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

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

 

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) .