การสังเคราะห์และการตรวจจับน้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-

การสังเคราะห์และการตรวจจับน้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-: กระบวนการ คุณสมบัติ และการวิเคราะห์การใช้งาน

น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-โดยทั่วไปหมายถึงโพลีไดเมทิลไซลอกเซนเชิงเส้นที่มีความหนืดจลนศาสตร์ต่ำกว่า 100 cSt (เซนติสโตก) ที่ 25 องศา บางครั้งอาจต่ำถึง 0.65 cSt ก็ได้ เนื่องจากมีความหนืดต่ำมาก-ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ การหล่อลื่นที่ดีเยี่ยม จุดวาบไฟสูง ความคงตัวทางเคมีที่ดี และความสามารถในการไม่ชอบน้ำ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องสำอาง ผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล สิ่งทอ อิเล็กทรอนิกส์ การแพทย์ และอุตสาหกรรม เช่น สารหล่อลื่น สารลดฟอง สารกำจัดเชื้อรา ของเหลวอิเล็กทริก และน้ำมันพื้นฐาน บทความนี้จะเจาะลึกกระบวนการสังเคราะห์กระแสหลัก ตลอดจนการควบคุมคุณภาพและวิธีการทดสอบที่สำคัญ

กระบวนการสังเคราะห์น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-

สาระสำคัญของการสังเคราะห์น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-อยู่ที่การควบคุมความยาวของสายโซ่โมเลกุลโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) ยิ่งสายโซ่โมเลกุลสั้น ความหนืดของผลิตภัณฑ์ก็จะยิ่งต่ำลง ในทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะใช้สองวิธีต่อไปนี้:

1. กรด-วิธีสมดุลแบบเร่งปฏิกิริยา

ซึ่งเป็นวิธีการผลิตทางอุตสาหกรรมกระแสหลัก ประหยัด และมีประสิทธิภาพที่สุดในปัจจุบันทั้งในประเทศและต่างประเทศ

วัตถุดิบหลัก:

Dimethyldichlorosilane ((CH₃)₂SiCl₂): วัตถุดิบหลัก

เฮกซาเมทิลไดซิลอกเซน (MM)((CH₃)₃SiOSi(CH₃)₃): สารปิดฝาท้าย-ที่ใช้ในการควบคุมปลายสายโซ่โมเลกุลและควบคุมน้ำหนักโมเลกุลและความหนืดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้อย่างแม่นยำ

ไตรเมทิลคลอโรซิเลน ((CH₃)₃SiCl): ยังสามารถใช้เป็น-สารปิดฝาได้อีกด้วย

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นหรือดินเหนียวที่เป็นกรด: เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

หลักการและขั้นตอนกระบวนการ:

ไฮโดรไลซิส: ไดเมทิลไดคลอโรซิเลนเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสอย่างรุนแรงกับน้ำ ทำให้เกิดส่วนผสมของไฮดรอกซิล-ไซลอกเซนเชิงเส้นหรือไซคลิก (DMC) ที่สิ้นสุดและก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์

กรด-สมดุลของตัวเร่งปฏิกิริยา/การจัดเรียงใหม่: ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส สารปิดฝา-ส่วนท้าย (MM) และตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น กรดซัลฟิวริกเข้มข้น) จะถูกเติมลงในถังปฏิกิริยาในอัตราส่วนที่แม่นยำ และกวนที่อุณหภูมิเฉพาะ (โดยทั่วไปคือ 50-80 องศา ) ในระหว่างกระบวนการนี้ กรดซัลฟิวริกจะทำลายพันธะ Si-O- Si และทำให้เกิดการรวมตัวใหม่ ซึ่งท้ายที่สุดจะถึงสมดุลทางเคมีเมื่อมีสารปิดท้ายอยู่

การควบคุมที่แม่นยำ: ด้วยการปรับอัตราส่วนของสารปิดฝา- (MM) ต่อผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส (DMC) ทำให้สามารถควบคุมความยาวของสายโซ่โพลีเมอร์ในระบบสมดุลได้อย่างแม่นยำ อัตราส่วน MM ที่สูงขึ้นส่งผลให้โซ่โพลีเมอร์สั้นลงและความหนืดของผลิตภัณฑ์ลดลง

การทำให้เป็นกลางและการล้าง: หลังจากปฏิกิริยา กรดที่ตกค้างในระบบจะถูกทำให้เป็นกลางด้วยโซเดียมไบคาร์บอเนตหรือน้ำ และระบบจะถูกล้างซ้ำ ๆ ด้วยน้ำจนกระทั่งเป็นกลางเพื่อกำจัดเกลือและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ตกค้าง

การกำจัดสารประกอบ-จุดเดือด-ต่ำ: ภายใต้สภาวะความดันและความร้อนที่ลดลง สารประกอบที่มีจุดเดือด-จุดเดือดต่ำ-ที่ไม่ทำปฏิกิริยา เช่น MM, D₃ (hexamethylcyclotrisiloxane) และ D₄ (octamethylcyclotetrasiloxane) จะถูกกลั่นออก ผลพลอยได้เหล่านี้สามารถรีไซเคิลได้

การกรอง: ในที่สุด หลังจากการกรองแบบละเอียด จะได้น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลไดเมทิลที่มีความหนืดต่ำ-ที่ใส โปร่งใส และสม่ำเสมอ

2. อัลคาไล-วงแหวนเร่งปฏิกิริยา-การเปิดโพลีเมอไรเซชัน

วิธีการนี้ใช้เป็นหลักในการเตรียมน้ำมันซิลิโคนที่มีความหนืดจำเพาะจากไซล็อกเซนไซคลิกเซน (เช่น D₄)

หลักการกระบวนการ: เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นด่าง (เช่น โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์หรือเตตระเมทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์) พันธะ Si-O ของไซคลิก D₄ จะถูกเปิด และเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันกับสารปิดฝา (เช่น MM) เพื่อสร้าง PDMS เชิงเส้น

ลักษณะเฉพาะ: สภาวะของปฏิกิริยาไม่รุนแรง และการกระจายน้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ค่อนข้างแคบ อย่างไรก็ตาม การบำบัดหลัง-ตัวเร่งปฏิกิริยา (ต้องมีการสลายตัวและกำจัดที่อุณหภูมิสูง-นั้นค่อนข้างยุ่งยาก และวัตถุดิบ D₄ เองก็มักจะได้มาจากไฮโดรไลซิสของไดเมทิลไดคลอโรซิเลน ดังนั้น ในแง่ของต้นทุนโดยรวม จึงประหยัดน้อยกว่าวิธีสมดุล-ตัวเร่งปฏิกิริยาของกรด

การทดสอบประสิทธิภาพหลักของน้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-

เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของการใช้งานต่างๆ จะต้องดำเนินการทดสอบที่แม่นยำกับน้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-

1. ความหนืดจลนศาสตร์

นี่เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุด ซึ่งสะท้อนถึงน้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์โดยตรง

มาตรฐานการทดสอบ: GB/T 265 / ASTM D445

วิธีการ: ใช้เครื่องวัดความหนืดของเส้นเลือดฝอยที่อุณหภูมิคงที่ (ปกติคือ 25 องศาหรือ 40 องศา) เพื่อวัดเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ตัวอย่างในปริมาตรหนึ่งไหลผ่านเส้นเลือดฝอยที่สอบเทียบแล้ว ค่าความหนืดจลนศาสตร์ (หน่วย: cSt) ได้รับการคำนวณ

2. ดัชนีการหักเหของแสง
ดัชนีการหักเหของแสงเป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพที่สำคัญที่แสดงคุณลักษณะความบริสุทธิ์และโครงสร้างของสาร สำหรับน้ำมันซิลิโคนไดเมทิล ค่าของมันมีความสอดคล้องกับความยาวและโครงสร้างของสายโซ่โมเลกุลอย่างชัดเจน

มาตรฐานการทดสอบ: GB/T 614 / ASTM D1218

วิธีการ: วัดโดยใช้เครื่องวัดการหักเหของแสง Abbe ที่ 25 องศา น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-ที่ผ่านการรับรองควรมีดัชนีการหักเหของแสงที่เสถียรและเป็นมาตรฐาน (เช่น ประมาณ 1.390-1.410 ที่ 25 องศา )

3. จุดวาบไฟ จุดวาบไฟมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดเก็บ การขนส่ง และการใช้ผลิตภัณฑ์อย่างปลอดภัย แม้ว่าน้ำมันซิลิโคนความหนืดต่ำ-จะมีความหนืดต่ำ แต่โดยทั่วไปแล้วโครงสร้างโมเลกุลที่เสถียรของพวกมันจะส่งผลให้เกิดจุดวาบไฟสูงกว่าน้ำมันแร่ที่มีความหนืดเท่ากันมาก

มาตรฐานการทดสอบ: GB/T 3536 / ASTM D92

วิธีการ: การใช้อุปกรณ์จุดวาบไฟแบบถ้วยเปิดของคลีฟแลนด์- ตัวอย่างจะได้รับความร้อนภายใต้สภาวะที่กำหนด และวัดอุณหภูมิต่ำสุดที่ไอระเหยของตัวอย่างกับอากาศจะติดไฟเมื่อสัมผัสกับเปลวไฟ

4. สารระเหย ตัวบ่งชี้นี้จะวัดเปอร์เซ็นต์การสูญเสียน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะการให้ความร้อน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง-

มาตรฐานการทดสอบ: GB/T 11999 / ASTM D2595

วิธีการ: ตัวอย่างจำนวนหนึ่งจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิเฉพาะ (เช่น 150 องศา ) ในช่วงเวลาหนึ่ง (เช่น 24 ชั่วโมง) และปริมาณสารระเหยจะถูกกำหนดโดยการคำนวณความแตกต่างของมวลก่อนและหลังการให้ความร้อน

5. ค่ากรด
ค่ากรดสะท้อนถึงปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดที่ตกค้าง (เช่น กรดซัลฟิวริก) ในผลิตภัณฑ์ ค่ากรดที่สูงเกินไปอาจทำให้ผลิตภัณฑ์เกิดการกัดกร่อนหรือความไม่เสถียรได้

มาตรฐานการทดสอบ: GB/T 7304 / ASTM D974

วิธีการ: ใช้วิธีการไทเทรตหรือตัวบ่งชี้แบบโพเทนชิโอเมตริกเพื่อไทเทรตสารที่เป็นกรดในตัวอย่างด้วยสารละลายอัลคาไลน์แอลกอฮอล์มาตรฐาน

6. สี
สีเป็นการสะท้อนโดยตรงถึงรูปลักษณ์และความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลไดเมทิลความหนืดสูง-ความบริสุทธิ์ต่ำ-ควรเป็น "ไม่มีสีและโปร่งใส"

มาตรฐานการทดสอบ: GB/T 3143 / ASTM D1209

วิธีการ: ทำการเปรียบเทียบโดยใช้สารละลายมาตรฐานสีแพลตตินัม- โดยทั่วไป หมายเลขสีไม่ควรเกินค่าที่กำหนด (เช่น หมายเลข 10)

บทสรุป

การสังเคราะห์น้ำมันซิลิโคนไดเมทิลความหนืดต่ำ-เป็นศาสตร์แห่งการควบคุมโครงสร้างโมเลกุลที่แม่นยำ วิธีสมดุลตัวเร่งปฏิกิริยาของกรด-มีอิทธิพลเหนือกว่าเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ และควบคุมได้ง่าย ระบบการทดสอบคุณภาพที่ครอบคลุมเป็นรากฐานสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพที่มั่นคงและตอบสนองความต้องการของการใช้งานขั้นปลาย ด้วยการควบคุมตัวบ่งชี้ที่สำคัญอย่างเข้มงวด เช่น ความหนืด ดัชนีการหักเหของแสง และจุดวาบไฟ ผู้ผลิตสามารถนำเสนอผลิตภัณฑ์-ประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้แก่ลูกค้า โดยร่วมกันส่งเสริมนวัตกรรมและการประยุกต์ใช้ในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง- เช่น เคมีภัณฑ์รายวัน สิ่งทอ และอิเล็กทรอนิกส์