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: 240
Скачиваний: 6
|
Олигометилфенилсилоксаны |
|
167 |
|
- |
С Н 3 |
|
С Н 3 |
- |
|
I |
|
1 |
|
НО- - S i - O - -Н + 2ЫОН |
- 2 Н 8 0 - LiO - |
- S i — 0 - — L i |
||
|
I |
|
I |
|
- |
СвН5 |
|
С в Н в |
_ |
Под действием образующихся силанолятов лития при нагрева нии метилфенилциклосилоксаны деполимеризуются с образованием равновесной системы
[ C H 3 ( C e H 5 ) S i O b |
[ C H 3 ( C e H 5 ) S i O L + [CH 3 (C 6 H 5 )SiO] у |
где n = X + у; х равен |
3, а у равен 4. |
При последующем непрерывном отборе метилфенилциклотрисилоксана на ректификационной колонне равновесие целиком сдвигается в сторону образования тримерного цикла.
Перегруппировка смеси гексаметилдисилоксана и метилфенилциклотрисилоксана в присутствии соляной кислоты приводит в ко нечном счете к образованию целевого продукта — олигометилфенилсилоксана со степенью полимеризации п = 3:'
|
|
( C H 3 ) 3 S i - 0 - S i ( C H 3 ) 3 + |
[CH3(C6 H5 )SiO]3 |
|
|
|
|
|
- |
СНз |
|
|
|
|
|
|
I . |
- S i ( C H 3 ) 3 |
|
|
|
|
(CH 3 ) 3 SiO - —Si—0- |
|
|
||
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
_ |
CeH 5 |
|
|
|
|
Исходное |
сырье: триметилхлорсилан |
(32,1—33,2% |
хлора; |
d|° = |
|
= |
0,856—0,859), метилфенилдихлорсилан |
(36,9—37,8% хлора; df = |
||||
= |
1,175—1,182), серная кислота (концентрация не ниже 94%) и гид |
|||||
роокись лития (10%-ный водный раствор). |
|
|
||||
|
Процесс |
производства олигометилфенилсилоксанов |
малой |
поли |
дисперсности состоит из трех основных стадий: гидролиза триметил хлорсилана; гидролиза метилфенилдихлорсилана и деполимериза ции продукта гидролиза; перегруппировки смеси гексаметилдисилоксана и метилфенилциклотрисилоксана. Принципиальная технологи ческая схема производства олигометилфенилсилоксанов малой по лидисперсности приведена на рис. 58.
После подготовки сырья и аппаратуры загружают в гидролизер 4 расчетное количество воды. Включают мешалку и из мерника 1 по дают под слой воды триметилхлорсилан с такой скоростью, чтобы температура в гидролизере не превышала 30 °С. По окончании за грузки триметилхлорсилана перемешивание продолжают 1 ч и вы ключают мешалку. Смесь затем расслаивается. Нижний слой (соля ную кислоту) сливают в сборник 5, а верхний слой — продукт гидро
лиза — поступает |
в аппарат 6 (туда же подается |
серная кислота |
в количестве 15 |
вес. % ) . Смесь перемешивают |
при комнатной |
168 |
Гл. 6. Получение |
линейных |
ѳлигоорганосилоксанов |
температуре в течение 1 ч, |
заливают в аппарат воду для разбавления |
кислоты и расслаивают смесь. Нижний слой сливают, а продукт, оставшийся в аппарате 6, промывают водой, нейтрализуют, сушат и подают на нутч-фильтр 7. Фильтрат поступает в сборник 8 и оттуда в куб 9 для выделения чистого гексаметилдисилоксана. Целевая фракция — гексаметилдисилоксан — отбирается из колонны 10 в при емник 13 при —100 °С, а оттуда поступает в мерник 14.
Рис. 58. Схема производства олигометилфенилсилоксанов малой полидисперс ности:
1,2,3, 14,30 — м е р н и к и ; 4 — г и д р о л и з е р ; |
5, 8, 15,19, |
32, 35 — |
с б о р н и к и ; |
в — н е й т р а л и |
|||||
з а т о р ; 7, зі, 34 — н у т ч - ф и л ь т р ы ; 9, l e , 20, 24 — отгонные |
к у б ы ; ю, |
21, 25 — р е к т и ф и к а |
|||||||
ц и о н н ы е |
к о л о н н ы ; |
11 — |
д е ф л е г м а т о р ; |
12, 17, 22, 26 — |
х о л о д и л ь н и к и ; |
13, 18, 23, 27, |
|||
28, 37 — |
п р и е м н и к и ; |
29 — |
р е а к т о р ; 33 — |
а п п а р а т д л я |
очистки; |
36 — |
в а к у у м н ы й а п п а р а т . |
Затем в гидролизер 4 загружают расчетное количество воды, включают мешалку и из мерника 2 под слой воды подают метилфенил дихлорсилан с такой скоростью, чтобы температура в аппарате не превышала 80 °С. По окончании загрузки метилфенилдихлорсилана
реакционную массу перемешивают в течение |
1 ч и из мерника 3 |
|
заливают в гидролизер толуол для улучшения |
расслаивания реак |
|
ционной массы. Смесь |
перемешивают еще 1 ч, |
после чего нижний |
слой (соляную кислоту) |
сливают в сборник 5, |
а раствор продуктов |
гидролиза в толуоле при повышенной температуре (70—90 °С) про мывают водой до нейтральной реакции.
Нейтральный раствор сливается в сборник 15, а затем в куб 16. Туда же подают расчетное количество 10%-ного раствора гидроокиси
Олигометилфенилсилоксаны |
169 |
лития. Включают паровой обогрев и отгоняют |
толуол — сначала |
при атмосферном давлении, а затем в вакууме. Отгонка заканчивается при прекращении поступления дистиллята в приемник 18, что до стигается примерно при 180 °С и остаточном давлении 40— 60 мм рт. ст. Из приемника толуол передавливают в мерник 3 для повторного использования. Продукты гидролиза метилфенилдихлор силана — метил фенилциклосилоксаны — из куба 16 передавли ваются в сборник 19, а затем в куб 20 для деструкции.
После загрузки метилфенилциклосилоксанов в кубе 20 создают остаточное давление 2—10 мм рт. ст. и включают электрообогрев. Деструкция обычно проводится при 300—350 °С. Продукты деструк ции (низкомолекулярные циклические вещества) отбирают в прием ник 23 со скоростью 6—10 л/ч и далее передавливают в отгонный куб 24. Создают в кубе остаточное давление 2—10 мм рт. ст., вклю чают обогрев и начинают отгонять легкие фракции при 240—260 °С со скоростью 2—3 л/ч, собирая дистиллят в приемник 27. Отгонку легких фракций можно контролировать по коэффициенту преломле ния; отгонка заканчивается при n2ß = 1,5350—1,5360.
Затем начинают отбирать целевую фракцию — метилфенилциклотрисилоксан — в приемник 28 со скоростью 5—10 л/ч; отбор закан чивается при = 1,5420. Метилфенилциклотрисилоксан из прием ника 28 при температуре не ниже 100 °С сливается в реактор 29. Остаток от разгонки, представляющий собой метилфенилциклотетрасилоксан, выгружают из куба 24 в куб 16 для повторного исполь зования или расфасовывают в тару.
Процесс каталитической перегруппировки гексаметилдисилоксана и метилфенилциклотрисилоксана ведут в реакторе 29. В этот аппарат из мерника 14 загружают гексаметилдисилоксан, а из прием
ника |
28 |
— метилфенилциклотрисилоксан. Смесь в реакторе |
переме |
шивают, |
нагревают до 50 °С для растворения циклического |
тримера |
|
и из |
мерника 30 заливают требуемое количество соляной кис |
||
лоты. |
Реакция осуществляется при 45—55 °С; процесс контроли |
руют по показателю преломления и хроматографичееки.
По окончании процесса каталитической перегруппировки реак ционная масса расслаивается. Нижний слой — разбавленный рас твор соляной кислоты — сливают в канализацию, а продукт пере группировки промывают раствором поваренной соли, нейтрализуют
сухой кальцинированной |
содой, фильтруют на нутч-фильтре 31 |
и собирают в сборник 32. |
Оттуда продукты перегруппировки загру |
жают в аппарат 33; в этот же аппарат через люк засыпают сухой ак
тивированный |
уголь. Суспензию в аппарате нагревают |
до 70 °С |
и выдерживают |
при этой температуре несколько часов. |
При отсут |
ствии кислотности в пробе сливают суспензию на нутч-фильтр 34, а фильтрат собирают в сборник 35.
Отгонку продуктов перегруппировки ведут в вакуумном аппара те 36 при остаточном давлении 0,1 мм рт. ст., отбирая легкие
170 |
Гл. 6. Получение |
линейных |
олигоорганосилоксанов |
фракции |
со скоростью примерно 0,5 л/ч. После отделения легких |
||
фракций |
скорость отбора |
следует |
снизить до 0,2 л/ч; при этой ско |
рости собирают промежуточные фракции. Отгонку контролируют по вязкости, показателю преломления и хроматографически. Целевую
фракцию можно отбирать |
со |
скоростью 5—8 л/ч; |
отбор следует |
||
заканчивать при резком |
уменьшении |
количества |
поступающего |
||
дистиллята. |
|
|
|
|
|
Олигометилфенилсилоксаны |
малой |
полидисперсности |
— бесцвет |
||
ные нетоксичные жидкости (т. кип. 95—120 °С при 10~2 |
мм рт. ст.; |
вязкость 17—22 ест при 20 °С). Хорошо растворяются в органиче ских растворителях и не растворяются в воде. Применяются в ка честве рабочих жидкостей в высоковакуумных насосах.
Основные физико-химические свойства и области применения некоторых олигометилфенилсилоксанов приведены в табл. 29.
Таблица 29. Основные физико-химические свойства олигометилфенилсилоксанов и области их применения
В я з к о с т ь М а р к а п р и 50 °С ,
ест
Т е м п е р а т у т а , "С |
|
|
к и п е н и я |
вспышки, нижене |
застывани] |
|
|
О б л а с т и п р и м е н е н и я
ПФМС-1 |
3,6-4,6 |
65-75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(при |
10~2 мм |
|
|
Рабочие |
жидкости для |
|
ПФМС-2/5л |
8,0-13,0 |
рт. ст.) |
|
|
||||
95-120 |
|
|
высоковакуумных на |
|||||
|
|
(при |
Ю - 2 мм |
|
|
сосов (предельное раз |
||
|
|
рт. |
ст.) |
|
|
режение 2 • Ю - 2 мм |
||
ПФМС-3 |
•6,6-9,0 |
94-112 |
— |
— |
рт. ст..) |
|||
|
|
(при Ю - 2 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
рт. ст.) |
|
|
|
|
|
|
ПФМС-4 |
28 |
3*290 |
300 |
—20 Основа |
высокотемператур |
|||
|
(при 100 °С) |
(при 1—3 мм |
|
|
ных |
консистентных сма |
||
|
|
рт. |
ст.) |
|
|
зок; |
смазка для аппа |
|
|
|
|
|
|
|
ратов, |
работающих при |
|
ПФМС-6 |
150 |
Ss=330 |
360 |
+10 |
высоких |
температурах |
||
Основа |
масел и смазок |
|||||||
|
(при 100°С) |
(при |
1—3 мм |
|
|
|
|
|
|
|
рт. |
ст.) |
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . П л о т н о с т ь н о р м и р у е т с я д л я П Ф М С - 4 (1,100 г/см' пр и 20 °С) и дл я П Ф М С - 6 (1,150 г/см' п р и 20 °С) .