Способ получения кремнийорганической смолы

 

Описывается способ получения кремнийорганической смолы гидролизом кубовых остатков производства фенилтрихлорсилана с массовой долей фенилтрихлорсилана не менее 15% в присутствии изобутилового или бутилового спирта при 50 - 60^oC с дальнейшим постепенным повышением температуры до 80 - 95^oC и дальнейшая модификация. Техническим результатом является утилизация отходов производства фенилтрихлорсилана. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к получению кремнийорганических смол, используемых в производстве лакокрасочных материалов.

Известно, что при синтезе крупнотоннажного продукта фенилтрихлорсилана методом газофазной высокотемпературной конденсации образуется до 10% кубового остатка, содержащего наряду с фенилтрихлорсиланом полифенилхлорсиланы различного состава. Утилизация кубовых остатков представляет собой важный практический интерес.

Известен способ получения кремнийорганического лака путем взаимодействия алкоксиорганосилоксанов - продуктов этерификации и гидролиза избытком воды в среде толуола смеси метилтрихлорсилана, диметилдихлорсилана и кубовых остатков ректификации фенилтрихлорсилана с полиолами - отходами производства диметилдиоксана. В этом способе используют кубовые остатки с содержанием фенилтрихлорсилана не менее 80% (а.с. СССР N 1054384, кл. C 08 L 83/04, опубл. 1983).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ поучения кремнийорганической смолы гидролизом избытком воды в среде толуола или ксилола кубовых остатков ректификации фенилтрихлорсилана с содержанием фенилтрихлорсилана не менее 40% и последующей поликонденсацией продуктов гидролиза с одновременной отгонкой растворителя при 100-130^oC. Причем для улучшения физико-механических свойств смолы поликонденсацию проводят в присутствии головной фракции от дистилляции канифоли в количестве 5-15% от веса полифенилсилоксана (а.с. СССР N 1730095, кл. C 08 G 83/04, опубл. 1993).

Недостатком известного способа является использование в процессе кубовых остатков производства фенилтрихлорсилана с содержанием фенилтрихлорсилана не менее 40%.

Предлагаемое изобретение решает задачу утилизации кубовых остатков производства фенилтрихлорсилана с более низким содержанием фенилтрихлорсилана.

Указанная задача решается тем, что в известном способе получения кремнийорганической смолы гидролизом кубовых остатков производства фенилтрихлорсилана избытком воды в среде неполярного растворителя, с последующей отгонкой растворителя и модификацией продукта, гидролиз ведут при 50-60^oC с постепенным повышением температуры до 80-90^oC в присутствии 15-16 вес.% изобутилового или бутилового спирта, при этом используют кубовые остатки с массовой долей фенилтрихлорсилана не менее 15%. С целью повышения качественных характеристик целевого продукта, полученный раствор смолы модифицируют взаимодействием с триэтаноламином, взятым в количестве 4-10% от веса смолы при температуре 90-100^oC.

Способ получения смолы включает следующие операции при следующих режимах: 1. Приготовление реакционной смеси: готовят 60-70%-ный толуольный или ксилольный раствор кубовый остатков производства фенилтрихлорсилана с содержанием фенилтрихлорсилана не менее 15% при температуре 50-60^oC.

2. Гидролиз: полученную смесь смешивают с гидролизующей смесью, содержащей в мас. %: изопропиловый или бутиловый спирт 14-16, ксилол или толуол 23-25, вода - остальное. Первоначально процесс ведут при 50- 60^oC, затем постепенно, в течение 1 часа гидролизную массу нагревают до 75-85^oC и в течение следующего часа до 90-95^oC. Далее гидролизную массу расслаивают, отделяют органический слой, промывают водой и отгоняют часть растворителя при температуре 100-130^oC до массовой доли нелетучих веществ 45-50%.

3. Модификация: в полученный раствор смолы вводят триэтаноламин в количестве 4-10% от веса смолы, смесь нагревают до 90-100^oC и выдерживают при указанной температуре около 2 часов. Получают целевой продукт - модифицированную кремнийорганическую смолу.

Пример. Приготовление реакционной смеси: в четырехгорлую колбу емкостью 500 см³, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром загрузили 80,76 г( 93 мл) толуола и 150 г кубовых остатков производства фенилтрихлорсилана с содержанием фенилтрихлорсилана 29,26%. Реакционную смесь выдержали 0,5 часа при перемешивании и температуре 60^oC.

Гидролиз: в четырехгорлую колбу емкостью 1000 см³, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой загрузили 241,5 г воды, 67,47 г изобутанола, 134,94 г толуола. Смесь перемешивали в течение 20 минут при постепенном нагревании до 40-50^oC. Затем при перемешивании через капельную воронку загрузили 230,76 г реакционной смеси, подцеживая температуру в гидролизной массе 50-60^oC регулированием скорости подачи реакционной смеси. После загрузки реакционной смеси температуру гидролизной массы в течение 1 часа постепенно повышали до 80^oC и в течение следующего 1 часа до 90^oC. Затем гидролизную массу отстаивали в течение 2-х часов при 60-80^oC, после чего отделили органический слой (410 г), промыли его 2 раза водой (по 205 мл) при 50-60^oC, отстаивали 2 часа при той же температуре, вновь отделили органический слой (371 г), отогнали избыток растворителя (179 г). Получили раствор смолы (192 г) с массовой долей нелетучих веществ 48,8%, условной вязкостью по вискозиметру B3-246 с диаметром сопла 4 мм - 15 сек.

Модификация: в реакционную колбу емкостью 250 см³, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загрузили 192 г смолы. Туда же при перемешивании загрузили 18,74 г 50%-ного раствора триэтаноламина в изобутаноле. Смесь нагрели до 1005^oC выдержали при этой температуре и при перемешивании 2 часа. После охлаждения получили 210 г модифицированной смолы.

Готовый продукт анализировали по установленным показателям качества: Внешний вид - жидкость темно-коричневого цвета с незначительным содержанием механических примесей.

Условная вязкость по вискозиметру B3-246 с диаметром сопла 4 мм при 205^oC - 17 с.

Массовая доля нелетучих веществ - 49 %.

Время высыхания при 205^oC - 48 ч.

Предлагаемый способ позволяет решить проблему утилизации кубовых остатков производства фенилтрихлосилана с содержанием фенилтрихлорсилана менее 40%.

Формула изобретения

1. Способ получения кремнийорганической смолы, включающий гидролиз кубовых остатков производства фенилтрихлорсилана избытком воды в среде неполярного органического растворителя, отгонку избытка растворителя и модификацию продукта, отличающийся тем, что гидролиз ведут при 50 - 60^oC с дальнейшим постепенным повышением температуры до 80 - 95^oC в присутствии изобутилового или бутилового спирта в количестве 14 - 16 вес.%, причем используют кубовые остатки с массовой долей фенилтрихлорсилана не менее 15%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный продукт модифицируют взаимодействием с триэтаноламином, взятым в количестве 4 - 10 вес.% от веса смолы при 90 - 110^oC.