Silikon Reaktörü Nedir: Siloxan Kimyası, Yapılandırmaları ve Ölçeklendirilmesi

Temel soruya cevap vermek için:Silikon reaktörü nedir?Silikon reaktörü, klorozilane veya siklik siloksana polydimetil siloksana ve kopolymerlerine dönüştüren bir kap veya makine, hidroliz, halka açma dengeleme polimerizasyonu,Katalizör nötralizasyonu ve vakum devolatilasyonu. İki farklı kimyasal tasarım şekillendirir. Hidroliz hızlı, güçlü bir egzozotermiktir ve hidrojen klorürü serbest bırakır, bu nedenle korozyon direnci ve gaz işleme gerektirir.Denge polimerizasyonu termodinamik olarak kontrol edilir ve 10-100 ppm potasyum silanolat katalizörü ile 140-180°C'de çalışır., ve geri dönüşümlüdür, bu nedenle denge durumunda reaktör içerikleri hala 150-200 °C'de 1-10 mbar altında 100-1,000 ppm'ye kadar çıkarılmalıdır.Mühendislik alanını tanımlayan viskozitedir.: aynı ürün ailesi 10 cSt sıvıdan 1 cSt sıvıya kadar çalışır.000,000 cSt, yaklaşık 10 ila 10'dan fazla bir polimerizasyon derecesine karşılık gelen sakız,000, bu nedenle tek bir karıştırıcı veya reaktör tipi tüm yelpazeye hizmet vermez.

1Reaktörün yükünü belirleyen siloxan kimyası

Dört kimyasal özellik silikon işleme diğer polimerizasyonlardan ayırır:

• Hidroliz ve Silanol Kondansiyonu:Endüstriyel yol, lineer silanol bitmiş oligomerler ve siklik türlerin bir karışımı elde etmek için su ile reaksiyona giren dimetil diklorosilan ile başlar.Hlorosilan mol başına iki mol hidrojen klorür salınımıReaksiyon hızlı ve güçlü bir şekilde egzotermiktir ve hidrojen klorür herhangi bir nemle temas halinde klorhidrat asit oluşturur, bu nedenle bu aşama korozyona dayanıklı bir yapı gerektirir.tipik olarak cam kaplı çelik, Hastelloy veya fluoropolymer kaplama, artı bir emici ve temizleme sistemi için havalandırma gazı.Sıcaklık yaklaşık 40-60°C'nin altında tutulur, çünkü doğrusal ve döngüsel ürünler arasındaki dağılımı ve dolayısıyla kullanılabilir ara ürünün verimini kontrol eder.Zincir uzunluğu oluşturmak için silanollerin sonraki yoğunlaşması hem asit hem de baz tarafından katalize edilir ve oda sıcaklığında bile gerçekleşir.Bu da hidrolizatın reaktif olduğu ve moleküler ağırlığının değişmeden süresiz depolanamayacağı anlamına gelir..
• Yüzük açma dengeleme polimerizasyonu:Ticari polimerizasyon, oktametil siklotetrasiloksane ve dekametilsiklopentasiloksane gibi siklik siloksanları temel bir katalizörle, genellikle potasyum silanolatla 10-100 ppm'de, 140-180 °C'de açar.Bu mekanizma basit bir zincir büyümesi değil, yeniden dağıtımdır.Siloxan bağları, sistem doğrusal polimer ve döngüsel türler arasında termodinamik dengeye ulaşana kadar sürekli olarak kırılır ve yeniden yapılandırılırPratik sonuçlar önemli. Moleküler ağırlık dönüşümle değil, genellikle kısa bir trimetilsilokside biten sıvı veya heksametildisiloksana sahip zincir tıkacının miktarıyla belirlenir.Bu nedenle, reaksiyon süresi değil, tarif ürün belirler.Sıcaklık yaklaşık 1°C'de eşit olmalıdır, çünkü denge sıcaklığa bağlıdır ve sıcak noktalar hem moleküler ağırlığı hem de döngüsel içeriği değiştirir.Ve denge durumunda kütlenin % 10-18'i hala döngüsel ve çıkarılmalıdır..
• Katalizör nötralizasyonu ve ürün kararlılığı:Denge geri döndürülebilir ve katalize edildiği için, üründe kalan herhangi bir aktif katalizör, depolama sırasında zincirleri yeniden dağıtmaya devam edecek, viskozite akışına neden olacak, döngüsel dönüşe,Ve en kötü ihtimalle jelizasyon.Bu nedenle nötralizasyon ayrı, kritik bir adımdır: fosforik asit, silil fosfat,veya karbondioksit ve su katılarak potasyum silanolat'ın aktif olmayan bir tuz haline dönüştürülürTuz kristalleri genellikle ürün içinde sıvılar için bırakılır veya yüksek netlik dereceleri için filtre edilir.Doğrulama hızlandırılmış bir ısı yaşı testi ile yapılır., bir numune 24 saat boyunca 200-250°C'de tutulur ve viskozite değişikliği ölçülür; istikrarlı bir ürün birkaç yüzdeden daha az değişir,Tamamen etkisizleştirilmemiş olan ise belirgin bir şekilde kalınlaşır veya inceler..
• Devolatilizasyon ve Döngüsel Kaldırma:Bir silikon bitkisinde sermayenin büyük bir kısmının yer aldığı yer, soyutlama. Denge karışımı 10-18% siklikten 100-1,000 ppm'in altına düşürülmelidir.Bazı siklik siloksanlar için sınıf ve düzenleyici sınırlara bağlı olarakPolimer viskoz olduğundan, sınırlayıcı adım, sikliklerin buhar basıncı değil, erimişten serbest bir yüzeye yayılmalarıdır.Bu nedenle ekipman, 150-200°C'de 1-10 mbar vakumda büyük bir yüzey alanı üretmeli ve yenilendirmelidir.Silinmiş film ve ince filmli buharlaştırıcılar en etkili olanlardır, termal bozulmayı sınırlayan kısa bir kalma süresi ile en düşük kalıntılara ulaşırlar.Yüksek yüzeyli bir kurdele karıştırıcı ile reaktör içi çıkarma ve azot fırlatma daha ucuzdur, ancak daha yavaş ve daha yüksek bir kalıntıya ulaşır.Uçucu maddeler yoğunlaştırılır ve geri dönüşüm için geri kazanılır, bu hem ekonomik hem de uygunluk gereksinimidir.

2. Reaktör yapılandırmaları partiden sürekliye

Yapılandırma viskozluk aralığına, verime ve tesisin hizmet etmesi gereken ürün slaytına göre seçilir:

• Parçalı karıştırılmış reaktör:Sıvı ve orta viskozluk aralığı için standart konfigürasyon ve birçok sınıf üreten bitkiler için.yarı boru veya çukurlu bir ceket ve, yaklaşık 50.000 cSt'den fazla, sarmal bir kurdele veya bir dağıtıcı ve bir demirden oluşan koaksiyel bir kombinasyon.ve özel ürünler için pratik bir seçimdir, bileşikler ve küçük hacimler. Onların sınırlamaları ısı aktarımıdır, çünkü duvar katsayısı yüksek viskozitede 100 W/m2K'ın altına düşer, döngü süresi, ısıtıldığından,Etkisizleştirme ve çıkarma hepsi bir kapta sırayla gerçekleşir., ve partiden partiye değişkenliği, bu da ekipmanın kendisiyle değil, tarif disiplini ve sıcaklık tekdüzeliği ile kontrol edilmelidir.
• Sürekli döngü ve statik karıştırıcı reaktörleri:Yüksek hacimli standart sıvılar için, sürekli polimerizasyon seri döngüsünü tamamen ortadan kaldırır.Temel olarak statik karıştırıcı tren ya da recirculation ile ceketli tüplü döngü, karışımın 140-180°C'ye kadar ısıtılması ve dengeye ulaşmak için 10-60 dakika tutulması, daha sonra nötralize edici bir karıştırıcıdan geçerek sürekli bir devolatilizasyona geçmesi.Statik karıştırıcı reaktörleri özellikle uygundur, çünkü dengeleme iyi bir radyal karıştırma ve yoğun kesme yerine tanımlanmış bir kalma süresi gerektirir., ve bir statik karıştırıcı hem hareketli parçalar hem de sıcak bölgede bir mühürleme sağlamamaktadır.Sınır, sınıf değişikliğinin geçiş malzemesi üretmesidir., bu yüzden sürekli trenler dar bir ürün listesi için ayrılmıştır.
• Çift vidalı ekstrüder reaktörü:Viskozite aralığının yüksek ucunda ve giderek daha fazla çözücü içermeyen sürekli işleme göre, birlikte dönen çift vidalı bir ekstrüder reaktör olarak hizmet eder.Hiçbir karıştırılmış kapın karıştıramayacağı viskozlukları ele alır., yoğun ve kontrol edilebilir kesme, mükemmel yüzey yenilenmesi ve namlu boyunca birden fazla vakum havalandırması yoluyla entegre devolatilzasyon sağlar ve sadece 1-5 dakikalık bir kalma süresi vardır.vida elemanları erime veya besleme için bölgelere yapılandırılmıştır, reaksiyon, katalizör öldürme ve havalandırma, böylece tüm rota tek bir makine ile çalışır. avantajları yüksek moleküler ağırlıklı sakızlar ve yüksek viskozitesi bileşikler için dramatik,ve kısa kalış süresi sınırları termal bozulmaSınırlamalar sermaye maliyeti, vida profilinin tasarımı ve çalıştırılması için gereken beceri ve uyumsuz sınıflar arasında temizleme zorluğu.
• Ölçeklendirme Kuralları ve Pilot Gereksinimleri:Silikon ölçeklenmesi, hacimle doğrusal olarak ölçeklenmeyen üç büyüklükle yönetilir.Yani 100 litrelik bir pilotta bir saatte soğutulan bir parti 10 m3lik bir reaktörde 4 saat sürebilir.Dolayısıyla pilot, yalnızca hacimle değil, üretim ısı aktarımı geometrisine uymalıdır.ve laminar rejimde homojenlik için gereken devrim sayısı yaklaşık sabit., bu yüzden büyük bir gemiye orantılı bir hızda geometrik olarak benzer bir döngüye ihtiyaç vardır, bu da hızla tork ve şaft sınırlarına ulaşır.uçucu molekülün serbest yüzeye ulaşmadan önce yayılması gereken mesafe artar., bu nedenle devoratilzasyon, ölçeklendirmede en sık tahmin edilmeyen adımdır. Başarılı projeler, devoratilzasyon aşamasını üretim vakumunda ve film kalınlığında ayrı ayrı test eder.Reaktör denemelerinden çıkarmak yerine.

Silikon Reaktör Yapılandırmaları Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (FAQ)