一种低挥发分生胶的制造方法及用该生胶制备凝胶的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化工工艺方法，具体地，涉及一种低挥发分生胶的制造方法及用 该生胶制备凝胶的方法。 技术背景
[0002] 生胶在生产过程中往往会产生大量的小分子物质，而此类小分子物质绝大部分为 分子量小于1500的硅氧烷，包括环形、线性两部分，如04、05、1^4、1^5等。
[0003] 而此类小分子物质由于聚合程度低，无法完全形成交联的高聚物，并且能透过外 囊渗透到植入体的表面，因此，由此类含大量小分子物质的生胶制备的其他植入性产品如 长期植入有可能导致进入人体参加代谢反应，对人体健康造成影响。所以小分子物质量的 控制控制的越低产品也就越安全。
[0004] 此外，生胶中所含的低分子量的线型甲基乙烯基聚硅氧烷会使得生胶达不到所需 要的弹性，所以脱除生胶中的低分子量的线型甲基乙烯基聚硅氧烷，也是制备硅橡胶制品 的关键工序之一。
[0005] 而采用传统工艺制造的生胶，其挥发份的含量往往高于0. 3%，生胶平均多分散性 较高。故而，将此类生胶进行其他种类产品的开发过程中，往往会出现产品品质较低无法达 标、生产增加、工艺步骤复杂、处理工序较多等问题。
【发明内容】
[0006] 为克服上述现有技术中的缺陷，发明旨在制造一种低挥发分的生胶，并提供了相 关的工艺技术，并将该生胶应用于凝胶产品的制造中。
[0007] 本发明提供的一种低挥发分生胶的制造方法，在生产的过程中涉及油浴电加热系 统、真空系统、氮气系统、搅拌系统、冷凝系统、视频监控系统等。
[0008] 具体的工艺步骤如下：
[0009] 步骤一、利用真空将用于制备生胶的原料吸入反应釜中。
[0010] 在本发明中，反应釜的内胆材质优选采用316L卫生级不锈钢，物料吸入的软管采 用FDA批准的卫生级钢圈增强硅橡胶管。从而来保证与原料接触的所有物体安全可靠。
[0011] 此外，反应釜外优选设有30mm厚保温隔离层，从而保证反应系统温度恒定、无大 的波动，进而保证反应的稳定进行。
[0012] 另外，本发明提供的制造方法可应用于制造任意种类的现有生胶。
[0013] 另外，在本发明中用于制备生胶的原料可选自常规制备生胶用的原料及其组成。 优选使用原料为如下质量份数的物质：
[0014] 八甲基环四硅氧烷500-800份；
[0015] 碱催化剂 0· 1-0. 2份；
[0016] 封头剂 4-8份；
[0017] 其中，八甲基环四硅氧烷（CAS :556-67-2)的分子结构为：
[0018]
[0019] 封头剂选自常规可用于制造生胶的封头剂，其纯度在99%以上，优选为主链结构 为硅氧结构的可用于制造生胶的封头剂，最优选为二乙烯基四甲基二硅氧烷（乙烯基双封 头，CAS :2627-95-4)的分子结构为：
[0020]
[0021] 碱催化剂可选自金属碱催化剂、有机碱性催化剂、无机碱性催化剂等碱性催化剂， 此类催化剂是试剂级的。
[0022] 值得指出的是，在本发明的研究中发现，碱性催化剂最选优为四甲基氢氧化铵。使 用四甲基氢氧化铵作为催化剂相比较其他种类的碱催化剂存在更为突出的优势，如：反应 活性大、无金属离子残留、成本低廉等。但是，在此类产品生产中，如采用传统工艺会有氨残 留进而影响产品的品质，而本发明通过反应条件上的改进及生产工艺的调整保证了催化剂 完全分解，再经过200°C左右长达10多小时的真空系统的脱除等手段，能使其分解物基本 清除干净。检验结果也证明，在生胶及凝胶的小分子物质的定性分析中并没有发现含氮的 化合物。
[0023] 在本发明中，应当依次将上述原料投入反应釜中。
[0024] 步骤二、打开保护气系统。
[0025] 在本发明中，保护气可选自任意一种可作为保护气来使用的惰性气体。优选为氮 气。
[0026] 此外，上述保护气系统最优选为液氮气化汇流排分压系统。采用该系统能起到将 液氮转化为稳定的氮气流量的作用。在合成的初期，氮气的作用主要为了提供更大的反应 接触面积，及作为反应的保护气使用。在反应的后期，氮气的作用主要是为了更加有效的脱 除小分子物质。
[0027] 步骤三、将反应釜升温至70_80°C维持1-2小时。
[0028] 此处，利用了本发明的油浴电加热系统，该系统优选由多只点加热棒均匀的设置 于油浴中。通过控制加热棒的工作组数及工作时间控制油浴温度，从而达到控制物料温度 的目的。当反应釜的容量为700L左右时，优选采用9只4KW电加热棒，均匀的分布在油浴 中。
[0029] 采用上述优选配方时，该阶段的反应时间优选为1小时。
[0030] 在本发明中，该步骤三的目的在于溶解催化剂，使催化剂均匀地分布在体系中。
[0031] 步骤四、将反应釜升温至120_130°C维持4-6小时。
[0032] 在本发明中，物料系统在KKTC左右就开始发生聚合反应，链增长、链转移、链终 止。
[0033] 采用上述优选配方时，该阶段的反应时间优选为4小时。
[0034] 步骤五、将反应釜升温至150_160°C维持1. 5-2. 5小时并打开真空系统。
[0035] 在本发明中，该步骤五的目的在于分解催化剂，破坏反应的进行，使系统不再具有 反应活性。
[0036] 采用上述优选配方时，该阶段的反应时间优选为1. 5小时。
[0037] 步骤六、将反应釜升温至190-2KTC维持10小时以上得到生胶成品。
[0038] 在本发明中，该步骤六的目的在于脱除物料系统中的小分子物质(主要为分子量 小于1500的硅氧烷)，这一部分约占体系量的11-13%。
[0039] 本步骤得到的生胶成品经检验合格后通过密闭管道抽入生胶储罐内。
[0040] 另外，为实现本发明的发明目的，本发明涉及的工艺方法还具有这样的特征，真空 系统包括二级真空泵系统，二级真空泵系统包含初级泵和二级真空泵；其中，当反应温度达 到150°C时，启动初级泵；当反应温度达到160°C时，启动二级真空泵。
[0041] 此外，该真空系统的极限真空度应当可以达到6X10_2Pa，排气速率可达70L/s。
[0042] 另外，在本发明中初级泵最优选为旋片真空泵，二级泵最优选为罗茨真空泵。在生 产过程中，在投料阶段仅需启动初级泵即可，在脱除低沸物的阶段需启动二级真空泵。这样 可以有效降低物料的小分子物质的含量。
[0043] 另外，为实现本发明的发明目的，本发明涉及的工艺方法还具有这样的特征，真空 系统还包括真空过滤系统。其中，真空过滤系统采用干冷过滤法的工作模式。一般来说，真 空过滤系统一般启动真空泵的同时就可以打开，其目的是通过低温将小分子冷凝下来，不 至于抽入真空泵中。
[0044] 另外，为实现本发明的发明目的，本发明涉及的工艺方法还具有这样的特征，生胶 生产的过程中还包括搅拌系统、冷凝系统和视频监控系统。
[0045] 其中，搅拌系统采用上下双桨叶的设计，用于保证反应釜中物料分散的均匀及物 料的温度分布均匀。当反应釜的容量为700L左右时，优选使用4KW电机，采用上下双桨叶 的设计。
[0046] 冷凝系统采用冷水机对冷却水进行降温，保持冷却水温度在16°C以下，可使气化 得小分子物质尽快冷却下来，流到低沸收集罐内。
[0047] 视频监控系统实时反应反应釜内的物料情况，直观的监控物料的粘度变化、氮气 的流量、搅拌情况等。
[0048] 值得注意的是，本发明需对温度做到精确控制，每隔10-15分钟要对温度进行记 录，保证温度在规定的区间内。
[0049] 采用上述工艺方法制造的生胶，其粘度与反应温度、封头剂投入量等因素有关，采 用优选配方时的黏度为1200-1800cp。
[0050] 采用上述工艺方法制造的生胶，其粘度与反应程度、真空度、氮气流量等因素有 关，采用上述优选工艺条件时挥发分：=〇. 2% (内控)。
[0051] 采用本发明的方法制造的生胶能广泛应用于各类胶制品领域，如凝胶、硅橡胶等。
[0052] 在本发明中，还提供了一种采用上述生胶制备凝胶的方法，其特征在于，由以下步 骤完成：
[0053] 步骤一、取用等量的两个批号的生胶、分别通过密闭管道系统进入A、B胶配置罐 内。
[0054] 步骤二、在A胶配置罐中加入催化剂，搅拌6-10小时，制得A胶。
[0055] 优选搅拌时间为8小时，制得的A胶为生胶与催化剂的混合物。
[0056] 步骤三、在B胶配置罐中加入硫化剂，搅拌6-10小时，制得B胶。
[0057] 优选搅拌时间为8小时，制得的B胶为生胶与硫化剂的混合物。
[0058] 完成上述配制后进行小样的制作及IOkg中试，确定该批凝胶的参考配制配方。
[0059] 步骤四、将A胶、B胶分别通过密闭管道系统进入净化车间内的AB胶混合搅拌罐， 完全搅拌均匀后，注入外囊中。
[0060] 步骤五、经过120-160°c、1-2. 5小时的硫化，使含硫化剂及催化剂的生胶在囊体 内进行交联。
[0061] 其中，催化剂和硫化剂的用量由目标产品的性状而定，优选催化剂的用量为A胶 配置罐内生胶质量的0. 8-1. 5倍；硫化剂的用量为B胶配置罐内生胶质量的5-10倍。 [0062] 此外，在本发明中，采用最优选配方制备的生胶即为二甲基硅油/聚二甲基硅氧 烷的结构式为：
[0063]
[0064] 硫化剂/胶联剂最优选为含氢硅油（CAS :63148-57-2)的结构式为：
[0065]
[0066] 催化剂优选为钼催化剂，最优选为氯钼酸催化剂，其结构式为：
[0067]
[0068] 采用上述优选配方时步骤五的反应条件最优选为150°C，经I. 5h的硫化。
[0069] 另外，完成上述工艺步骤的设备涉及密闭管道输送系统、C、D生胶储存系统、A、B 胶配制罐系统、净化车间AB胶混合及注胶系统。
[0070] 其中，密闭管道输送系统采用内外抛光的316L卫生级不锈钢管制作，物料的传输 采用真空压力传输，不会有任何其他问题物体接触到生胶。
[0071] C、D生胶储存罐：同一凝胶批组的两批生胶放入同一储罐中。
[0072] A、B胶配制罐：带有搅拌电机，可将生胶配制为均匀地A、B胶。
[0073] 净化车间AB胶混合及注胶系统：带有搅拌电机，物料出口直接连接注胶机。
[0074] 本发明的作用和