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
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-