[发明专利]一种制备聚倍半硅氧烷微球的绿色环保方法

说明书

技术领域

本发明属聚倍半硅氧烷微球制备领域，具体涉及一种制备聚倍半硅氧烷微球的绿色环保方法。

背景技术

聚倍半硅氧烷微球具有硬度高、耐热性和耐候性好、透明、无毒无味，以及优良的润滑性及环境友好等特点，因此被广泛应用于橡胶塑料工业、化妆品、涂料、颜料及光学产品的改性等方面。

近年来，相关聚倍半硅氧烷微球的制备和应用专利均有报道，如美国GE公司CN1205345A，该发明报道了一种制备具有窄大小分布的聚硅氧烷微球体的方法。中国科学院化学研究所也报道了一种制备具有机硅倍半氧烷微球的方法。长兴(中国)投资有限公司专利CN103087319A也报道了一种共聚倍半硅氧烷微球及其制备方法和应用。

但是所有有关聚倍半硅氧烷微球的制备过程中，都会产生大量的污水。如美国GE公司CN1125109C中就报道每50～350份烷氧基硅烷单体需要500份水，且指出微球的粒径越小，相应水解时所需要的水量也就越多。但是在这些文献中均没有涉及大量的滤液处理问题。因此，不断完善、改进或寻求一种绿色环保制备聚倍半硅氧烷微球的方法，是目前广大科研工作者的目标，也应该是该领域的研究热点和重点之一，这也正是本发明得以完成的基础所在和动力所倚。

发明内容

本发明目的在于开发一种制备聚倍半硅氧烷微球的绿色环保方法。该方法通过对合成聚倍半硅氧烷微球后得到的滤液进行特殊处理后可作为溶剂循环利用，大大减少了废水的排放，且又不影响最终获得的聚倍半硅氧烷微球的规整球形形貌及性能。

本发明提供的制备聚倍半硅氧烷微球的绿色环保方法，包括如下步骤：

(1)将结构通式为R₁Si(OR₂)₃的化合物中一种或几种的混合物加入到pH为2～5的酸性溶液中，搅拌直至溶液澄清；上述结构通式R₁Si(OR₂)₃化合物中，R₁为氢、甲基、乙基或乙烯基，R₂为C1～4的烷基，R₁和R₂可相同亦可为不同；

(2)将步骤(1)中反应液加碱，调pH为8～9，搅拌均匀，停止搅拌后静置使之聚合；

(3)将步骤(2)中反应液过滤，滤饼为白色固体即聚倍半硅氧烷微球，并对所得的滤液I进行后处理重复使用，所述的滤液后处理为：首先将滤液I中加入过量的碱调节体系pH为10～12，将反应液中残留的可溶于反应液的硅烷醇聚合，然后将滤液升温至80～100℃煮沸0.5～1.0小时，冷却过滤，得滤液II。

按上述方案，所述的过滤是采用200目以上的网纱过滤，或半透膜的方法进行过滤。

按上述方案，步骤(2)所用的碱为甲胺，乙胺，乙醇胺，乙二胺，二甲胺，三甲胺，三乙胺，丙胺，异丙胺，1,3-丙二胺，1,2-丙二胺，三丙胺，三乙醇胺，丁胺，异丁胺，叔丁胺，己胺，辛胺，环己胺，六亚甲基四胺或氨水中的一种或几种。本发明中加入的碱是为了催化硅烷微球的聚合，因此不能带入对最终获得聚倍半硅氧烷微球的用途有限制的离子杂质，最优选为氨水或三乙醇胺。

按上述方案，所述步骤(2)中的静置时间为15～24小时。

按上述方案，步骤(3)所用的碱为氨水，甲胺，乙胺，乙醇胺，乙二胺，二甲胺，三甲胺，三乙胺，丙胺，异丙胺，1,3-丙二胺，1,2-丙二胺，三丙胺，三乙醇胺，丁胺，异丁胺，叔丁胺，己胺，辛胺，环己胺，六亚甲基四胺或氨水中的一种或几种，优选为氨水或三乙醇胺。

按上述方案，所述将步骤(3)中后处理后的滤液II作溶剂，配制pH为2～5的酸性溶液，重复步骤(1)～(3)合成聚倍半硅氧烷微球，然后将制备过程中产生的滤液II和根据需要计量补充的水用作溶剂配制酸性溶液，用于下一次聚倍半硅氧烷微球的制备，如此循环使用。

按上述方案，步骤(1)中酸性溶液配制用酸为有机酸，具体可选一元羧酸，二元羧酸，多元羧酸，所述的多元羧酸为酒石酸、草酸、苹果酸、枸橼酸或抗坏血酸。为了既便于控制所产生的有机硅烷醇的水解，又不对最终获得聚倍半硅氧烷微球的用途有限制的离子杂质，最优选的酸为草酸。