硅胶回收利用的化学裂解法

时间:2020-10-12 17:46:26 作者: 阅读:1464

导读:废旧硅胶中聚硅氧烷分子链之间虽已发生交联,但交联密度不大。通过加入适当的催化剂(酸、碱、盐等)将硅氧硅链节裂解,可将废旧硅胶分解成二甲基环硅氧烷混合物(DMC)和小分子链状聚硅氧烷,并可重新应用于硅胶生胶制备。上述方法即为化学裂解法,现已成为回收利用废旧硅胶的主要途径。化学裂解法主要包括碱催化、酸催化、水、热和超声波裂解法等。

废旧硅胶中聚硅氧烷分子链之间虽已发生交联,但交联密度不大。通过加入适当的催化剂(酸、碱、盐等)将硅氧硅链节裂解,可将废旧硅胶分解成二甲基环硅氧烷混合物(DMC)和小分子链状聚硅氧烷,并可重新应用于硅胶生胶制备。上述方法即为化学裂解法,现已成为回收利用废旧硅胶的主要途径。化学裂解法主要包括碱催化、酸催化、水、热和超声波裂解法等。欧美在硅胶裂解回收利用方面起步较早,现已形成了一整套技术成熟、管理规范的硅胶裂解回收技术。主要集中于高温热解、催化热解、真空热解回收等。


硅胶


1、碱催化裂解法

由于碱和硅胶均为固体粉末,常会使用溶剂以提高其接触效果,这会造成溶剂损耗和环境污染。虽然采用该工艺制得的DMC质量较高,设备腐蚀也较小,但仍存在以下几方面的问题:一是催化剂消耗量大,生产1t粗DMC需消耗700~750kgKOH;二是有较高风险,釜内易发生局部的剧烈反应,可能会引发燃烧和爆炸事故;三是产物组成复杂,利用困难;四是适用范围小,只适用于解聚按键类边角料和模具胶,不适用于玻璃胶。因此,近年来国内有关厂家逐渐放弃该工艺。


2、酸催化裂解法

酸催化裂解法是近年来国内厂家普遍采用的工艺,所用催化剂主要为浓硫酸。浓硫酸催化降解法与强碱催化降解法相比,更大的优势在于安全系数高,发生燃烧、爆炸的可能性小。但该方法仍存在诸多不足,主要有四个方面:一是对设备的耐腐蚀性要求较高,实际生产中设备更换频率较高,提高了成本;二是DMC的回收率不稳定,即使对同一种废旧硅胶,其DMC回收率的波动范围可达±15%;三是DMC的回收率较低,对于按键类边角料这种高硅氧烷含量的废料来说,其DMC回收率仅为40%~50%;四是大量的酸性废液、废渣会造成二次污染,进一步增加了成本。下图为国内企业所用的浓硫酸催化裂解法的一般工艺流程。

虽然酸催化裂解硅胶工艺相比碱催化裂解硅胶工艺有了明显改善。但是,当硅胶配方中含有氢氧化铝、碳酸钙等碱性物质时,作为催化剂的酸可以与这些碱性物质发生反应,造成催化剂的大量消耗并产生大量副反应残渣。因此酸作为催化剂能够处理的硅胶种类有限。


3、超声波裂解法

高能超声波法已成功应用到回收硫化硅胶中,硅胶中的填料对其回收可能性起到了关键作用。此法虽不能得到DMC,但可得到线形低聚二甲基硅氧烷,并能再次用于硅胶的生产。S.E.Shim等人发现超声波能破坏白炭黑填充的硅胶中填料与基质间的强氢键,并在附加了高能超声波的挤出机中进行了硅胶的回收。


4、热裂解法

热裂解法反应条件苛刻,能耗较高,副反应多,回收率不高,且反应器体积小,安全性也较低,很难进行大批量生产。但此法也有裂解产物较纯、不引入其它化学杂质等优点。目前国内外采用此工艺的厂家极少。


5、水裂解法

硫化硅胶在高压水蒸气中,其硅氧硅键可被打断,而解聚成硅氧烷低聚物。特别是在少量碱金属氢氧化物存在条件下,解聚更易发生。但此法能耗较高,效率很低。


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