Способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости

Изобретение относится к способам получения кремнийорганических жидкостей. Предложен способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости в результате каталитической перегруппировки исходной комбинации, состоящей из (мас.%): гексаметилдисилоксана (15±3), деполимеризата (32±5) и 1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил)циклотрисилоксана (остальное), в присутствии катализатора - сульфокатионита (полистиролдивинилбензольный сульфированный сополимер) в количестве 5±2% ко всей массе исходного состава, с последующей отгонкой низкокипящих фракций от продукта каталитической перегруппировки. Технический результат - ускорение химического процесса изготовления жидкости и снижение уровня потерь целевого продукта по сравнению с известными способами. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам получения кремнийорганических жидкостей конкретно к олигометил-гамма-трифторпропилсилоксановой жидкости, находящей широкое применение в качестве основ смазок, благодаря комплексу ценных физико-химических и эксплуатационных характеристик.

Известен способ получения олигоалкилсилоксанов (патент РФ на изобретение №2160747 от 17.11.1998) - кремнийорганических жидкостей, находящих широкое применение во многих областях техники благодаря комплексу ценных физико-химических и эксплуатационных характеристик. Описывается способ получения олигоалкилсилоксанов путем каталитической перегруппировки продукта гидролитической сокондексации органосиланов или их смесей в присутствии гексаорганодисилоксана и смеси катализаторов: сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола и активированного серной или соляной кислотой алюмосиликата (глина "асканит" или "кил"), взятых в соотношении 3-5 мас. % и 1-5 мас. % соответственно. Указанный алюмосиликат загружают в процесс или с сульфированным сополимером стирола и дивинилбензола, или через 1,5-2 ч после начала процесса каталитической перегруппировки.

Недостатками известного способа являются длительный срок протекания процесса изготовления жидкости и высокий уровень потерь целевого продукта.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения олигометил-гамма-трифторпропилсилоксанов (патент РФ на изобретение №2268902 от 30.11.2004 г.), водным гидролизом (ди-)триорганохлорсиланов или их смесей с последующей перегруппировкой продукта гидролиза в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в состав для гидролиза входят полифункциональные производные кремния, выбранные из группы, включающей органотрихлорсиланы и тетраэтоксисилан, и гидролиз проводят в присутствии хлористого кальция при его концентрации в образующейся тройной смеси вода -хлористый кальций - хлористый водород 20-25 мас. % и концентрации хлористого водорода 20-25 мас. %. При этом по известному решению, время КП складывается из следующих составляющих:

- растворение хлористого кальция в воде и подогрев до 700°С 1 час,

- загрузка смеси органосилоксанов при температуре 70-750°С 2-3 часа,

- выдержка смеси после загрузки при перемешивании 3 часа,

- охлаждение смеси и отстаивание для разделения слоев 3 часа,

- отделение нижнего слоя 1 час,

- двукратная промывка кислого гидролизного масла водой (загрузка воды, перемешивание 0,5-1 час, отстой для разделения слоев 2-3 часа, отделение нижнего слоя 0,5-1 час) 4-5 часов на каждую промывку,

- загрузка 3% кальцинированной соды и 3% окиси магния, перемешивание 1,5 часа,

- загрузка 10% хлористого кальция и перемешивание 2 часа,

- фильтрация от осадка 3 часа.

Итого, время КП 24-28 часов, что является довольно длительным временем. Потери продукта составляют:

- потери при отделении водного слоя от реакционной смеси в виде капельного попадания реакционной смеси в водный слой и в виде промежуточного слоя составляют 4-5% (из опыта работы),

- потери при каждой промывке реакционной массы составляют 2-3%, всего за 2 промывки 4-5%,

- потери при фильтрации осадка составляют:

содержание реакционной смеси в осадке после фильтрации составляет 50-60% от веса отфильтрованного осадка. Вес первоначально загруженных компонентов составляет 3% кальцинированной соды, 3% окиси магния, 10% хлористого кальция, всего 16%. При содержании жидкого компонента в осадке 50%, потери при фильтрации составят 16% от веса реакционной массы, не учитывая потери смеси, пропитавшей фильтровальную бумагу. В итоге потери продукта довольно велики.

Таким образом, к недостаткам известного способа можно отнести длительный срок протекания процесса изготовления жидкости и высокий уровень потерь целевого продукта.

Целью заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков при получении олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости для достижения следующих технических результатов: ускорение химического процесса изготовления жидкости и снижение уровня потерь целевого продукта, по сравнению с известными способами.

Для достижения поставленной цели заявляется способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости, характеризующийся прохождением процесса образования такой жидкости в присутствии катализатора, и олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановую жидкость получают в результате каталитической перегруппировки исходной комбинации, состоящей из гексаметилдисилоксана, деполимеризата и 1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил) циклотрисилоксана, в присутствии катализатора - сульфокатионита (полистиролдивинилбензольный сульфированный сополимер), с последующей отгонкой низкокипящих фракций от продукта каталитической перегруппировки; причем состав исходной комбинации в массовых долях следующий:

гексаметилдисилоксан	15±3%
деполимеризат (диметилциклосилоксан Д4)	32±5%
1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил) циклотрисилоксан	остальное

к исходной комбинации добавляют катализатор сульфокатионит (полистиролдивинилбензольный сульфированный сополимер) в количестве 5±2% ко всей массе исходного состава.

Способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости может характеризоваться тем, что отгонку производят при вязкости продукта каталитической перегруппировки не менее 10 сСт.

Способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости может характеризоваться тем, что отгонку производят при остаточном давлении 1-3мм рт.ст.

Экспериментально найдены оптимальные соотношения количества исходных веществ, вступающих во взаимодействие, в результате химической реакции которых происходит увеличение выхода готового продукта. В качестве катализатора используется мелкозернистый сульфокатионит в Н⁺-форме, например «Пюролайт» СТ-175 и «Пюролайт» СТ-275, которые по химическому составу представляют собой полистиролдивинилбензольный сульфированный сополимер. В то время как «Пюролайт» СТ-175 имеет такую же структуру сополимера как и «Пюролайт» СТ-275, «Пюролайт» СТ-275 представляет собой «дважды сульфонированную» смолу, и его также называют катализатором с высокой эффективностью действия, что объясняется его большей статической обменной емкостью и активностью.

В результате реакции рекомбинации оптимального соотношения количества исходных веществ - полимеров, представляющих собой смесь гексаметилдисилоксана, деполимеризата и 1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил) циклотрисилоксана, в присутствии оптимально подобранного катализатора, происходит каталитическая перегруппировка и образуется олигодиметил-гамма-трифторпропилсилоксановая жидкость.

По результатам испытаний время КП по заявляемому способу составит:

- загрузка компонентов и подогрев до 90-950°С 2 часа,

- перемешивание при 90-950°С 6-8 часов,

- охлаждение 1 час,

- фильтрация через проволочную сетку 2-3 часа.

Итого, время КП занимает 11-14 часов и по сравнению с известным способом сокращается практически в 2-3 раза.

Потери продукта по заявляемому изобретению составляют:

содержание жидкой фазы в отработанном катализаторе составляет в среднем 46% от веса твердой фазы после фильтрации. При количестве катализатора 5% потери составляют до 5% от веса реакционной массы, при этом отсутствуют потери от пропитки фильтровальной бумаги.

Использование в заявляемом способе получения олигодиметил-гамма-трифторпропилсилоксановой жидкости в качестве катализатора сульфокатионита в Н⁺-форме позволяет достичь заявляемых технических результатов, а именно: ускорение химического процесса изготовления жидкости и снижение уровня потерь целевого продукта, по сравнению с известными способами.

Промышленное применение.

Заявляемый способ получения олигодиметил-гамма-трифторпропилсилоксановой жидкости может с успехом найти применение при массовом производстве на химических предприятиях с обычным набором стандартного оборудования.

1. Способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости, характеризующийся прохождением процесса образования такой жидкости в присутствии катализатора, отличающийся тем, что олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановую жидкость получают в результате каталитической перегруппировки исходной комбинации, состоящей из гексаметилдисилоксана, деполимеризата и 1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил)циклотрисилоксана, в присутствии катализатора - сульфокатионита (полистиролдивинилбензольный сульфированный сополимер) с последующей отгонкой низкокипящих фракций от продукта каталитической перегруппировки; причем состав исходной комбинации в массовых долях следующий:
гексаметилдисилоксан - 15±3%,
деполимеризат (диметилциклосилоксан Д4) - 32±5%,
1,3,5-триметил-1,3,5-трис(3,3,3-трифторпропил) циклотрисилоксан - остальное;
к исходной комбинации добавляют катализатор сульфокатионит (полистиролдивинилбензольный сульфированный сополимер) в количестве 5+2% ко всей массе исходного состава.

2. Способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости по п. 1, отличающийся тем, что отгонку производят при вязкости продукта каталитической перегруппировки не менее 10 сСт.

3. Способ получения олигодиметил-γ-трифторпропилсилоксановой жидкости по п. 1, отличающийся тем, что отгонку производят при остаточном давлении 1-3 мм рт.ст.