Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 234

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Олигометилсилоксаны

149

Каталитическую перегруппировку ведут в реакторе 15 — верти­ кальном цилиндрическом аппарате со сферическим днищем и якор­ ной мешалкой. Туда из мерников 14 и 16 подают гексаметилдисилоксан и циклические диметилсилоксаны в количествах, соответству­ ющих заданной степени полимеризации или вязкости целевых про­

дуктов. После загрузки исходных компонентов

включают мешалку

и через люк подают в реактор активированную

глину кил (7—8%

от количества загруженных компонентов). Реактор нагревают паром, подаваемым в рубашку, до 90—95 °С и при этой температуре ведут процесс до установления постоянной вязкости продукта. После этого продукт фильтруют на пресс-фильтре 19.

Если вязкость продукта перегруппировки не отвечает необходимым требо­ ваниям, к нему следует добавить соответствующий компонент (циклические диметилсилоксаны или гексаметилдисилоксан) для доведения вязкости до нужной величины.

Из пресс-фильтра продукт перегруппировки поступает в вакуум-

отгонный куб 18. Отгонка

ведется

при остаточном

давлении 1—

5 мм рт. ст. При этом отгоняются

в основном низковязкие олиго­

метилсилоксаны (вязкость

5—55 ест при 25 °С), а

высоковязкие

жидкости остаются в кубе.

После

охлаждения куба

их собирают

в специальный сборник. После разгонки олигометилсилоксаны очи­ щают активированным углем от остатков кислоты в специальном аппарате при 80—90 °С и после фильтрования подают на расфасовку и маркировку.

Олигометилсилоксаны представляют собой бесцветные или слабо­ желтые жидкости, не имеющие запаха. Плотность их колеблется от 0,90 до 0,98 г/см3 при 20 °С; температура застывания ниже —60 °С. Все они растворимы в бензоле, толуоле, спиртах и хлорированных

углеводородах, а жидкости с вязкостью до 10 ест растворимы

также

в ацетоне и диоксане. Олигометилсилоксаны инертны и

неток­

сичны.

 

Некоторые физико-химические свойства и области применения олигометилсилоксанов (ПМС) приведены в табл. 26. Как видно из таблицы, олигометилсилоксаны ПМС-300 и ПМС-400 могут служить в качестве основы в производстве вазелиновых паст. Наполнителем для технического вазелина может быть аэросил.

Получение вазелина на основе олигометилсилоксанов. Схема получения вазелина приведена на рис. 53. Из эмалированной ем­ кости 2 в реактор-смеситель 3 загружают олигометилсилоксан (ПМС), в рубашку смесителя дают пар (3 am), и жидкость в течение 2—2,5 ч нагревается до 110 °С. Затем из бункера 1 подают необходимое коли­ чество аэросила и перемешивают смесь в течение 15 мин при атмо­ сферном давлении. После этого в смесителе создают вакуум (остаточ­ ное давление 300—350 мм рт. ст.) и продолжают перемешивание еще 20 мин. Затем мешалку останавливают, выдерживают реакцион­ ную смесь еще 2 ч и берут пробу для определения вязкости.



Таблица 26. Основные физико-химические свойства олигометилсилоксанов и области их применения

 

s

 

 

о,

В я з к о с т ь

 

с к

М а р к а

а 5

п р и 2 0 " С ,

 

8 »

ест

 

E d

 

 

Оо

 

 

« о

 

 

И <м

 

Те м п е р а т у ­

ра , °С

вспышки, не ниже

застывания, не выше

О б л а с т и п р и м е н е н и я

ПМС-5

 

4 . 5 - 5,5

115

-60

Высоко-

и

низкотемператур­

 

ные теплоносители

для при­

ПМС-6

0,95

5 . 6 - 6,6

130

-60

боров;

демпфирующие жид­

ПМС-10

0,94

9,0—11,0

170

-60

1 кости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПМС-15

0,95

13,5—16,5

200

-60

Демпфирующая,

амортизаторная,

 

 

 

 

 

гидравлическая и разделитель-

 

 

 

 

 

пая жидкость в приборах; про-

 

 

 

 

 

тивопенная

присадка

в ави-

 

 

 

 

 

важную

ванну

в производстве

 

 

 

 

 

синтетических

волокон

ПМС-20

0,96

18,0-22,0

200

-60

ПМС-25

0,96

22.5- 27,5

200

-60

ПМС-30

 

27.6- 33,0

200

-60

ПМС-40

0,97

36,0—44,0

200

-60

ПМС-60

 

57,0—63,0

300

-60

ПМС-70

 

66,5—73,5

300

-60

ПМС-150

 

142,5-157,5

300

-60

ПМС-50

0,97

45,0-55,0

220

-60

ПМС-100

0,98

95,0—105,0

300

-60

ПМС-200

 

190,0-210,0

300

-60

пмс-зоо

0,98

285,0—315,0

300

-60

ПМС-400

 

380,0—420,0

300

-60

ПМС-500

 

475,0—525,0

300

-60

ПМС-700

 

665,0—735,0

300

-60

ПМС-1000

 

950,0-1050,0

300

-60

Демпфирующие, амортпзаторные, гидравлические и раз­ делительные жидкости в приборах; основы конси­ стентных смазок

Добавки в политуры и в дру­ гие средства бытовой химии; амортизаторпые, гидравли­ ческие и демпфирующие жидкости; добавки в кос­ метические кремы

Основы вазелиновых паст; в виде водной эмульсии — противоадгезионные смазки для различных форм; для обра­ ботки стеклянной тары; ПМС-400 используется так­ же в глазной хирургии и для стерилизации медицин­ ских инструментов

Демпфирующие жидкости

П р и м е ч а н и я .

1) . П о к а з а т е л ь п р е л о м л е н и я njß д л я

в с е х

ж и д к о с т е й к о л е б л е т с я

в п р е д е л а х

1,4000 - 1,4045 .

 

 

 

 

 

2) . К о э ф ф и ц и е н т

 

т е п л о п р о в о д н о с т и

д л я

в с е х ж и д к о с т е й

с о с т а в л я е т

0,082—

0,13 7

ккал/(м-ч-град).

 

 

 

 

 

 

3 ) - У д е л ь н а я

т е п л о е м к о с т ь д л я

в с е х

ж и д к о с т е й в

с р е д н е м р а в н а

0,30 —

0,3 8

ккал/(кг-град).

 

 

 

 

 

 

 


Олигометилсилоксаны

151

Вязкость вазелина определяется по пенеірометру.

До переме­

шивания вязкость должна быть 200—280 усл. ед., а после перемеши­ вания и выдерживания в вакууме — повыситься до 300—320 усл. ед.

Если вязкость вазелина ниже

требуемой, выдерживание в вакууме

и перемешивание продолжают.

При достижении необходимой вяз­

кости вазелин выгружают из смесителя на противни и оставляют

их для стабилизации на 24 ч. После

этого определяют

диэлектриче­

ские показатели

вазелина и расфасовывают продукт.

 

 

Вазелины

 

на основе

олигометилсилоксанов

 

 

должны

удовлетво­

рять следующим

техническим

требованиям:

 

 

 

 

 

 

Внешний

 

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пастообразный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

продукт без

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

механических

Вязкость

 

по пенетрометру,

усл. ед.

 

 

 

 

примесей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до перемешивания

 

 

 

 

 

200—280

 

 

 

после

перемешивания, не более

 

 

 

 

320

 

 

 

pH

водной

вытяжки

 

 

 

 

 

 

 

5,5—7.0

 

 

 

Электрическая

прочность при 50 гц и 20 ± 2 °С,

 

 

 

 

 

 

кв/мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

Удельное

 

объемное

электрическое

сопротив­

 

 

 

 

 

 

ление,

 

ом • см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

20 ± 2 °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 • 101*

 

при

1 5 0 ± 2 ° С

 

 

 

 

 

 

 

1-1012

 

 

 

 

после

 

24

ч при 2 0 ± 2 ° С

и

9 5 ± 2 % - н о й

 

 

 

 

 

 

 

относительной

влажности

 

 

 

 

 

 

1 • 101 2

 

Тангенс

 

угла

 

диэлектрических

потерь

при

 

 

 

 

 

 

10« гц и 20 ± 2 °С

 

 

 

 

 

 

 

0,006

 

 

 

Диэлектрическая

проницаемость

при 106

гц

 

 

 

 

 

 

и

20 ± 2 °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,8

 

 

 

Вазелины на основе олигометилсилоксанов гидрофобны, хими­

чески инертны и обладают хорошими диэлектрическими

 

свойствами,

сравнительно

мало

зависящими

от тем­

Дзросил

 

П

 

М

С

пературы. Эти вазелины

используются

 

 

 

 

 

 

ml

 

для защиты полупроводниковых при­

 

 

 

 

 

боров, в качестве

вспомогательного ма­

It

-1

 

 

териала

в изоляторах

высоковольтных

I

 

 

 

 

и контактных

сетей,

в

электронном,

 

 

to ,11

 

 

 

г

 

радиотехническом

и электрооборудова­

 

 

 

 

нии, как демпферы

в различных

при­

 

 

 

 

борах.

Их

можно

применять

также

 

 

 

 

 

 

 

в качестве разделяющей смазки в

про­

 

 

 

Вазелин

 

 

изводстве пластических

 

масс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как уже указывалось, олигометил­ силоксаны можно получить не только раздельным гидролизом исходных ме­ тилхлорсиланов, но и совместным гид­ ролизом моно- и дисфункциональных

Рис. 53.

Схема

получения

кремнийорганического

вазе­

лина:

 

 

 

1 — б у н к е р ;

2 — емкость;

3 —

р е а к т о р - с м е с и т е л ь ;

4 — м е ш а л к а ;

s — э л е к т р о д в и г а т е л ь .

 


152

Гл. 6. Получение линейных

олигоорганосилоксанов

метилхлорсиланов. Кроме того, для получения высоковязких олигометилсилоксанов в качестве второго компонента можно брать не только диметилдихлорсилан, но и кубовые остатки после разгонки метилхлорсиланов.

Получение олигометилсилоксанов повышенной вязкости .

Совместным гидролизом триметилхлорсилана и кубовых остатков после разгонки метилхлорсиланов с последующей частичной конден­ сацией полученных продуктов можно получить олигометилсилоксаны повышенной вязкости (не менее 1000 ест).

Согидролиз и частичная конденсация протекают по схеме:

2(CH3 )3SiCl + '»CH3 SiR3-„CI„ + (w + l ) H 2 0

_ 2 ( т + 1 ) н с Г

у( C H 3 ) 3 S i O - [ - S i ( C H 3 ) R - 0 - ] m - S i ( C H 3 ) 3

R — С Н з , H и л и ф р а г м е н т м о л е к у л ы ч а с т и ч н о к о н д е н с и р о в а н н о г о п р о д у к т а

В этом процессе частичная конденсация продукта происходит и на стадии гидролиза и на стадии отгонки растворителя.

Исходное сырье: кубовые остатки после разгонки метилхлорсила­ нов (40—55% хлора; не более 3% Диметилдихлорсилана), триметил­ хлорсилан (33—45% хлора) îï толуол — нефтяной или коксохимиче­ ский (не менее-98% фракций 109,5—111 °С).

Процесс производства состоит из двух основных стадий: согидролиза; отгонки растворителя и фильтрования готового продукта. Технологическая схема производства олигометилсилоксанов повы­ шенной вязкости приведена на рис. 54.

Реакционную смесь готовят в смесителе 5 — цилиндрическом ап­ парате с якорной или рамной мешалкой. Кубовые остатки из мер­

ника 1 самотеком

через весовой мерник 4 сливаются в

смеситель;

туда же заливают триметилхлорсилан (14—16% от количества

загру­

женных

кубовых остатков). Во время ввода компонентов

мешалка

в реакторе включена. Затем из мерника 3 в смеситель

загружают

толуол

(примерно

1 объем на 1 объем метилхлорсиланов).

Смесь

перемешивают 15—30 мин и передавливают в мерник-дозатор 6. Согидролиз проводят в эмалированном гидролизере 7 с паро­ водяной рубашкой и мешалкой. В гидролизер сначала заливают тре­ буемое количество воды, а затем из мерника-дозатора 6 под слой воды по сифону подают реакционную смесь со скоростью 100—120 л/ч. Температура в процессе согидролиза не должна быть выше 50—55 °С. Выделяющийся хлористый водород в основном растворяется в воде, имеющейся в аппарате, а избыток его проходит через обратный холо­ дильник 8 и поступает в колонну 9, где поглощается водой. Пары продуктов реакции и воды, унесенные хлористым водородом и скон­ денсировавшиеся в обратном холодильнике, возвращаются в гидро-