专利名称：一种超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子材料的工业化生产工艺，具体涉及的是一种超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺。
背景技术：
聚二甲基硅烷是一种主链由硅原子组成的高分子材料。由于Si的低电负性并具有3d空轨道，因此，电子可沿着Si — Si主链广泛离域，同时它还含有丰富的Si-H键，从而使聚二甲基硅烷在光电导、发光二极管、非线性光学材料以及SiC陶瓷制备和功能材料方面均具有非常好的应用前景。聚二甲基硅烷作为一种新型功能高分子材料，对其进行研究不论是理论上还是实践上都有重要的意义，聚二甲基硅烷化学已成为有机硅领域中的一个热点，对它的研究十分活跃。随着研究的不断深入，聚二甲基硅烷有望在许多领域里得到更为广泛的应用。目前聚二甲基娃烧的合成方法有Wurtz法、超声波法等。其中Wurtz偶联法合成聚硅烷是一种最早也是最常用的合成聚硅烷的方法，合成出的聚硅烷性能稳定，同时Wurtz法具有方法简单、可操作性强等优点；但因该方法反应剧烈，放出大量的热，不易控制，因此合成规模很小，一般每次合成产量只有10 g^l5 g,收率只有50%左右，不适用于工业化成产。
发明内容
为了克服上述技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种一次性合成产量大、收率高的超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷的工业化生产新工艺。本发明的技术方案是一种超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，采用Wurtz法合成，其特征在于包括以下具体工艺步骤1、先将所用溶剂二甲苯用无水氯化钙除水，使其含水量降至5ppm以下；2、在变频耙式反应器中加入二甲苯，再放入金属钠，加热至110°C，待钠熔化后启动高速搅拌桨将其打成“钠砂”，回流24小时使溶剂充分干燥，并除去有害杂质；3、在惰性气体保护下往变频耙式反应器中加入经过精制的二甲基二氯硅烷进行反应，并开启反应器体外的多级冷却循环系统，反应物由灰色转为紫色，反应24小时后，继续冷却；4、加入乙醇及水，中止反应，靜置分层后，将有机层转移到反应釜中，用水洗至中性，离心除去不溶物；5、最后用四氢呋喃及甲醇溶解沉淀，过滤后蒸除溶剂，纯制得聚二甲基硅烷。所述变频耙式反应器采用搪瓷材质，即将含高纯二氧化硅的玻璃经高温灼烧而牢固地密着于钢制容器的内表面所形成的复合材料。所述变频耙式反应器内径为2180mm，高度为1940mm，反应器的搅拌桨为耙式搅拌，并采用变频控制且调节搅拌桨的速率和方向。耙式搅拌桨内径变大，高度降低增大了反应面积，使搅拌更为均匀，反应更为充分彻底，及时带走反应产生的热量。所述精制的二甲基二氯硅烷是指对二甲基二氯硅烷预先进行二次精馏，精馏过程采用分馏塔，以提高二甲基二氯硅烷的纯度和降低其含氧量。所述体外多级冷却循环系统冷却的具体实现方式为三级冷却，即先在循环系统中通入导热油，将反应物料的热量快速转移，使得反应器内的温度大幅度降低，完成一级冷却；在导热油对反应物料冷却的同时，采用循环水逆向对导热油进行冷却，可以使导热油循环使用，发挥最大效用，完成二级冷却；最后第三级冷却器中通入循环水，再次降低经过导热油冷却的反应物料。经过三级冷却，控制反应中产生的热量，保障工业生产的安全顺利进行。本发明的优点该工艺中采用先将反应所需溶剂进行干燥、预先对二甲基二氯硅烷进行二次精馏以提高其纯度、厂房安装温湿度控制器保证环境湿度在40%以下等工艺步骤，使得生产出来的聚二甲基硅烷的含氧量降到最低(仅为1%。)，达到发达国家的产品性能，因而能制备出更合格的碳化硅陶瓷纤维；2、采用了体外多级冷却循环系统，及时排走了Wurtz合成法放出的热，保障工业生产的安全顺利进行；3、反应器具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点，是一种优良的耐腐蚀设备，完全满足Wurtz法的要求，实现了 Wurtz偶联法合成聚二甲基硅烷的工业化应用。
图I为本发明的工艺流程图。图2为本发明所述变频耙式反应器的结构示意图。
具体实施例方式现结合附图，对本发明的技术内容进行进一步描述。如图I所示，超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，采用Wurtz法合成1、先将所用溶剂二甲苯用无水氯化钙除水，使其含水量降至5ppm以下；2、在变频耙式反应器中加入除水后的二甲苯1000公斤，再放入金属钠300公斤，加热至110°C，待钠熔化后启动高速搅拌桨将其打成“钠砂”，回流24小时使溶剂充分干燥，并除去有害杂质；3、在惰性气体保护下往变频耙式反应器中再加入经过预先精制的二甲基二氯硅烷进行反应，并开启体外多级冷却循环系统，反应物由灰色转为紫色，反应24小时后，继续冷却，其中二甲基二氯硅烷需要预先进行二次精馏，精馏过程采用分馏塔，以提高二甲基二氯硅烷的纯度和降低其含氧量；4、加入乙醇及水中止反应，靜置分层，将有机层转移到反应釜中，用水洗至中性，离心除去不溶物；5、最后用四氢呋喃及甲醇溶解沉淀，过滤后蒸除溶剂，纯制得聚二甲基硅烷300公斤。体外多级冷却循环系统冷却的具体实现方式为三级冷却，即先在循环系统中通入导热油，将反应物料的热量快速转移，使得反应器内的温度大幅度降低；在导热油对反应物料冷却的同时，采用循环水逆向对导热油进行冷却，可以使导热油循环使用，发挥最大效用；最后第三级冷却器中通入循环水，再次降低经过导热油冷却的反应物料。经过三级冷却，控制反应中产生的热量，保障工业生产的安全顺利进行。整个生产厂房安装温湿度控制器，对生产运行进行实时监测，保证生产环境湿度在40%以下。如图2所示，变频耙式反应器I采用搪瓷材质，即将含高纯二氧化硅的玻璃经高温灼烧而牢固地密着于钢制容器的内表面所形成的复合材料。变频耙式反应器I内径为2180mm，高度为1940mm，同时将原来的反应器桨式搅拌改为耙式搅拌桨2，采用变频控制，可以调节耙式搅拌桨2的速率和方向。耙式搅拌桨2内径变大，高度降低增大了反应面积，使搅拌更为均匀，反应更为充分彻底，及时带走反应产生的热量。变频耙式反应器I底部改造为锥体，便于冷却循环系统中循环泵的安装，可以使冷却系统发挥最优的效果，同时这样的结构也可以避免放料时存在死角问题，对生产安全也是一种保障。
权利要求
1.一种超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，采用WurtZ法合成，其特征在于包括以下具体工艺步骤(1)、先将所用溶剂二甲苯用无水氯化钙除水，使其含水量降至5ppm以下；(2)、在变频耙式反应器中加入除水后的二甲苯，再放入金属钠，加热至110°C，待钠熔化后启动高速搅拌桨将其打成“钠砂”，回流24小时使溶剂充分干燥，并除去有害杂质；(3)、在惰性气体保护下往变频耙式反应器中再加入经过精制的二甲基二氯硅烷进行反应，并开启反应器体外的多级冷却循环系统，反应物由灰色转为紫色，反应24小时后，继续冷却；(4)、加入乙醇及水，中止反应，靜置分层后，将有机层转移到反应釜中，用水洗至中性，离心除去不溶物；(5)、最后用四氢呋喃及甲醇溶解沉淀，过滤后蒸除溶剂，纯制得聚二甲基硅烷。
2.根据权利要求I所述的超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，其特征在于所述变频耙式反应器采用搪瓷材质，即将含高纯二氧化硅的玻璃经高温灼烧而牢固地密着于钢制容器的内表面所形成的复合材料。
3.根据权利要求2所述的超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，其特征在于所述变频耙式反应器内径为2180mm，高度为1940mm，反应器的搅拌桨为耙式搅拌桨，并采用变频控制且调节搅拌桨的速率和方向。
4.根据权利要求I或3所述的超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，其特征在于所述精制的二甲基二氯硅烷是指对二甲基二氯硅烷预先进行二次精馏，精馏过程采用分馏塔。
5.根据权利要求4所述的超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，其特征在于所述体外多级冷却循环系统冷却的具体实现方式为三级冷却，即先在循环系统中通入导热油，将反应物料的热量快速转移，使得反应器内的温度大幅度降低，完成一级冷却；在导热油对反应物料冷却的同时，采用循环水逆向对导热油进行冷却，可以使导热油循环使用，发挥最大效用，完成二级冷却；最后第三级冷却器中通入循环水，再次降低经过导热油冷却的反应物料。
全文摘要
一种超低氧窄分子量分布聚二甲基硅烷工业化生产新工艺，采用Wurtz法合成，该工艺中采用先将反应所需溶剂进行干燥、预先对二甲基二氯硅烷进行二次精馏以提高其纯度、厂房安装温湿度控制器保证环境湿度在40%以下等工艺步骤，使得生产出来的聚二甲基硅烷的含氧量降到最低(仅为1‰)，达到发达国家的产品性能，因而能制备出更合格的碳化硅陶瓷纤维；采用了体外多级冷却循环系统，及时排走了Wurtz合成法放出的热，保障工业生产的安全顺利进行；反应器具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点，是一种优良的耐腐蚀设备，完全满足Wurtz法的要求，实现了Wurtz偶联法合成聚二甲基硅烷的工业化应用。
文档编号C08G77/60GK102911364SQ201210459578
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者游孟松 申请人:江西星火狮达科技有限公司