技术领域
[0001] 本
发明涉及新材料技术领域，具体是一种连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺。
背景技术
[0002] 随着世界经济的快速发展，人类对新
能源新材料的需要急剧增加。新材料是当今材料发展最为活跃的产业领域之一，其研究和发展在国民经济中起着不可替代的作用，已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实
力的重要标志。
[0003] 先驱体转化碳化硅陶瓷基
复合材料主要应用于制备具有耐高温、抗
氧化、
耐磨性好、
热膨胀率小、导电导热性好、硬度高和耐
腐蚀等优异性能的，并可近净尺寸成型的高性能陶瓷材料和
纤维增强陶瓷基复合材料；目前已被广泛应用于高端科技与国防军事领域，如空间遥感成像光学系统轻量化
支撑结构件、航空航天
发动机热端部件、可重复使用的航天运载器热防护材料等。聚甲基硅烷为生产制备碳化硅系列的高技术陶瓷材料的先驱体。制备出陶瓷产率高使用方便，成本较低的先驱体一直是碳化硅先驱体技术发展的方向；现有的连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷过程中，由于钠砂制备工艺限制，导致钠砂粒径较大和不均匀，使伍兹合成反应时钠反应不彻底，浪费了原料，并对后续尾渣处理带来麻烦；并且生产规模无法放大，因此我们提出一种连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺，本发明是大规模工业化连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷(PMS)的新工艺，通过
造粒塔将
块状金属钠制成20-200微米钠砂，提供反应放大的可能。并使反应更均匀、彻底；通过反应釜内搅拌反应，钠砂分散系及
单体被循环液稀释后加入的加料方式，外循环的移热方式，使反应控制在60-95℃，有效控制了成品的
质量；单釜成品产量可达500kg；通过多级沉降后精滤的方式实现固液分离，简化了流程，防止了污染，通过尾渣干燥方式回收了
甲苯，防止了污染，节约了成本；以解决由于钠砂制备工艺限制，导致钠砂粒径较大和不均匀，使伍兹合成反应时钠反应不彻底，浪费了原料，并对后续尾渣处理带来麻烦；并且生产规模无法放大的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺，步骤如下：
[0007] 1)钠砂分散系的制备：将块状金属钠加入到熔钠釜F-101内，经甲苯清洗后，作为
洗涤剂的甲苯进入到甲苯中间罐V-104内，通过钠清洗
泵P-103可循环使用；清洗完毕后熔钠釜升温至150-250℃，钠熔融成液体，进入到造粒塔T-101内，经过造粒塔内旋转盘造粒形成钠砂，再与甲苯以一定比例配置成甲苯与钠的分散系，待用；
[0008] 2)合成反应：将钠砂与甲苯的分散系先加入到反应釜F-101内，运行反应釜搅拌及釜液
循环泵P-201，二氯甲基硅烷单体经稀释后以一定速度加入到反应釜内；然后在一定
温度下钠砂和二氯甲基硅烷单体在甲苯
溶剂内发生缩合反应，生成PMS和副产物
氯化钠；因反应是受温度条件限制下的放热反应，通过釜液外循环加热和冷却，通过切换釜液加热器E-201的加热功率和釜液冷却器E-202
循环水量来实现；
[0009] 3)釜液分离：反应完毕后釜液经一级沉降槽沉降V-203自由沉降，取上清液母液进入到二级沉降槽V-204自由沉降，上清母液进入到三级沉降槽V-205自由沉降后进入到
过滤器S-201，进一步过滤后进入到母液储罐V-206内；各级沉降的尾渣统一处理，根据釜液的特点采用三级或更多级沉降的方式实现固液分离，每级沉降槽分别设置甲苯冲洗口，用于清洗尾渣；
[0010] 4)尾渣处理：启动干燥机E-402搅拌，尾渣由尾渣干燥机E-402上部进料口进入到筒体内，待料装满停止，启动电加热器，恒温一段时间；被蒸出的甲苯有出气口排出后冷凝回收，干渣自出料口排出，待冷却后外送。
[0011] 作为本发明进一步的方案：步骤1)中，钠砂的粒径为10-500微米。
[0012] 作为本发明再进一步的方案：步骤2)中，反应釜内温度为40-98℃。
[0013] 作为本发明再进一步的方案：步骤2)中，反应釜内温度为50℃。
[0014] 作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，干燥机内温度为100-170℃。
[0015] 作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，干燥机内温度为120℃。
[0016] 作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，恒温时间为2h。
[0017] 一种基于所述连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺的碳化硅基陶瓷先驱体生产装置。
[0018] 与
现有技术相比，本发明实现了大规模工业化连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷(PMS)，其生产工艺和设备有很大的先进性，同时本发明还具有如下优点：
[0019] 1、本发明制得的砂粒径均匀，其粒径在10-500微米，使反应更完全，为伍兹反应的最合适粒径范围，采用连续加料的方式提高了生产效率。
[0020] 2、反应釜桨叶搅拌，釜液外循环的形式移热，使混合更均匀，温度更可控。
[0021] 3、釜液采用多级沉降再过滤的方式实现固液分离，流程简单易操作。
[0022] 4、尾渣经干燥后，甲苯回收循环使用降低成本。
[0023] 5、生产连续密闭无污染，生产规模大。
附图说明
[0024] 图1为连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺的
流程图。
[0025] 图2为连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺中钠砂分散系的制备的流程示意图。
[0026] 图3为连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺中合成反应的流程示意图。
[0027] 图4为连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺中釜液分离的流程示意图。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明，显然，所描述的
实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 请参阅图1～4，本发明实施例中，一种连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺，步骤如下：
[0031] 1)钠砂分散系的制备：将块状金属钠加入到熔钠釜F-101内，经甲苯清洗后，作为洗涤剂的甲苯进入到甲苯中间罐V-104内，通过钠清洗泵P-103可循环使用；清洗完毕后熔钠釜升温至150-250℃，钠熔融成液体，进入到造粒塔T-101内，经过造粒塔内旋转盘造粒形成钠砂，再与甲苯以一定比例配置成甲苯与钠的分散系，待用；
[0032] 2)合成反应：将钠砂与甲苯的分散系先加入到反应釜F-101内，运行反应釜搅拌及釜液循环泵P-201，二氯甲基硅烷单体经稀释后以一定速度加入到反应釜内；然后在一定温度下钠砂和二氯甲基硅烷单体在甲苯溶剂内发生缩合反应，生成PMS和副产物氯化钠；因反应是受温度条件限制下的放热反应，通过釜液外循环加热和冷却，通过切换釜液加热器E-201的加热功率和釜液冷却器E-202循环水量来实现；
[0033] 3)釜液分离：反应完毕后釜液经一级沉降槽沉降V-203自由沉降，取上清液母液进入到二级沉降槽V-204自由沉降，上清母液进入到三级沉降槽V-205自由沉降后进入到过滤器S-201，进一步过滤后进入到母液储罐V-206内；各级沉降的尾渣统一处理，根据釜液的特点采用三级或更多级沉降的方式实现固液分离，每级沉降槽分别设置甲苯冲洗口，用于清洗尾渣；
[0034] 4)尾渣处理：启动干燥机E-402搅拌，尾渣由尾渣干燥机E-402上部进料口进入到筒体内，待料装满停止，启动电加热器，恒温一段时间；被蒸出的甲苯有出气口排出后冷凝回收，干渣自出料口排出，待冷却后外送。
[0035] 步骤1)中，钠砂的粒径为10-500微米；步骤2)中，反应釜内温度为40-98℃；
[0036] 步骤2)中，反应釜内温度为50℃；
[0037] 步骤4)中，干燥机内温度为100-170℃；
[0038] 步骤4)中，干燥机内温度为120℃，步骤4)中，恒温时间为2h。
[0039] 实施例2
[0040] 一种基于实施例1所述连续生产碳化硅基陶瓷先驱体聚甲基硅烷的工艺的碳化硅基陶瓷先驱体生产装置。
[0041] 本发明的工作原理是：PMS大规模工业化连续生产工艺是将原料金属钠在熔钠釜内熔融成液体，在造粒塔内制成钠砂，并与甲苯按照一定比例制成钠与甲苯的分散系后进入反应釜；将原料甲基二氯硅烷经稀释后加入反应釜内在甲苯分散系作用下缩合生成PMS并产生副产物氯化钠，生成物PMS通过多级釜液分离后母液送
分馏单元，尾渣氯化钠进入尾渣料仓，尾渣经尾渣处理干燥后，固体外送；尾气送尾气系统回收处理；分馏单元将母液加热，
真空精馏后得到粗PMS，并回收甲苯和甲基二氯硅烷送到各自回收储罐，尾气经洗涤后排空(主要是氮气)；粗PMS经沉降过滤后成为产品即PMS；
[0042] 1、本发明制得的砂粒径均匀，其粒径在10-500微米，使反应更完全，为伍兹反应的最合适粒径范围，采用连续加料的方式提高了生产效率。
[0043] 2、反应釜桨叶搅拌，釜液外循环的形式移热，使混合更均匀，温度更可控。
[0044] 3、釜液采用多级沉降再过滤的方式实现固液分离，流程简单易操作。
[0045] 4、尾渣经干燥后，甲苯回收循环使用降低成本。
[0046] 5、生产连续密闭无污染，生产规模大。
[0047] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0048] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
