烷。記錄羥基封端聚二甲基矽氧烷25℃時的粘度、收率、粘度偏差、反應時間和分子量分布值。
所述的一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法中，催化劑為矽醇鉀，用量為總投料量的20ppm。其餘同實施例1。
對比例1
CN 102558563的中國專利公開了一種高粘度107矽橡膠的製備方法，按以下重量配比：將300份DMC加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，在60℃，2千帕下脫水20分鐘，消除真空，升溫至110℃時加入25ppm四丁基氫氧化磷矽醇鹽鹼膠催化劑，在此溫度下反應2.5小時，加0.07份水降解，3小時後升溫分解鹼性催化劑，然後在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，得粘度（25℃） 46萬cs、無色透明高粘度的107矽橡膠，收率63.7%，粘度偏差為10%，總反應時間為5.5小時，分子量分布值為2.24。
對比例2
一種107矽橡膠的製備方法，按以下重量配比：將300份DMC加入裝有攪拌器、溫度計及冷凝回流管的反應器皿中，開啟攪拌，在60℃，2千帕下脫水20分鐘，消除真空，升溫至120℃時加入15ppm氫氧化鉀催化劑，並在150℃下反應1小時，加入0.09份水降解，5小時後加15ppm磷酸進行中和，然後在1千帕 /180℃下脫至無餾出物為止，得粘度（25℃） 10萬cs、無色透明的107矽橡膠，收率73.7%，粘度偏差為25%，總反應時間為6小時，分子量分布值為2.18。通過加入粘度為1萬cs的107膠可拼混得到粘度為8萬cs的107矽橡膠。
將實施例1-6和對比例1-2製得的羥基封端聚二甲基矽氧烷的各種產品參數進行了比較，結果見表1。
表1 羥基封端聚二甲基矽氧烷的各種產品參數
註：粘度偏差越小說明粘度控制越準確。
從表1可以看出，實施例1-3（各項技術參數均在《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》的技術方案內）製得的羥基封端聚二甲基矽氧烷收率、粘度偏差、分子量分布值、反應時間均優於其他的實施例和對比例，說明《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》製得的羥基封端聚二甲基矽氧烷具有分子量分布均勻、收率高、粘度控制準確、反應時間短的優點。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種羥基封端聚二甲基矽氧烷的合成方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
