烷氧基硅烷低聚物的脱色方法
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烷氧基硅烷低聚物的脱色方法

2025-08-14 14:04:48 烷基硅烷
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  烷氧基硅烷低聚物是以四氯化硅和低级脂肪醇为原料制成的,它是一种重要的有机硅中间体,可用于防锈富锌涂料、精密铸造和耐火材料等领域,是一类具有广泛用途的精细化学品。烷氧基硅烷低聚物通常是以多晶硅副产物四氯化硅、低级脂肪醇以及水为原料, 通过反应、蒸馏、中和和过滤等工序生产而成。其生产的全部过程中副产大量的氯化氢气体,容易腐蚀管道和设备,生成含铁类杂质,严重污染产品,使得产品变色;加上原料低级脂肪醇中含有醛酮等带有显色基团的杂质,与铁类杂质生成有色物质,导致颜色加深;再经过高温蒸馏,产品颜色急剧加深。因此,生产的烷氧基硅烷低聚物产品往往带有颜色,大多数情况下呈浅黄色,个别情况下非常严重甚至呈深褐色,严重影响了产品的纯度和质量,还影响了产品的外观。目前,工业化生产中常用的脱色方法有加热法、化学法和吸附法。加热法是利用一些热敏性色素的热变性在限温条件下操作脱色的方法,不适用于烷氧基硅烷低聚物产品的脱色。化学法包括氧化法、还原法和加成法等方法,氧化法通常用高锰酸钾、浓硝酸、重铬酸钾和浓硫酸等氧化剂,可把烷氧基硅烷低聚物产品中乙醇、醛酮等杂质氧化成乙醛、羧酸,脱色效果差;还原法通常用氢化铝锂、硼氢化钠等还原剂,价格昂贵,且脱色效果差; 加成法通常用亚硫酸氢钠,脱色效果亦差。可见,烷氧基硅烷低聚物不适于采用加热法和化学法进行脱色。吸附法是工业上应用最为广泛的脱色方法,是利用某些吸附剂对某些色素有选择的吸附从而除去产品内色素及其他杂质的方法,常见的吸附剂有活性炭(成分为C)、活性白土(成分有 Si02、Al203、Fe203、Fe0、Ti0、Ca0、Mg0、Mn0、K20、Na20 和 P205)、硅藻土 (由 SiO2 组成,并含有少量 ^203、0ι0、Mg0、Al203及有机杂质)和分子筛(成分有K20、Na2CKAl2O3和 SiO2)等,它们都不可避免地给烷氧基硅烷低聚物带来新的杂质,产生二次污染。针对上述现状,本发明旨在对烷氧基硅烷低聚物的脱色办法来进行研究。

  本发明要解决的技术问题是提供一种烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,该方法脱色效率高且收率高,并能避免产生二次污染。本发明的技术方案为一种烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,所描述的方法包括以下步骤a将白炭黑干燥至恒重;b将干燥后的白炭黑添加到烷氧基硅烷低聚物中脱色,白炭黑的比表面积为40 340m2/g ;C过滤,得到脱色的烷氧基硅烷低聚物。

  优选的,上述b步骤中白炭黑比表面积为130 300m2/g。优选的,上述b步骤中的烷氧基低聚物呈中性。优选的,上述b步骤中,脱色时间为20 60min。优选的,上述a步骤中所述的白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶或硅气凝胶中的至少一种。优选的,上述b步骤中的烷氧基硅烷低聚物通式为RO[Si (OR)2O]nR,其中,R为烷烃,n = 0,1,2, ...,15。更优选的,上述烷氧基硅烷低聚物为乙氧基硅烷低聚物。本发明的有益效果(1)本发明的脱色方法所采用的脱色剂白炭黑原料易得,成本低;( 本发明方法脱色效果好,收率高,过滤速度快;C3)本发明方法无残留杂质,避免产生二次污染,对烷氧基硅烷低聚物产品的纯度和质量均无不良影响。

  具体实施例方式本发明提供了一种烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,所述方法有以下步骤a将白炭黑干燥至恒重;白炭黑的吸水性很强,而烷氧基硅烷低聚物容易与水反应,如果直接把吸水的白炭黑放入烷氧基硅烷低聚物中混合,会导致烷氧基硅烷低聚物进一步水解,影响产品的质量;因此,白炭黑应该先进行干燥处理,以去除其中的水分;b将干燥后的白炭黑添加到烷氧基硅烷低聚物中脱色,其中白炭黑的比表面积为 40 340m2/g ;c过滤,得到脱色的烷氧基硅烷低聚物。实验研究表明,白炭黑的比表面积为40 340m2/g范围内均可以实现脱色。当白炭黑的比表面积小于40m2/g,使用其脱色烷氧基硅烷脱色率低于90 %,这主要由于比表面积过小,脱色效果较差;当白炭黑的比表面积超过340m2/g,尽管脱色率较高,但由于比表面积过大,粒径则小,吸附能力越强,油耗率越高,收率则低。白炭黑的比表面积优选为130 300m2/g,在此范围内,使用其脱色烷氧基硅烷,可以同时保证较高的脱色率和较高的收率。本发明中,白炭黑的添加量可根据烷氧基硅烷的具体情况如颜色深浅、量的多少来确定,白炭黑的用量为烷氧基硅烷低聚物质量的0. 10%均可行,一般以 5% 为宜。如果用量太小,脱色效果不好;用量太大,吸附剂成本增加,且有大量的产品附着在吸附剂表面及其内部,造成收率急剧减小。优选的,上述b步骤中的烷氧基低聚物呈中性;之所以使烷氧基硅烷低聚物呈中性(PH值为6 8),是由于pH值过低,烷氧基硅烷低聚物中含有残余的氯化氢,消耗部分固体吸附剂,降低脱色率;若PH值过高,烷氧基硅烷低聚物易凝胶;如果得到的烷氧基低聚物呈酸性,可首先用碱中和使其呈中性。优选的,上述b步骤中,脱色时间为20 60min,脱色过程是一种非均态的物理化学反应,要使吸附剂与色素能充分均勻接触、尽量缩短吸附平衡的时间,就必须进行充分搅拌,且搅拌越充分越有利于提高脱色效果;搅拌时间太短,吸附没有达到平衡状态,脱色效果较差;搅拌时间太长,生产周期长。本发明中,如果烷氧基硅烷粘度较大,可采用升温的方式使其粘度减小,温度越高,其粘度越小,则搅拌脱色和过滤更方便实施;当温度低于110°C时,脱色速率随温度的升高而增大,温度对脱色效率的影响不大;但当温度大于110°C,随着脱色温度的升高,吸附速率增大,达到吸附平衡的时间减少,吸附平衡时脱色效果反而变差,且烷氧基硅烷低聚物易挥发损失,导致收率降低;因此,脱色和过滤温度不宜超过110°c。本发明的烷氧基硅烷低聚物是分子量在1500以下和分子长度不超过5纳米的聚合物,低聚物是由少数链节组成的聚合物,如二聚体、三聚体、……、十五聚体或这些低聚物的混合物。本发明优选为乙氧基硅烷低聚物;乙氧基硅烷低聚物为乙氧基硅烷二聚体、乙氧基硅烷三聚体、……、乙氧基硅烷十五聚体的混合物。一般以二氧化硅的含量表示乙氧基硅烷的聚合度,如乙氧基硅烷-40即表示二氧化硅含量为40%的乙氧基硅烷低聚物。本发明的烷氧基硅烷低聚物的化学通式为RO [Si (OR) 20] nR,在使用过程中,烷氧基不断被羟基所取代,形成网状的有机硅聚合物,最后形成以Si-O-Si键为联系的网状结构的无机硅聚合物,其分子结构示意为

  ιι本发明所述白炭黑吸附剂是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,包括沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和硅气凝胶等,其中沉淀二氧化硅又称水合二氧化硅、活性二氧化硅、沉淀水合二氧化硅和沉淀白炭黑。白炭黑是多孔性物质,其组成可用S^2 · ηΗ20表示,其中IiH2O是以表面羟基的形式存在。白炭黑是“微粉化” 的二氧化硅,是多孔性物质,具有粒径小、比表面积大、表面吸附力强和表面能大等特点。白炭黑的吸附可分为物理吸附和化学吸附,其吸附过程是在白炭黑颗粒的外表面和内孔缝隙中进行的。物理吸附主要是利用白炭黑的多孔结构所提供的巨大比表面积,吸收有色物质及其他杂质;吸附质的比表面积越大,吸附能力就越强;具体吸附机理白炭黑孔壁上的大量的分子产生强大的引力,将介质中的杂质吸引到孔径中。化学吸附主要是利用白炭黑的固有极性和表面羟基吸附极性或弱极性的有色物质和杂质。本发明采用白炭黑(化学通式为S^2 · ηΗ20)为脱色吸附剂,与烷氧基硅烷低聚物成分相似,不会造成二次污染。此外,白炭黑能溶于苛性碱和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸 (氢氟酸除外),且具有耐高温、不燃、无味、无嗅、电绝缘性好、化学纯度高和分散性能好等特异性能,在烷氧基硅烷低聚物的脱色过程中具有优越的稳定性,对产品的纯度和质量无不良影响。下面结合实施例对本发明的具体实施方式

  做进一步的描述,并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。将选用的白炭黑放入烘干设备中,烘干至恒重,取出,放入干燥容器内自然冷却, 备用;在脱色釜中放入中性烷氧基硅烷低聚物,调节釜温至一定温度,然后加入一定量上述干燥处理的白炭黑,搅拌脱色;压滤,得到无色的烷氧基硅烷低聚物;具体工艺条件如表1所示。测试烷氧基硅烷的脱色率和收率,具体指标如表1所示,脱色率和收率的计算方式如下脱色率w %按下式计算

  1.烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,所描述的方法包括以下步骤a将白炭黑干燥至恒重;b将干燥后的白炭黑添加到烷氧基硅烷低聚物中脱色,白炭黑的比表面积为40 340m2/g ;c过滤,得到脱色的烷氧基硅烷低聚物。

  2.根据权利要求1所述的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,其特征在于,所述b步骤中白炭黑的比表面积为130 300m2/g。

  3.根据权利要求1或2所述的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,其特征在于,所述a步骤中的白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶或硅气凝胶中的至少一种。

  4.根据权利要求1-3任一项所述的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,其特征在于,所述b 步骤中的烷氧基低聚物呈中性。

  5.根据权利要求4所述的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,其特征在于,所述b步骤中的烷氧基硅烷低聚物通式为RO[Si (OR)2O]nR,其中,R为烷烃,η = 0,1,2,…,15。

  6.根据权利要求5所述的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,其特征在于,所述烷氧基硅烷低聚物为乙氧基硅烷的低聚物。

  7.根据权利要求1-6任一项所述的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,其特征在于,所述b 步骤中,脱色时间为20 60min。

  本发明公开了一种烷氧基硅烷低聚物的脱色方法,属于有机硅生产技术领域。本发明提供的烷氧基硅烷低聚物的脱色方法有以下步骤a.将白炭黑干燥至恒重;b.将干燥后的白炭黑添加到烷氧基硅烷低聚物中脱色,白炭黑的比表面积为40~340m2/g;c.过滤,得到脱色的烷氧基硅烷低聚物。本发明的脱色方法所采用的脱色剂白炭黑原料易得,成本低;本发明方法脱色效果好,收率高,过滤速度快;且无残留杂质,避免产生二次污染,对烷氧基硅烷低聚物产品的纯度和质量均无不良影响。

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