[发明专利]一种短链羟基硅油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短链羟基硅油的制备方法，属于有机硅下游产品合成领域。

背景技术

短链羟基硅油是羟基封端的聚硅氧烷，其硅氧链接数n＝2～10，粘度一般小于25厘泊。短链羟基硅油主要用途包括：①用作硅橡胶生产的结构控制剂，能简化硅橡胶加工工艺、提高加工性能，并可增加制品透明度；②用作织物、纸张、皮革的防水、柔软和防粘处理剂；③作为白炭黑的抗结构剂；④作为化妆品的生产原料等等。

目前国内制备短链羟基硅油的方法主要包括以下几种：

(1)氯硅烷的水解：以二甲基二氯硅烷为原料进行水解，由于水解时产生大量氯化氢气体，使水解和缩聚反应不易控制，且有一部分会自聚合成环硅氧烷，另一部分生成线型聚硅氧烷且硅氧链节数不均匀，作为结构剂应用不理想，而且产品收率低；

(2)烷氧基硅烷水解：二甲基二氯硅烷的醇解产物在酸性催化剂作用下发生水解，然后用碳酸氢钠溶液中和，再经吸水剂除水、活性炭脱色后即获得硅油产品；但是，此合成方法需要先将二甲基二氯硅烷进行醇解，反应步骤多、反应成本高。

(3)环硅氧烷开环聚合：

主流工艺是以D4为原料、乙酸酐为封端剂，在酸性催化剂(硫酸或酸性白土)作用下，于乙酸酐沸点(125～139℃)以下进行反应；然后，用水迅速洗去酸性催化剂，再中和水解至pH值6～7，即得产品；但是，产品会残余未反应的环体，并且原料乙酸酐价格高，有低毒性质，刺激性气味，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇明火和高热能引起燃烧爆炸，在购买时需要公安局缉毒科办准购证，购买、使用和储存都十分不便。

以D3为原料水解开环时，反应往往需要用到大量极性溶剂比如丙酮、四氢呋喃、乙腈等，而且D3原料价格贵使得制备成本高，无法开展规模化生产。

中国专利CN101880392B公开了一种羟基硅油的制备方法。在溶剂存在下，以醋酸钠作为酰化剂先与二甲基二氯硅烷反应生成二甲基二乙酰氧基硅烷，去除生成物氯化钠和蒸馏回收溶剂后，再将二甲基二乙酰硅烷作为封端剂与环硅氧烷在催化剂作用发生开环聚合反应，聚合产物最后与碳酸钠溶液中和水解脱去乙酰氧基生成目标产物羟基硅油；通过调节二甲基二乙酰硅烷与环硅氧烷质量分数比得到不同粘度羟基硅油。但是，该专利制备工艺复杂，步骤繁多，而且还使用苯、甲苯类有毒溶剂，这些溶剂不仅对操作人员的健康有害，而且其回收处理也增加了工序和成本，有悖绿色环保理念。

综上所述，目前现有的短链羟基硅油制备方法均无法满足工业化规模生产的要求。因此，研发一种新的短链羟基硅油的制备方法是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种短链羟基硅油的制备方法，该制备方法条件温和、不使用有机溶剂、绿色环保，适合规模化生产。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种短链羟基硅油的制备方法，包含以下步骤：

A、酰化

将醋酸或醋酸水溶液滴加入盛有二甲基二氯硅烷的酰化反应器中，控制反应液温度20-40℃；滴加完毕，在此温度下继续酰化反应1～2h；待没有明显的HCl气体逸出时反应结束；

B、中和水解

向步骤A的酰化反应液中滴加碳酸钠溶液，进行中和水解反应，滴加过程控制反应液温度为40～80℃，控制搅拌速度为200～500rpm；滴加直至反应液的最终pH达到5～9，停止滴加；然后继续搅拌0.5～2h，中和水解反应结束；

C、后处理

将水解后的反应液静置分层；下层水相经蒸发后得到固体醋酸钠；上层油相先经水洗，然后通过蒸馏脱除低分子杂质，即得到短链羟基硅油。

本发明的进一步改进在于：所述步骤A中，酰化反应器安装有用以排出酰化反应产物氯化氢气体的冷凝回流装置。

本发明的进一步改进在于：所述步骤A中，二甲基二氯硅烷、醋酸、水的质量份数比为130：40～65：0～9，优选为130：50～62：0～4。

本发明的进一步改进在于：所述步骤B中，用于中和水解的碳酸钠溶液质量浓度为25％，碳酸钠溶液的滴加时间为0.5～2h；中和水解反应终点的反应液pH优选为6～8。

本发明的进一步改进在于：所述步骤C中，蒸馏脱低分子杂质的过程中，蒸馏温度为80～120℃，真空度-0.05MPa～-0.1MPa；经过水洗、蒸馏后的油相，经过活性炭吸附脱除颜色。所述水洗步骤，是指用水洗涤油相1～3次，每次洗涤水量为二甲基二氯硅烷质量的0.4～0.8倍，洗涤温度60～80℃。

本发明的有益效果是：