[发明专利]一种聚二甲基硅二醇的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化学领域，特别涉及一种聚二甲基硅二醇的合成方法。

背景技术

聚二甲基硅二醇由硅烷醇基封端的线性聚硅氧烷，聚合度为6－9。主要用作：甲基乙烯基硅橡胶的抗结构化控制剂；棉、丝绸、化纤等织物的整理剂；人造革助剥离形剂等。目前国内外主要工艺采用醋酐法，即用甲基环硅氧烷和醋酐发生酸催化开环聚合反应，而后水解并用再用碳酸氢钠或碳酸钠进行回流碱洗反应中和醋酸根。这种生产方法在碱洗过程中，会产生大量含盐、VOC废水，需外排，造成环境污染。

发明内容

本发明提供一种聚二甲基硅二醇的合成方法，该方法核心是运用salen催化剂水解动力学拆分反应取代了酸碱催化水解反应，反应在中性条件下进行，无需中和，从根本上消除了污染源，真正实现了绿色化清洁生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种聚二甲基硅二醇的合成方法，该合成方法是将六甲基环三硅氧烷、水、醇和助溶剂混合，再加入负载型手性催化剂和相转移催化剂，充分混合使所有物料形成互溶均相，使合成反应充分进行得到聚二甲基硅二醇产品。六甲基环三硅氧烷、水和醇的用量根据产品的聚合度要求来定，其具体配比可根据反应式来选择和调节。本反应机理较复杂，根据研究，醇解和水解的过程简单说一下:在催化剂作用下，六甲基环三硅氧烷首先与醇发生反应，开环醇解，生成烷氧基封端的线性聚硅氧烷，而后烷氧基又与水发生水解反应，生成羟基封端的线性聚硅氧烷和醇，醇又回到了反应物料体系中。从表面上看，醇在反应前后总质量几乎不变，实际上在反应过程中生成中间体，是不可或缺的，醇宜选用甲醇、乙醇等低价醇类；助溶剂促进反应体系的相容性，有利于合成反应的进行。本方法绿色环保、零废水及副反应废液排放，在确保产品品质的前提下，真正实现了绿色化清洁生产。

优选的，所述负载型手性催化剂的催化活性组分为salen催化剂，负载型手性催化剂的用量以催化活性组分的重量计为25-30PPM。相转移催化剂的用量为25-30PPM。这里负载型手性催化剂和相转移催化剂的用量是以在六甲基环三硅氧烷、水、醇和助溶剂的混合体系中的质量浓度来计算的。salen催化剂可从市场购得。

优选的，该方法包含第一步合成反应，是将以重量份计的原料：六甲基环三硅氧烷120-145份、水105-120份、醇18-24份和助溶剂24-36份投入微波超声联合反应器系统中，加入负载型手性催化剂和相转移催化剂，充分混合使所有物料形成互溶均相，合成反应时间36-38h。

优选的，在合成反应过程中控制超声波频率范围为25-40KHz，微波频率范围为2000-2500MHz，控制反应温度不超过64℃。

优选的，所述的聚二甲基硅二醇的合成方法，具体包含如下步骤：

第一步为合成反应，将以重量份计的原料：六甲基环三硅氧烷120-145份、水105-120份、醇18-24份和助溶剂24-36份投入微波超声联合反应器系统中，加入负载型手性催化剂和相转移催化剂，充分混合使所有物料形成互溶均相，合成反应时间36-38h；

第二步为分馏层析，向第一步反应完成物料加入24-36份水，补充水的目的是平衡产品体系油水密度比例，使油水两相更好的分层分离；然后升温进行减压精馏，反应釜内温度控制在79-81℃，压力0.06-0.07MPa，精馏柱顶温度控制在66-67℃，回流量3-3.5m³/h；并将蒸馏剩余物进行保温静置分层2-3h，分除下层水后得到的油层即为聚二甲基硅二醇粗品；

第三步，聚二甲基硅二醇粗品按质量比加入0.5-1‰活性炭，在温度80-85℃下搅拌2-2.5h，而后采用精密过滤器进行过滤，即得到聚二甲基硅二醇产品。

本发明提供一种聚二甲基硅二醇的合成方法，本方法以六甲基环三硅氧烷为主要原料，运用salen催化剂进行水解动力学拆分反应，采用负载型手性催化剂（salen催化剂），与相转移催化相结合的双催化体系和微波超声波协同等技术，大大提高了反应收率和选择性，降低了能耗。由于采用了salen催化剂，彻底摒除了醋酐法等运用酸碱催化开环水解的工艺，全部反应过程无需酸碱催化，完全在中性条件下进行。产品提纯分离后剩余的水液亦无需中和，不外排，而是作为原料重复循环使用，从而实现了零废水及副反应废液排放，不需要进行污染物末端治理，真正实现了绿色化清洁生产，为国内外首创，其工艺流程如图1所示。