晶硅片切割液聚乙二醇的酯化工艺研究 晶硅片切割液聚乙二醇的酯化工艺研究

晶硅片切割液聚乙二醇的酯化工艺研究

  • 期刊名字:当代化工
  • 文件大小:789kb
  • 论文作者:王杰,高敏杰,徐元清
  • 作者单位:河南新大新材料股份有限公司
  • 更新时间:2020-07-10
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论文简介

第42卷第9期Contemporary Chemica 1 IndustrySepteVo1.42,No.92013年9月September, 2013晶硅片切割液聚乙二醇的酯化工艺研究王杰,高敏杰,徐元清(河南新大新材料股份有限公司,河南开封47500 )摘要:利用晶硅片切割废液聚乙二醇,通过酯化反应合成出了无毒环保型增塑剂聚乙二醇双苯甲酸酯。研究了酯化合成反应的工艺条件,对合成出的聚乙二醇双苯甲酸酯性能与邻苯二甲酸二辛脂做了 对比,对合成工艺的影响因素进行了探讨。该方法将晶硅片切割废液进行处理资源化处理,合成出的增塑剂具有无毒环保的特点,符合当前社会发展趋势,具有广阔的应用前景。关键词:切割液;聚乙二醇;酯化工艺;研究中图分类号: TQ 314文献标识码: A文章编号: 1671-0460 ( 2013 ) 09-1225-03Research on Esterification Process ofPolyethylene Glycol as Silicon Wafers Cutting LiquidWANG Jie,GAO Min-jie, XU Yuan-qing( Henan Xindaxin Materials Co.,Ltd, Henan Kaifeng 475000, China)Abstract: Using wasteplaticizer poly(ethylene glycol) dibenzoate was synthesized through the esterification reaction. Then esterificationreaction conditions were studied, and its properties were contrasted with dioctyl phthalate. The influence factors ofsynthesis technology were discussed.Key words: Cutting liquid; Polyethylene glycol; Esterification technology; Research太阳能晶硅片是光伏产业的重要基础材料,单皮革、橡胶、有机玻璃等领域。但由于DOP和DBP晶硅及多晶硅在被切割成片的过程中,需要使用切均具有- -定的毒性,存在潜在致癌危险”,国际上割液,以便能够及时带走切削过程中产生的巨大的已开始采取相应的措施限制使用,同时随着人们绿摩擦热,目前晶硅片切割液主要用聚乙二醇(PEG)色环保意识的提升,无毒、环保型增塑剂的开发和为主要原料,它具有浸润性好、排削能力强、分散使用成为社会发展的必然趋势”。性好的特点"2。切割液使用到- -定程度后会造成其聚乙二醇双苯甲酸酯无毒性,属于新型环保型切割性能下降,无法再继续使用而废弃掉,成为工增塑剂。 在国外广泛应用于树脂摩擦材料、层压板、业废弃物,从而造成大量的切割废液产生。如何将铸造砂、醇酸漆等材料中。以晶硅片切割废液聚乙该切割废液经过深加工处理,使其得到合理的利用,二醇为主要原料,通过酯化合成反应制备聚乙二醇成为工业企业亟待解决的难题。双苯甲酸酯增塑剂,晶硅片切片产生的切割废液得增塑剂是一种加入到塑料、树脂等材料中以改以深人加工处理,使得工业废弃物得到有效利用,进其加工性、可塑性、柔韧性、拉伸性的添加剂,并实现企业产品持续性发展。可以降低熔体粘度、玻璃化转变温度和产品的弹性1实验部分.模量而不会改变被增塑材料的基本化学性质。增塑剂的产品种类非常多,包括苯甲酸酯类、柠檬酸1.1 实验所需原料酯类、环氧化合物类、氯化烃化合物类、磷酸酯类、苯甲酸(分子式C6HsCOOH,分子量122),工邻苯二甲酰酯类、苯多羧酸酯类、石油酯类、聚酯业高纯品,纯度≥98%。类等。我国是增塑剂的生产大国,但现有技术生产聚乙二醇(PEG),工业晶硅片切割废液。的增塑剂产品仍然以邻苯二甲酸辛脂( DOP)和二甲苯,酯化反应带水剂,保证酯化合成反应邻苯二甲酸二丁酯( DBP)、氯化石蜡为主,在增塑.有效进行。剂中占主要地位,广泛应用于PVC塑料、电缆料、片碱,中国煤化工用,调节合°MHCNMHG收稿日期: 2013-07-02 .), 男,河南开封人,工程师,硕士,2011年毕业于河南理工大学,研究方向:主要从事化工新材料生产工艺改进方面作者简介:的研究工作。E-mail:' 178954203@qq.com.1226当代化工2013年9月成反应后产品的pH值。量,有利于反应完全转化为聚乙二醇双苯甲酸酯,对甲基苯磺酸,合成反应催化剂,保证酯化合但由此会造成过量苯甲酸在后继处理中损耗加大,成反应能够迅速高效的进行。且容易堵塞管路。根据以上分析,该酯化反应的醇活性炭,生产用脱色剂,降低合成产品的色度,酸物质的量比范围为1 : (2.0~2.2)。使其具有更广泛的应用空间。酯化反应后的产物经酸度检测未酯化完全时,硅藻土,生产用助滤剂。需再次循环人反应釜二次酯化,以提高聚乙二醇双次亚磷酸钠,合成反应抗氧化剂,保证合成产苯甲酸酯的反应产出率。酯化完全后,加入活性炭品质量,避免产品氧化变性。对产物聚乙二醇双苯甲酸酯进行脱色并过滤,加入1.2实验所需设备碱液对产物进行pH值调节。再加入脱色剂对生成不锈钢酯化釜、搪瓷釜、酯化冷凝器、分水器、的聚乙二醇双苯甲酸酯进行脱色,经过滤后再进行高位槽、真空泵、化工泵阀、压滤机、冷却塔、循分离提纯。最终制得聚乙二醇双苯甲酸酯增塑剂。环水路、导热油路等。合成时需对酯化时间进行控制,并取样测试合成产品的酸度,当酸度≥1时,聚乙二醇未完全酯化反2合成工艺应,需再次循环至反应釜中,进行二次酯化。测试2.1 合成反应式酸度≤0.5时,酯化反应完全。聚乙二醇与苯甲酸在催化剂存在情况下,经加2.3合成产物性能及对比热反应,生成聚乙二醇双苯甲酸酯增塑剂,其反应合成后的产品与常见的邻苯二甲酸二辛脂方程式如下:( DOP)性能对比如下表1所示。0表1聚乙二醇双苯甲酸HOCH.CH2O)H +_.CooH 催化剂fo yCOCH.CH)-0.C酯与邻苯二甲酸二辛脂( DOP )性能对比加热”Table 1 The property comparison of poly(ethylene glycol)+H20dibenzoate and dioctyl-phthalate2.2合成工艺及参数项目性能聚乙二醇双苯邻苯二甲酸二辛脂甲酸酯(DOP)先将晶硅片切割废液聚乙二醇进行蒸馏提纯,粘度(25 C))07除去其中的水分。聚乙二醇加人蒸馏塔后,开启蒸2闪电(开口杯)/C52210汽阀门和真空泵,使物料温度达到60~ 140 C,真加热减量,%0.450.空度达到0.01 MPa以下。蒸馏时间30 ~ 120 min,凝固点/C40-50使聚乙二醇中水分达到0.5%以下。相对密度(20 C)(g.cm) 1.1500.986色度(P1-Co)50在酯化釜中按配比加入苯甲酸、脱水后的切割体积电阻率(204.7x 10121x109废液聚乙二醇、带水剂二甲苯、有机酸催化剂对甲C)(2. cm)基苯磺酸。开启酯化釜搅拌装置对釜内物料进行搅折射率(25 C)1.51021.4839拌,并对反应釜内物料进行加热,加热温为120 ~可以看出,由晶硅片切割废液合成的无毒环保200 C。在带水剂和催化剂作用下进行酯化反应,型增塑剂聚乙二醇双苯甲酸酯,具有闪点高不易老以加快酯化反应的进行以及提高酯化反应的程度。化、绝缘性能好电阻率低、凝固点低便于使用、色在180~250 C下反应4~6 h,反应结束后脱去二度 较低应用范围广的特点,完全可以替代邻苯二甲甲苯,用碱液中和,经水洗、脱水、脱色、过滤,酸二辛脂增塑剂,并且具有无毒环保的特性,具有即得粗品聚乙二醇双苯甲酸酯。较大的应用推广价值。粗酯碱液中和后产生的废碱液,加硫酸酸化后,再用二甲苯萃取,上层有机相为二甲苯和回收苯甲3酯化合成反应的影响因素酸,可在酯化时循环使用。下层废液经pH调节后3.1原料选择及其配比的影响排放,产生的废水经过有效处理后,达标排放,避本试验使用的是高纯结晶苯甲酸,若使用回收免对生态环境造成污染。苯甲酸,使用前仅需对其进行简单的蒸馏处理去除理论上该酯化反应的醇酸物质的量比=1 : 2。其中的水分即可,或使用时增加少量带水剂,这样当醇酸比大于1 : 2时,醇过量,有利于单酯生产,合成成本能得. 中国煤化王用二甲苯作反应不彻底,产品中含单羧酸酯高,羟值高,影响为带水剂,CHCNMHG产品及制品质量。当醇酸比小于1 : 2时,苯甲酸过外二甲苯的沸点牧局( 140 L左石),使得增塑剂色第42卷第9期王杰,等:晶硅片切割液聚乙二醇的酯化工艺研究1227度较高,增加后继脱色压力。若使用甲苯(沸点110提高其产品品质。C )或其它带水剂则能降低增塑剂成品的色度,对4结论增塑剂的品质有提升同时降低增塑剂生产成本。但甲苯大批量工业生产使用需要办理采购证等手续。利用晶硅片切割废液,通过酯化合成反应工艺,合成反应各原料的配比对聚乙二二醇双苯甲酸酯的合制备出无毒环保型增塑剂聚乙二醇双苯甲酸酯。成具有较大的影响,本合成反应的醇酸物质的量比酯化合成的原料及配比、催化剂的选用、带水剂以设定为苯甲酸微过量,使得酯化合成反应能够顺利及复配技术的使用均会对酯化合成聚乙二醇双苯甲的进行。酸酯带来影响。3.2催化剂的选择该聚乙二醇双苯甲酸酯增塑剂与产用DOP增不同的催化剂对合成反应的影响较大。传统的塑剂相比具有较佳的性能,并符合当前社会对无毒有机合成反应多采用浓硫酸等催化剂,而浓硫酸等环保增塑剂的开发使用需求,具有广阔的发展空间催化剂有腐蚀性,使得反应的副反应多、后处理困和应用价值。难、产品色泽较差;同时在后处理过程中还会产生该方法既将工业废弃物晶硅片切割废液进行处大量的含硫废水污染环境。而对甲基苯磺酸作为催理,使资源得到综合利用,变废为宝,又制备出无化剂在有机酯化合成中具有较高的催化活性,且工毒环保型增塑剂聚乙_二醇双苯甲酸酯,实现企业产艺简单、合成反应周期短、污染小、对环境友好的品持续性发展。特点,适合在酯化合成聚乙二醇双苯甲酸酯反应中参考文献: .使用[1]富扬,刘兆滨,宋恩军,边玉强,孙艳芝硬胞性材料线切割切削3.3带水剂的影响液的组成和发展]半导体技术,2008(4): 292 -295.从聚乙二醇双苯甲酸酯酯化反应方程式可以看[2]高玉飞,葛培琪,李绍杰,侯志坚切削液对金刚石线锯切制单晶出,聚乙二醇和苯甲酸反应有水生成,根据勒沙特硅片质量的影响川.武汉理工大学学报,2008(8): 86 -8.列平衡原理,生成的水若不能及时去除掉,反应将[3]陶刚,梁诚.国内外增塑剂市场分析与发展趋势[小.塑料科技,2008(6): 78- 81.很难继续快速发生”。因此必须选用带水剂,将反[4]张静,陈会明邻苯二甲酸酯类增塑剂的危害及监管现状I化工学应生成的水及时去除掉,使得反应向生成聚乙二醇报,2011(12);: 1-6.双苯甲酸酯的方向进行,保证酯化反应顺利进行。[5]蒋平平,张书源,冷炎,董玉明,张萍波催化合成环保增塑剂的3.3化反应 前复配技术的影响研究及其应用进展[].化工进展,2012(5): 953-964.复配技术是化I反应合成新材料产品常采用的[6]张照元,田力多晶硅切制液废液的回收与利用[J].中国环保产业,201(8): 55-57.- -种技术”,在酯化反应前对原料进行复配改性,[7]马保国,温小栋,谭洪波,潘伟,许永和酯化法合成甲基丙烯酸使反应原料苯甲酸带有一-定特性的官能团,在不影聚乙二醇单甲醚(400)酯川武汉理工大学学报,2007(2): 20- 22.响与切割废液反应的情况下,生成的聚乙二醇酯类[8]庞敏,曹丽丽,姜绍通,冯瑞彩.脂溶性茶多酚酯的制备及其复配增塑剂具有- -定的官能特性,改善其相溶性等特性,油脂的抗氧化性能研究[]中国油脂,2012(3): 36 -39.欢迎订阅2014年《化工新型材料》《化工新型材料》创刊于1973 年,系中国化工信息中心主办的化工科技类刊物。《 化工新型材料》为中文核心期刊,《美国化学文摘(CA)》收录期刊,《 中国化学化工文摘》来源刊物,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊,《 中国期刊网》、《中国学术期刊<光盘版〉》全文收录期刊,《万 方数据-数字化期刊群》全文收录期刊。《化工新型材料》 主要报道国内外新近发展和正在开发的具有某些优异性能或特种功能的先进化工材料的研究开发、技术创新、生产制造、加工应用、市场动向及产品发展趋势。《化工新型材料》为月刊,大16开,国内刊号: CN11-2357TQ,国际刊号: ISSN 1006 -3536。全国各地邮局均可订阅或通过编辑部直接订阅。邮局订阅邮发代号: 82-816银行汇款订阅邮汇现金订阅开户行:工行北京化信支行邮政编码: 100029开户名称:中国化工信息中心收款地址:中国煤化工帐号: 0200228219020180864收款人:HC NMH G,请在用途一-栏注明“订《化工新型材料》请在附言栏

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