DE102014226725A1 - Process for the equilibration of low molecular weight compounds - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxanen durch Equilibrierungsreaktion, bei dem niedermolekulare Organosiloxane mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen werden.A process for the preparation of organopolysiloxanes by equilibration reaction in which low molecular weight organosiloxanes are contacted with ion exchange resin particles which are fluidized with inert gas and allowed to react.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Equilibrierung von niedermolekularen Verbindungen, die bei der Co-Hydrolyse von Chlorsilanen entstehen.The invention relates to a method for the equilibration of low molecular weight compounds formed in the co-hydrolysis of chlorosilanes.

Die Herstellung von Equilibrierungsprodukten besonders an sauren Ionenaustauscherharzen ist seit sehr langer Zeit bekannt. Bereits in DE-A 2152270 wird beschrieben wie Equilibrierungsprodukte von Organosiloxanen hergestellt werden können. Des Weiteren wird in DE 10311724 A1 als Teilschritt der Siloxanerzeugung die Equilibrierung mittels stark saurer Ionenaustauscherharze beschrieben. US-A 6,534,614 beschreibt die Erhöhung des linearen Anteils eines Co-Hydrolysates durch Reaktion an einem sulfonsauren Kationenaustauscher im Festbett. Für die Herstellung von verzweigten SiH-funktionellen Siloxanen wird in DE-A 102008041601 die Verwendung eines Gemisches, bestehend aus Trifluormethansulfonsäure und sulfonsaurem Ionenaustauscher, offenbart. In DE 102005001039 A1 wird der Kationenaustauscher hinsichtlich spezifischer Oberfläche, mittlerem Porendurchmesser sowie dem Produkt aus beiden (P = spezifische Oberfläche x mittlerer Porendurchmesser) charakterisiert, d.h., diese Parameter haben maßgeblich Einfluss auf die geforderte Produktqualität. Auch der Wassergehalt des verwendeten Katalysators wird häufig betrachtet. WO 2010/074831 A1 beziffert den Wasseranteil des Ionenaustauscherharzes mit 6–19 %, in DE 102008042181 A1 liegt dieser mit 8–25 % noch höher. Zudem wird in WO 2010/074831 A1 die wiederholte Beaufschlagung mit Wasser zur erneuten Aktivierung des Katalysators beschrieben.The preparation of equilibration products, especially of acidic ion exchange resins, has been known for a very long time. Already in DE-A 2152270 describes how equilibration products of organosiloxanes can be prepared. Furthermore, in DE 10311724 A1 as part of the Siloxanerzeugung described the equilibration by means of strongly acidic ion exchange resins. US-A 6,534,614 describes the increase of the linear portion of a co-hydrolyzate by reaction on a sulfonic acid cation exchanger in a fixed bed. For the preparation of branched SiH-functional siloxanes is in DE-A 102008041601 the use of a mixture consisting of trifluoromethanesulfonic acid and sulfonic acid ion exchanger disclosed. In DE 102005001039 A1 the cation exchanger is characterized in terms of specific surface area, average pore diameter and the product of both (P = specific surface area x mean pore diameter), ie these parameters have a decisive influence on the required product quality. Also, the water content of the catalyst used is often considered. WO 2010/074831 A1 quantifies the water content of the ion exchange resin at 6-19%, in DE 102008042181 A1 this is even higher with 8-25%. In addition, in WO 2010/074831 A1 described the repeated application of water to reactivate the catalyst again.

Die Regenerierung der Ionenaustauscherharze mit dem Ziel des erneuten Einsatzes ist aus Umwelt- und wirtschaftlichen Gründen von Bedeutung. Besonders durch Wasser, welches bei Kondensation von OH-Gruppen entsteht, und Gelteilchen bzw. hochviskose Verbindungen kann das Ionenaustauscherharz inaktiv werden. Nur die Entfernung von Wasser durch Trocknung ist oftmals nicht ausreichend. In EP-A 1367079 wird für die Wäsche ein niedermolekulares Siloxan genutzt. Besonders geeignet ist aufgrund des Siedepunktes und Lösevermögens Hexamethyldisiloxan. Dieses kann unter leichtem Vakuum und Temperaturen unter 100°C leicht abgedampft werden. Das Einblasen von Luft oder Stickstoff wäre ebenfalls möglich. Der Wassergehalt des Ionenaustauschers kann somit auf 5–7 % reduziert werden. Für die Regenerierung muss jedoch auf einen weiteren Equilibrierreaktor umgeschaltet werden oder der Prozess wird für die Zeit der Reinigung bzw. Regenerierung unterbrochen. Es fallen Reinigungsprodukte an, die entsorgt werden müssen.The regeneration of the ion exchange resins with the goal of reuse is important for environmental and economic reasons. Especially by water, which is formed by condensation of OH groups, and gel particles or highly viscous compounds, the ion exchange resin can become inactive. Only the removal of water by drying is often insufficient. In EP-A 1367079 is used for the laundry, a low molecular weight siloxane. Due to the boiling point and solubility, hexamethyldisiloxane is particularly suitable. This can be easily evaporated under a slight vacuum and temperatures below 100 ° C. The injection of air or nitrogen would also be possible. The water content of the ion exchanger can thus be reduced to 5-7%. For regeneration, however, it is necessary to switch to another equilibration reactor or the process is interrupted for the duration of the cleaning or regeneration. There are cleaning products that need to be disposed of.

Am effektivsten werden Equilibrierungen kontinuierlich in einem Rohrreaktor durchgeführt. Ein solcher mit einem heterogenen sauren Katalysator gepackter Reaktor wird in US2004/0176561 A1 umfassend beschrieben. Auch hier wird über die Deaktivierung z.B. durch Ablagerungen an den aktiven Zentren des Katalysators und von an den Katalysatorpartikeln absorbiertem Wasser geschrieben. Most effective equilibration is carried out continuously in a tubular reactor. Such a reactor packed with a heterogeneous acidic catalyst is disclosed in US Pat US2004 / 0176561 A1 comprehensively described. Again, it is written about the deactivation, for example, by deposits on the active centers of the catalyst and water absorbed on the catalyst particles.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxanen durch Equilibrierungsreaktion, bei dem niedermolekulare Organosiloxane mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen werden.The invention relates to a process for the preparation of organopolysiloxanes by equilibration reaction in which low molecular weight organosiloxanes with ion exchange resin particles, which are fluidized with inert gas, are brought into contact and allowed to react.

Unter Equilibrierungsreaktionen soll die ein Gleichgewicht bildende Umlagerung von Siloxanbindungen verstanden werden, insbesondere die Bildung von linearen Siloxanstrukturen aus cyclischen Siloxanen.Equilibrating reactions are understood to mean the equilibration of siloxane bonds, in particular the formation of linear siloxane structures from cyclic siloxanes.

Bei den zu equilibrierenden niedermolekularen Siloxanen kann es sich um beliebige und bisher bekannte lineare, cyclische oder verzweigte Siloxane mit bevorzugt 2 bis 100 Siliciumatomen, handeln. The low molecular weight siloxanes to be equilibrated may be any desired and known linear, cyclic or branched siloxanes having preferably 2 to 100 silicon atoms.

Die erfindungsgemäß eingesetzten niedermolekularen Siloxane sind bevorzugt Gemische von Siloxanen mit einem Anteil an cyclischen Siloxanen von vorzugsweise mehr als 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 85 Gew.-%. The low molecular weight siloxanes used according to the invention are preferably mixtures of siloxanes with a proportion of cyclic siloxanes of preferably more than 60% by weight, particularly preferably 70 to 85% by weight.

Die niedermolekularen Siloxane können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als solche oder im Gemisch mit weiteren Stoffen, wie z.B. Silanen und/oder solchen organischen Lösungsmitteln, die nicht an der Reaktion beteiligt sind, eingesetzt werden. Bei den Silanen, die im Gemisch mit den niedermolekularen Siloxanen eingesetzt werden können, handelt es sich bevorzugt um Methylchlorsilane, Phenylchlorsilane und Alkoxysilane.The low molecular weight siloxanes may be used in the process according to the invention as such or in admixture with other substances, e.g. Silanes and / or such organic solvents that are not involved in the reaction can be used. The silanes which can be used in admixture with the low molecular weight siloxanes are preferably methylchlorosilanes, phenylchlorosilanes and alkoxysilanes.

Die erfindungsgemäß zu equilibrierenden Siloxane, gegebenenfalls im Gemisch mit weiteren Stoffen, werden als Einspeisungsgemisch bezeichnet. Dieses ist bei 20°C und 1013 hPa flüssig.The siloxanes to be equilibrated according to the invention, optionally mixed with other substances, are referred to as the feed mixture. This is liquid at 20 ° C and 1013 hPa.

Bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten Siloxanen um solche, die erhältlich sind durch Hydrolyse bzw. Kondensation von Chlorsilanen der Formel RaSiHbCl4-a-b (I), wobei
R gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet,
a 1, 2 oder 3 ist und
b 0 oder 1 ist,
mit der Maßgabe, dass die Summe a+b kleiner oder gleich 3 ist.
The siloxanes used according to the invention are preferably those obtainable by hydrolysis or condensation of chlorosilanes of the formula R a SiH b Cl 4-ab (I), in which
R may be the same or different and represents a monovalent, optionally substituted hydrocarbon radical,
a is 1, 2 or 3 and
b is 0 or 1,
with the proviso that the sum a + b is less than or equal to 3.

Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um den Methyl-, Ethyl-, Phenyl- oder Vinylrest.Radicals R are preferably hydrocarbon radicals having 1 to 12 carbon atoms, more preferably the methyl, ethyl, phenyl or vinyl radical.

Bei den Silanen der Formel (I) handelt es sich bevorzugt um Me2SiCl2, Me3SiCl, Me2SiHCl, MeSiHCl2 Me2ViSiCl, MePhSiCl2 oder Ph2SiCl2 sowie deren Gemische mit Me gleich Methylrest, Vi gleich Vinylrest und Ph gleich Phenylrest.The silanes of the formula (I) are preferably Me 2 SiCl 2 , Me 3 SiCl, Me 2 SiHCl, MeSiHCl 2 Me 2 ViSiCl, MePhSiCl 2 or Ph 2 SiCl 2 and mixtures thereof with Me equal to methyl radical, Vi equal to vinyl radical and Ph is phenyl.

Die Hydrolyse bzw. Kondensation von Silanen der Formel (I) kann dabei nach geeigneten Verfahren erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Hydrolyse bzw. Kondensation von Silanen der Formel (I) durch Umsetzung der Chlorsilane mit Wasser, gegebenenfalls in Anwesenheit eines in Wasser unlöslichen Lösungsmittels und anschließender Destillation der erhaltenen Hydrolysate, z.B. bei einem Druck von 1 bis 50 hPa, und teilweise oder vollständige Entfernung des Wassers aus dem Destillat. Bevorzugt wird der Wassergehalt des Destillats auf ein Minimum reduziert, was beispielsweise mit Hilfe eines sogenannten Koaleszers, einem Tröpfchenabscheider, erfolgen kann. Dazu wird das Destillat zunächst über einen Tröpfchenabscheider gegeben. An dessen Fasern sammeln sich viele Wassertröpfchen, die dann ab einer bestimmten Größe an den Fasern des Koaleszers herunter in ein Abscheidegefäß laufen. The hydrolysis or condensation of silanes of the formula (I) can be carried out by suitable methods. The hydrolysis or condensation of silanes of the formula (I) is preferably carried out by reacting the chlorosilanes with water, if appropriate in the presence of a water-insoluble solvent and subsequent distillation of the hydrolysates obtained, e.g. at a pressure of 1 to 50 hPa, and partial or complete removal of the water from the distillate. Preferably, the water content of the distillate is reduced to a minimum, which can be done for example with the aid of a so-called coalescer, a droplet separator. For this, the distillate is first passed through a droplet separator. At its fibers, many water droplets, which then run from a certain size of the fibers of the coalescer down into a separation vessel.

Der Anteil an cyclischen Siloxanen im Hydrolysat variiert abhängig von den eingesetzten Silanen sowie den Hydrolysebedingungen.The proportion of cyclic siloxanes in the hydrolyzate varies depending on the silanes used and the hydrolysis conditions.

Der Begriff Hydrolysat soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung vollständige Hydrolyse, Teilhydrolyse und Cohydrolyse von Silanen sowie Kondensationsreaktionen von entstandenen Hydroxysilanen unter Abspaltung von Wasser miteinschließen.The term hydrolyzate is intended in the context of the present invention to include complete hydrolysis, partial hydrolysis and cohydrolysis of silanes and condensation reactions of resulting hydroxysilanes with elimination of water.

Das zu equilibrierende Gemisch ist bevorzugt optisch klar. Im zu equilibrierenden Gemisch beträgt der Gesamtgehalt an OH-Gruppen, Si-gebundenen OH-Gruppen wie auch von Wasser, bevorzugt maximal 4000 bis 5000 Gew.-ppm, besonders bevorzugt maximal 2000 Gew.-ppm. Ganz offensichtlich enthaltene Wasserspuren (Wasserperlen) bzw. stark eingetrübte Produkte führen dazu, dass entweder deutlich mehr Inertgas für den Betrieb des Equilibrierreaktors benötigt wird oder der Ionenaustauscher inaktiv wird.The mixture to be equilibrated is preferably optically clear. In the mixture to be equilibrated, the total content of OH groups, Si-bonded OH groups and also of water is preferably at most 4000 to 5000 ppm by weight, more preferably at most 2000 ppm by weight. Clearly contained traces of water (water pearls) or heavily clouded products mean that either significantly more inert gas is required for the operation of the equilibration reactor or the ion exchanger becomes inactive.

Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Einspeisungsgemisch handelt es sich besonders bevorzugt um den Teil des Hydrolysates von Me2SiCl2 und Me2ViSiCl, der bei 1 bis 50 hPa und Temperaturen von 130 bis 190°C destillativ abgetrennt wird, enthaltend bezogen auf Si
0–1,4 Mol-% Tetramethyldivinyldisiloxan (MViMVi),
5,1–6,1 Mol-% Dimethylvinylsiloxaneinheiten (MVi),
0,7–1,4 Mol-% Dimethylhydroxysiloxaneinheiten (MOH),
0,4–1,3 Mol-% Hexamethylcyclotrisiloxan D3,
54–60 Mol-% Octamethylcyclotetrasiloxan D4 und
33–38 Mol-% Polydimethylsiloxaneinheiten Dn (linear), wobei die Summe der Einzelbestandteile 100 Mol-% ergibt.
The feed mixture used according to the invention is particularly preferably the part of the hydrolyzate of Me 2 SiCl 2 and Me 2 ViSiCl which is removed by distillation at 1 to 50 hPa and at temperatures of 130 to 190 ° C., based on Si
0-1.4 mol% tetramethyldivinyldisiloxane (M Vi M Vi ),
5.1-6.1 mol% dimethylvinylsiloxane units (M Vi ),
0.7-1.4 mol% dimethylhydroxysiloxane units (M OH ),
0.4-1.3 mol% hexamethylcyclotrisiloxane D 3 ,
54-60 mol% octamethylcyclotetrasiloxane D 4 and
33-38 mol% of polydimethylsiloxane units D n (linear), the sum of the individual constituents being 100 mol%.

Das Einspeisungsgemisch kann Spuren von Wasser und/oder wässrige HCl enthalten, was jedoch nicht bevorzugt ist.The feed mixture may contain traces of water and / or aqueous HCl, which is not preferred.

Die Viskosität des Einspeisungsgemischs beträgt bevorzugt 2 bis 10 mm2/s, besonders bevorzugt 2 bis 5 mm2/s.The viscosity of the feed mixture is preferably 2 to 10 mm 2 / s, more preferably 2 to 5 mm 2 / s.

Die Einspeisungsgemische können, wie im Fall der Co-Hydrolyse von Methyldichlorsilan und Trimethylchlorsilan, auch SiH-haltige Cyclen, z.B. Cyclotetrasiloxan, Cyclopentasiloxan und höhere Cyclosiloxane, sowie Hexamethyldisiloxan und Lösemittel wie Toluol enthalten.The feed mixtures, as in the case of co-hydrolysis of methyldichlorosilane and trimethylchlorosilane, may also include SiH-containing cyclics, e.g. Cyclotetrasiloxane, cyclopentasiloxane and higher cyclosiloxanes, as well as hexamethyldisiloxane and solvents such as toluene.

Bei dem im erfindungsgemäßen Verfahren als Katalysator eingesetzten Ionenaustauscherharz kann es sich um alle Ionenaustauscherharze handeln, die auch bisher in Equilibrierungsreaktionen eingesetzt wurden, wie z.B. starke, leicht vom Produkt trennbare, nahezu abriebfreie, saure oder basische makroporöse Ionenaustauscher, wie etwa solche auf Basis von Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisaten mit Sulfonsäuregruppen funktionalisiert.The ion exchange resin used as a catalyst in the process according to the invention may be any of the ion exchange resins which have hitherto been used in equilibration reactions, e.g. strong, easily product-separable, near-abrasion-free, acidic or basic macroporous ion exchangers, such as those based on styrene-divinylbenzene copolymers functionalized with sulfonic acid groups.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren als Katalysator eingesetzte Ionenaustauscherharz ist bei den Reaktionsbedingungen fest und liegt in Form von Partikeln, insbesondere in Kugelform, vor. Hervorragend geeignet und bevorzugt ist ein makroporöser stark saurer Kationenaustauscher mit einer spezifischen Oberfläche von bevorzugt 35 bis 50 m2/g, einem mittleren Porendurchmesser von bevorzugt 25 bis 43 nm und einer Totalgewichtskapazität (H+-Form) von bevorzugt mindestens 5,2 eq/kg, wie beispielsweise Ionenaustauscherharz erhältlich unter dem Handelsnamen Purolite® CT269DR der Fa. Purolite (Deutschland) GmbH.The ion exchange resin used as a catalyst in the process according to the invention is solid under the reaction conditions and is in the form of particles, in particular in spherical form. Excellent and preferred is a macroporous strongly acidic cation exchanger having a specific surface area of preferably 35 to 50 m 2 / g, an average pore diameter of preferably 25 to 43 nm and a total weight capacity (H + form) of preferably at least 5.2 eq / kg, (Germany) GmbH, such as ion exchange resin available under the trade names Purolite ® CT269DR the company. Purolite.

Die Bestimmung des Wassergehaltes im eingesetzten Ionenaustauscherharz kann nach verschiedenen und bekannten Methoden erfolgen. Geeignet für unbelasteten Katalysator, d.h. Katalysator, der noch nicht mit zu equilibrierendem Produkt Kontakt hatte, ist eine Ofenmethode. Dabei werden 10 g Ionenaustauscherharz bei 105°C und dem Druck der umgebenden Atmosphäre, also 900 bis 1100 hPa, für eine Dauer von 3 Stunden in einem Ofen erhitzt, anschließend rückgewogen. Die Differenz entspricht dem Wasseranteil. Bereits zur Equilibrierung eingesetzte Katalysatoren werden mit Trimethylchlorsilan in Anwesenheit von Stickstoff mit einer Reinheit von 99,99 Vol-% umgesetzt und die gebildete Hexamethyldisiloxanmenge bestimmt, von der auf die enthaltene Wassermenge geschlossen werden kann, d.h. entsprechend der Formel 2(CH3)3SiCl + 1H2O ==> (CH3)3Si-O-Si(CH3)3 + 2HCl entsteht Hexamethyldisiloxan, welches analytisch mittels GC nachgewiesen wird. Die dafür notwendige Wassermenge wurde vom Katalysator geliefert und kann berechnet werden. The determination of the water content in the ion exchange resin used can be carried out by various and known methods. Suitable for unloaded catalyst, ie catalyst which has not yet had contact with product to be equilibrated, is a furnace method. In this case, 10 g of ion exchange resin at 105 ° C and the pressure of the surrounding atmosphere, ie 900 to 1100 hPa, heated for a period of 3 hours in an oven, then reweighed. The difference corresponds to the water content. Already for equilibration catalysts used are reacted with trimethylchlorosilane in the presence of nitrogen having a purity of 99.99% by volume and the amount of hexamethyldisiloxane formed, from which it is possible to deduce the amount of water present, ie according to the formula 2 (CH 3 ) 3 SiCl + 1H 2 O ==> (CH 3 ) 3 Si-O-Si (CH 3 ) 3 + 2HCl forms hexamethyldisiloxane, which is detected analytically by GC. The necessary amount of water was supplied by the catalyst and can be calculated.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere bei Anwendung eines mit Katalysator gefüllten Rohrreaktors, ist das Volumenverhältnis von zu equilibrierendem Gemisch zu Katalysator bevorzugt nahezu 1:1, wobei die Verweilzeit am Katalysator durch die Dosiergeschwindigkeit bestimmt wird. Dadurch werden Volumenverhältnisse von Katalysator zu Einspeisungsgemisch von bevorzugt 1:1 bis 1:5 eingestellt. Unter dem Volumen des erfindungsgemäß eingesetzten Katalysators ist das reine Volumen der losen Schüttung ohne Porenvolumen zu verstehen.In the method according to the invention, in particular when using a tube reactor filled with catalyst, the volume ratio of mixture to be equilibrated to catalyst is preferably almost 1: 1, the residence time on the catalyst being determined by the metering rate. As a result, volume ratios of catalyst to feed mixture of preferably 1: 1 to 1: 5 are set. The volume of the catalyst used according to the invention is to be understood as meaning the pure volume of the loose bed without pore volume.

Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Inertgas handelt es sich bevorzugt um Stickstoff, Argon oder Helium, besonders bevorzugt um Stickstoff, insbesondere um Stickstoff mit einer Reinheit von 99,99 Vol-%.The inert gas used according to the invention is preferably nitrogen, argon or helium, more preferably nitrogen, in particular nitrogen with a purity of 99.99% by volume.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich und diskontinuierlich ausgeführt werden, wobei eine kontinuierliche Fahrweise bevorzugt ist. Wenn als Einspeisungsgemisch eine Siloxanmischung eingesetzt wird, die aus dem Hydrolysat von Chlorsilanen destillativ abgetrennt wird, und diese kontinuierlich hergestellt wird, kann dies in einem Anlagenverbund durchgeführt werden, was bevorzugt ist.The process according to the invention can be carried out continuously and batchwise, a continuous procedure being preferred. If a siloxane mixture is used as the feed mixture, which is separated by distillation from the hydrolyzate of chlorosilanes, and this is produced continuously, this can be carried out in a plant composite, which is preferred.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige und bisher bekannte Reaktionsgefäße verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Reaktionsgefäß um einen Rohrreaktor, wobei der Equilibrierungskatalysator vorzugsweise als lose Schüttung in das Rohr gefüllt wird. Any and previously known reaction vessels can be used in the process according to the invention. The reaction vessel is preferably a tubular reactor, the equilibration catalyst preferably being filled into the tube as a loose bed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Inertgas mit einer solchen Geschwindigkeit in das Reaktionsgefäß eingeblasen, dass sich die Ionenaustauscherharzpartikel zumindest zum Teil bewegen. Oftmals reicht es, die Katalysatorschüttung nur leicht in Bewegung zu halten. Da, wo Wasserspuren einen entscheidenden Einfluss auf das Equilibrierergebnis bzw. auf die Aktivität des Katalysators haben, wird bevorzugt soviel Inertgas eingeblasen, dass die Katalysatormischung kräftig über das gesamte Reaktorvolumen durchwirbelt wird. In the method according to the invention, inert gas is injected into the reaction vessel at such a rate that the ion exchange resin particles at least partially move. Often it is sufficient to keep the catalyst bed only slightly in motion. Since where traces of water have a decisive influence on the equilibration result or on the activity of the catalyst, preference is given to blowing in so much inert gas that the catalyst mixture is vigorously agitated over the entire reactor volume.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Einspeisungsgemisch beliebig, z.B. horizontal oder vertikal, durch das Ionenaustauscherbett geleitet werden.In the method according to the invention, the feed mixture can be arbitrarily, e.g. horizontally or vertically, are passed through the Ionenaustauscherbett.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für die Equilibrierung ein aufrecht stehender Rohrreaktor bevorzugt, der mit dem Equilibrierkatalysator in loser Schüttung bestückt wird. Das zu equilibrierende Einspeisungsgemisch und das zur Bewegung des Katalysators eingesetzte Inertgas werden vorzugsweise von unten nach oben durch den Rohrreaktor geleitet, wobei das Einspeisungsgemisch mit einer Pumpe eingebracht wird. Für die Stickstoffeinspeisung ist ein bestimmter Druck erforderlich, um dem hydrostatischen Druck des in der Equilibriersäule befindlichen Gemisches entgegen zu treten. Für die Reaktordimension gilt, je größer der Quotient aus Länge zu Durchmesser des Rohrreaktors, umso effektiver die Equilibrierung, da das zu equilibrierende Gemisch häufiger in Kontakt mit den aktiven Zentren des Katalysators ist. Besonders bevorzugt ist die Länge des Reaktors um Faktor 20 bis 30 größer als sein Durchmesser.In the method according to the invention, an upright tubular reactor is preferred for the equilibration, which is equipped with the equilibration catalyst in bulk. The feed mixture to be equilibrated and the inert gas used to agitate the catalyst are preferably passed through the tubular reactor from bottom to top, the feed mixture being introduced with a pump. For the nitrogen feed, a certain pressure is required to counteract the hydrostatic pressure of the mixture in the equilibration column. For the reactor dimension, the larger the quotient of length to diameter of the tube reactor, the more effective the equilibration, since the mixture to be equilibrated is more frequently in contact with the active centers of the catalyst. The length of the reactor is particularly preferably greater by a factor of 20 to 30 than its diameter.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist das Volumen des Reaktors bevorzugt um Faktor 1,5 bis 4 größer als das Volumen des Katalysators, welches der Katalysator im Reaktor einnimmt. In the process according to the invention, the volume of the reactor is preferably greater by a factor of 1.5 to 4 than the volume of the catalyst which the catalyst occupies in the reactor.

Die erfindungsgemäße Equilibrierung wird bei Temperaturen von bevorzugt 10 bis 100°C, besonders bevorzugt von 20 bis 80°C, und bevorzugt bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa 900 bis 1100 hPa, durchgeführt. Bei SiH-haltigen Produkten sind wegen des auftretenden Wasserstoffverlustes Temperaturen von kleiner oder gleich 40°C bevorzugt. The equilibration according to the invention is carried out at temperatures of preferably 10 to 100 ° C., more preferably from 20 to 80 ° C., and preferably at a pressure of the surrounding atmosphere, that is about 900 to 1100 hPa. For SiH-containing products, temperatures of less than or equal to 40 ° C. are preferred because of the loss of hydrogen occurring.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Verweilzeiten von 10 bis 60 Minuten bevorzugt. Mit höheren Temperaturen, wie z.B. 30 bis 60°C, kann die Verweilzeit reduziert werden, so dass je nach Bedingungen 20 bis 30 Minuten Verweilzeit üblich sind.Residence times of 10 to 60 minutes are preferred in the process according to the invention. With higher temperatures, e.g. 30 to 60 ° C, the residence time can be reduced, so that depending on the conditions 20 to 30 minutes residence time are common.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Katalysatormenge, Verweilzeit und Temperatur entscheidend für den Equilibrierungsgrad.In the process according to the invention, the amount of catalyst, residence time and temperature are decisive for the degree of equilibration.

Um nach Befüllung des Reaktors einen niedrigen Wassergehalt, d.h. einen Wassergehalt von bevorzugt < 3 Gew.-%, zu gewährleisten, werden vor dem Anfahren des Equilbrierreaktors bevorzugt die Reaktortemperatur und die Inertgasmenge kurzzeitig deutlich erhöht (Anfahrprozess). Bevorzugt sind dabei Temperaturen im Bereich von 40 bis 80°C für einen Zeitraum von bevorzugt 30 bis 60 Minuten bei einer Stickstoffmenge, die vorzugsweise der 1,5- bis 3-fachen Menge der bei der Equilibrierung verwendeten Stickstoffmenge entspricht. Bevorzugt wird der Anfahrprozess in Abwesenheit des Einspeisungsgemisches durchgeführt.In order to ensure a low water content, ie a water content of preferably <3 wt .-%, after filling of the reactor, preferably the reactor temperature and the amount of inert gas are briefly increased significantly before starting the Equilbrierreaktors (starting process). Preference is given to temperatures in the range of 40 to 80 ° C for a period of preferably 30 to 60 minutes at an amount of nitrogen, which preferably corresponds to 1.5 to 3 times the amount of nitrogen used in the equilibration. Preferably, the Startup process performed in the absence of the feed mixture.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nach Beendigung der Equilibrierung das equilibrierte Produktgemisch entweder der Destillation zugeführt oder, falls das Einspeisegemisch kontinuierlich aus einem Hydrolysat gewonnen wird, dem Hydrolysat direkt nach der Hydrolyse zugeführt, um es homogen in das Hydrolysat einzufügen, wobei nach der Equilibrierung verbliebene Cyclen bzw. niedermolekulare Siloxane in der auf die Hydrolyse nachfolgenden Destillation gemeinsam mit den niedermolekularen Organosiloxanen des Hydrolysates abgetrennt werden.In the process according to the invention, after the equilibration has ended, the equilibrated product mixture is either supplied to the distillation or, if the feed mixture is obtained continuously from a hydrolyzate, fed to the hydrolyzate directly after the hydrolysis in order to introduce it homogeneously into the hydrolyzate, with the cycles remaining after the equilibration Low molecular weight siloxanes are separated in the subsequent to the hydrolysis distillation together with the low molecular weight organosiloxanes of the hydrolyzate.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden niedermolekulare Organosiloxane gegebenenfalls im Gemisch mit weiteren Stoffen mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen sowie die equilibrierten Produkte im Anschluss daran der Destillation zugeführt. Vorzugsweise wird dabei im Falle des bevorzugten Rohrreaktors an dessen Kopf das equilibrierte Produktgemisch durch kontinuierlichen Überlauf erhalten und wird kontinuierlich oder diskontinuierlich, bevorzugt kontinuierlich, der Entflüchtigung durch Destillation zugeführt.In a preferred embodiment of the process according to the invention, low molecular weight organosiloxanes are optionally brought into contact and mixed with other substances with ion exchange resin particles which are fluidized with inert gas, and the equilibrated products are subsequently fed to the distillation. Preferably, in the case of the preferred tubular reactor at its head, the equilibrated product mixture is obtained by continuous overflow and is supplied continuously or discontinuously, preferably continuously, to the distillation by distillation.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Silane der Formel (I) mit Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit eines in Wasser unlöslichen Lösungsmittels umgesetzt werden, anschließend destilliert werden und aus dem Destillat teilweise oder vollständig das Wasser entfernt wird und das so erhaltene Siloxangemisch mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen wird sowie das equilibrierte Produktgemisch im Anschluss daran der Entflüchtigung durch Destillation zugeführt wird.A further preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that silanes of the formula (I) are reacted with water, if appropriate in the presence of a water-insoluble solvent, then distilled and the water is removed from the distillate partially or completely and the resulting siloxane mixture with ion exchange resin particles, which are fluidized with inert gas, are brought into contact and allowed to react and the equilibrated product mixture is subsequently supplied to the distillation by distillation.

Nach Beendigung der Equilibrierung wird das equilibrierte Produktgemisch, falls das Einspeisegemisch kontinuierlich aus einem Hydrolysat gewonnen wird, bevorzugt nach dem Hydrolyseschritt wieder in den Prozess zurückgeführt, wo es anschließend mit dem Hydrolysat entflüchtigt wird und die flüchtigen Bestandteile erneut der Equilibrierung zugeführt werden.After completion of the equilibration, the equilibrated product mixture, if the feed mixture is continuously recovered from a hydrolyzate, preferably recycled after the hydrolysis step in the process, where it is subsequently volatilized with the hydrolyzate and the volatiles are recirculated to equilibration.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Silane der Formel (I) mit Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit eines in Wasser unlöslichen Lösungsmittels umgesetzt werden, anschließend destilliert werden und aus dem Destillat teilweise oder vollständig das Wasser entfernt wird und das so erhaltene Siloxangemisch mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen wird und das equilibrierte Produktgemisch dem Hydrolysat direkt nach der Hydrolyse zugeführt wird, um es homogen in das Hydrolysat einzufügen, wobei nach der Equilibrierung verbliebene Cyclen bzw. niedermolekulare Siloxane in der auf die Hydrolyse nachfolgenden Destillation gemeinsam mit den niedermolekularen Organosiloxanen des Hydrolysates abgetrennt werden.A further preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that silanes of the formula (I) are reacted with water, if appropriate in the presence of a water-insoluble solvent, are subsequently distilled and the water is removed from the distillate partially or completely and the resulting siloxane mixture with ion exchange resin particles, which are fluidized with inert gas, is brought into contact and allowed to react and the equilibrated product mixture is added to the hydrolyzate directly after the hydrolysis to introduce it homogeneously into the hydrolyzate, wherein after equilibration remaining cycles or low molecular weight siloxanes in the the hydrolysis subsequent distillation are separated together with the low molecular weight organosiloxanes of the hydrolyzate.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist hervorragend geeignet zur Herstellung von schwerflüchtigen, meist kettenförmigen Siloxanen, den sogenannten Siliconölen, bevorzugt im niederen bis mittleren Viskositätsbereich.The process according to the invention is outstandingly suitable for the preparation of low-volatility, usually chain-shaped siloxanes, the so-called silicone oils, preferably in the low to medium viscosity range.

Durch Einleiten von Inertgas, insbesondere von Stickstoff, und der damit einhergehenden Durchwirbelung des Ionenaustauscherharzes im Reaktionsgefäß, insbesondere Rohrreaktor, wird überraschenderweise die Deaktivierung des Ionenaustauscherharzes vermieden bzw. wird die Standzeit des Equilibrierreaktors deutlich erhöht. By introducing inert gas, in particular nitrogen, and the concomitant turbulence of the ion exchange resin in the reaction vessel, in particular tubular reactor, the deactivation of the ion exchange resin is surprisingly avoided or the service life of the equilibration is significantly increased.

Vorteilhafterweise steigt der Wassergehalt nicht weiter an und wird besonders durch den Anfahrprozess des Equilibrierkatalysators noch weiter reduziert. Advantageously, the water content does not increase any further and is even further reduced by the starting process of the equilibration catalyst.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das eingesetzte Ionenaustauscherharz nicht aufwändig in einem diskontinuierlichen Prozess regeneriert werden muss. Durch die erfindungsgemäße Reaktionsführung wird Deaktivierung während des eigentlichen Equilibrierprozesses verzögert bzw. unterbunden. Die Mengen an zu entsorgendem Ionenaustauscherharz bei nicht vorhandenen Regenerierungsmöglichkeiten können vorteilhafterweise weiter reduziert werden, zumal häufig der Ionenaustauscher so stark verfestigt ist, dass eine Regenerierung nahezu unmöglich ist. The process according to the invention has the advantage that the ion exchange resin used does not have to be regenerated in a complex process in a batch process. Deactivation during the actual equilibration process is delayed or prevented by the reaction procedure according to the invention. The amounts of ion exchange resin to be disposed of in the absence of regeneration possibilities can advantageously be further reduced, especially since the ion exchanger is often so strongly solidified that regeneration is virtually impossible.

In den nachfolgenden Beispielen wurde zur Beurteilung der Equilibriergüte neben 29Si-NMR-Analysen vorrangig die Viskosität bestimmt.In the following examples, the viscosity was determined in addition to 29 Si NMR analyzes to assess the equilibrium quality.

Die Viskosität wird bestimmt mittels Kugelfallviskosimeter gemäß DIN 53015 bei 25°C.The viscosity is determined by means of falling ball viscometer according to DIN 53015 at 25 ° C.

In den nachfolgenden Beispielen durchströmt das Einspeisungsgemisch den senkrecht stehenden Equilibrierreaktor von unten nach oben.In the following examples, the feed mixture flows through the vertical equilibration from bottom to top.

Es werden die folgenden Abkürzungen verwendet:
Me – Methylrest und
Vi – Vinylrest.
The following abbreviations are used:
Me - methyl radical and
Vi - vinyl rest.

Einspeisungsgemisch E1: Feed mixture E1:

Aus dem Hydrolysat von Me2SiCl2 und Me2ViSiCl wird durch Hydrolyse und Kondensation und anschließender Destillation bei 5–15 hPa und 180°C kontinuierlich Einspeisungsgemisch E1 gewonnen, welches bezogen auf Si die folgende Zusammensetzung in Mol-% hat:
0–1,4 Mol-% Tetramethyldivinyldisiloxan (MViMVi),
5,1–6,1 Mol-% Dimethylvinylsiloxaneinheiten (MVi)
0,7–1,4 Mol-% Dimethylhydroxysiloxaneinheiten (MOH),
0,4–1,3 Mol-% Hexamethylcyclotrisiloxan D3,
54–60 Mol-% Octamethylcyclotetrasiloxan D4 und
33–38 Mol-% Polydimethylsiloxaneinheiten Dn (linear),
wobei die Summe der Bestandteile 100 Mol-% ergibt.
From the hydrolyzate of Me 2 SiCl 2 and Me 2 ViSiCl is obtained by hydrolysis and condensation and subsequent distillation at 5-15 hPa and 180 ° C continuously feed mixture E1, which has based on Si the following composition in mol%:
0-1.4 mol% tetramethyldivinyldisiloxane (M Vi M Vi ),
5.1-6.1 mol% dimethylvinylsiloxane units (M Vi )
0.7-1.4 mol% dimethylhydroxysiloxane units (M OH ),
0.4-1.3 mol% hexamethylcyclotrisiloxane D 3 ,
54-60 mol% octamethylcyclotetrasiloxane D 4 and
33-38 mol% polydimethylsiloxane units D n (linear),
the sum of the components being 100 mol%.

Aus MOH resultierend enthält das Einspeisungsgemisch E1 1500–2000 Gew.-ppm an Silicium gebundenen Hydroxygruppen, die durch Kondensation die entsprechende Menge Wasser bilden.Of M OH a result, the feed mixture contains E1 1500 to 2000 ppm by weight of silicon-bonded hydroxy groups, which form by condensation of the appropriate amount of water.

Das Einspeisungsgemisch E1 hat eine Ausgangsviskosität von 2,7–23,9 mm /s. The feed mixture E1 has an initial viscosity of 2.7-23.9 mm / s.

Beispiel 1example 1

Equilibrierreaktor:Equilibrierreaktor:

Ø = 2,8 cm, h = 60 cm, Doppelmantelrohr, beheizbar.Ø = 2.8 cm, h = 60 cm, double-jacket pipe, heatable.

In diesen Equilibrierreaktor werden 60 g eines Ionenaustauscherharzes auf der Basis von Polystyrol funktionalisiert mit Sulfonsäuregruppen in Form von Kugeln (käuflich erhältlich unter der Bezeichnung Purolite® CT269DR bei Purolite (Deutschland) GmbH) locker gefüllt. In these Equilibrierreaktor 60 g of an ion exchange resin based on polystyrene functionalised with sulfonic acid groups in the form of spheres (commercially available (under the name Purolite ® CT269DR at Purolite Germany) GmbH) loosely filled.

Das Einspeisungsgemisch E1, welches aus einem kontinuierlichen Hydrolyseverfahren gewonnen wird, sowie Stickstoff werden in den Rohrreaktor unten eingespeist. Beim Einspeisungsgemisch E1 erfolgt dies in einer Menge von 150 bis 155 ml/h mit Hilfe einer Membrandosierpumpe. Stickstoff wird in einer Menge von 20 l/h eingeblasen. Die Reaktionstemperatur beträgt 40°C.The feed mixture E1, which is obtained from a continuous hydrolysis process, and nitrogen are fed into the tube reactor below. In the feed mixture E1, this takes place in an amount of 150 to 155 ml / h with the aid of a membrane metering pump. Nitrogen is blown in at a rate of 20 l / h. The reaction temperature is 40 ° C.

Am Kopf des Rohrreaktors wird das equilibrierte Produktgemisch durch kontinuierlichen Überlauf unter Zurückhaltung des Katalysators mittels Filtertuch erhalten und wird kontinuierlich dem aus dem kontinuierlichen Hydrolyseprozess resultierenden Hydrolysat zugeführt und die Mischung durch Destillation entflüchtigt. Die erste Destillationsstufe wird bei 90°C und 100 hPa durchgeführt. Vorrangig dient diese erste Stufe der Abtrennung von Wasser. In der zweiten Stufe bei etwa 180°C und 5 bis 10 hPa werden die flüchtigen Verbindungen abgetrennt, die zu ca. 30 Gew.-% im Gemisch aus Hydrolysat und Produktgemisch enthalten sind. Diese werden wieder der kontinuierlichen Equilibrierung zugeführt. Im Sumpf können vorwiegend lineare Siloxane als Zielprodukt isoliert werden. At the top of the tubular reactor, the equilibrated product mixture is obtained by continuous overflow with retention of the catalyst by means of filter cloth and is continuously fed to the resulting from the continuous hydrolysis process hydrolyzate and volatilized the mixture by distillation. The first distillation step is carried out at 90 ° C and 100 hPa. Primarily, this first stage serves to separate water. In the second stage at about 180 ° C and 5 to 10 hPa, the volatile compounds are separated, which are contained in about 30 wt .-% in the mixture of hydrolyzate and product mixture. These are fed back to the continuous equilibration. In the bottom, predominantly linear siloxanes can be isolated as the target product.

Zur Beurteilung der Equilibrierqualität wird die Viskosität des equilibrierten Produktgemisches gemessen. Diese steigt von ursprünglich 2,7–3,9 mm2/s auf 20–22 mm2/s an, d.h. aus den vorrangig cyclischen Verbindungen sind mehr als 85 % lineare Siloxane entstanden, was durch NMR-Untersuchungen belegt wird. Bleibt die Viskosität nahezu konstant auf gleichem Niveau, so bedeutet das, dass der Equilibrierkatalysator weiterhin seine volle Aktivität besitzt.To assess the equilibration quality, the viscosity of the equilibrated product mixture is measured. This increases from originally 2.7-3.9 mm 2 / s to 20-22 mm 2 / s, ie from the predominantly cyclic compounds have formed more than 85% linear siloxanes, which is confirmed by NMR studies. If the viscosity remains almost constant at the same level, this means that the equilibration catalyst still has its full activity.

Der Equilibrierkatalysator ist nach 65 kg bzw.70 l Einspeisungsgemisch weiter aktiv.The equilibration catalyst is still active after 65 kg or 70 l feed mixture.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Die in Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise wird wiederholt, mit der Abänderung, dass kein Stickstoff verwendet wird.The procedure described in Example 1 is repeated, except that no nitrogen is used.

Der Equilibrierkatalysator ist nach 20 kg bzw. 21,5 l Einspeisungsgemisch inaktiv und stark verfestigt. Die Viskosität des equilibrierten Produktgemisches fiel von ca. 21,6 mm2/s auf 17,2 mm2/s, und der Versuch wurde beendet.The equilibration catalyst is inactive and strongly solidified after 20 kg or 21.5 l of feed mixture. The viscosity of the equilibrated product mixture dropped from about 21.6 mm 2 / s to 17.2 mm 2 / s and the experiment was terminated.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Equilibrierreaktor:Equilibrierreaktor:

Ø = 1,8 cm, h = 53 cm, Doppelmantelrohr, beheizbar.Ø = 1.8 cm, h = 53 cm, double-jacket pipe, heatable.

In diesen Equilibrierreaktor werden 40 g eines Ionenaustauscherharzes auf der Basis von Polystyrol funktionalisiert mit Sulfonsäuregruppen in Form von Kugeln (käuflich erhältlich unter der Bezeichnung Purolite ®CT269DR bei Purolite (Deutschland) GmbH) locker gefüllt. In these Equilibrierreaktor 40 g of an ion exchange resin based on polystyrene functionalised with sulfonic acid groups in the form of spheres (commercially available (under the name Purolite ® CT269DR at Purolite Germany) GmbH) loosely filled.

Das Einspeisungsgemisch E1 wird in den Rohrreaktor unten eingespeist in einer Menge von 100 bis 105 ml/h mit Hilfe einer Membrandosierpumpe. Die Reaktionstemperatur beträgt 40°C im Reaktor.The feed mixture E1 is fed into the tube reactor below in an amount of 100 to 105 ml / h by means of a diaphragm metering pump. The reaction temperature is 40 ° C in the reactor.

Am Kopf des Rohrreaktors wird das equilibrierte Produktgemisch durch kontinuierlichen Überlauf unter Zurückhaltung des Katalysators mittels Filtertuch erhalten und wie in Beispiel 1 beschrieben weiter verfahren.At the top of the tube reactor, the equilibrated product mixture is obtained by continuous overflow with retention of the catalyst by means of filter cloth and proceed as described in Example 1 on.

Zu Beginn der Equilibrierung wird eine Viskosität von 22,1 mm2/s erreicht.At the beginning of the equilibration, a viscosity of 22.1 mm 2 / s is achieved.

Der Equilibrierkatalysator ist nach 15 kg bzw. 16,1 l Einspeisungsgemisch inaktiv und stark verfestigt The equilibration catalyst is inactive and strongly solidified after 15 kg or 16.1 l of feed mixture

Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3

Die in Vergleichsbeispiel 2 beschriebene Verfahrensweise wird wiederholt, mit der Abänderung, dass als Einspeisungsgemisch E2 verwendet wird, welches sich von E1 dadurch unterscheidet, dass es zusätzlich 0,5 Gew.-% Wasser bzw. wässrige Salzsäure enthält. Vor Einspeisung in den Equilibrierreaktor wird E2 durch einen Koaleszer zur Abtrennung von Wasserspuren geleitet, wobei Wasser bzw. wässrige Salzsäure in einer Menge von 0,55 Gew.-% abgetrennt wird.The procedure described in Comparative Example 2 is repeated with the modification that is used as feed mixture E2, which differs from E1 in that it additionally contains 0.5 wt .-% water or aqueous hydrochloric acid. Before being fed into the equilibration reactor, E2 is passed through a coalescer to remove traces of water, with water or aqueous hydrochloric acid being separated off in an amount of 0.55% by weight.

Der Equilibrierkatalysator ist nach 22 kg bzw. 23,7 l Einspeisungsgemisch inaktiv und stark verfestigt.The equilibration catalyst is inactive and strongly solidified after 22 kg or 23.7 l of feed mixture.

Versuche zur Regenerierung mit Stickstoff:
R1: 21 h / 100 l/h Stickstoff / Raumtemperatur
R2: 42 h / 100 l/h Stickstoff / Raumtemperatur
R3: 8 h / 100 l/h Stickstoff / 40 °C
R4: 25 h / 100 l/h Stickstoff / 40 °C
Alle Schritte wurden hintereinander durchgeführt, d.h., wenn die Viskosität abfiel, wurde versucht, auf eine neue Art den Katalysator zu aktivieren.

  • R1 erste Regenerierung: nach 22 kg Einspeisungsgemisch, Viskositätsabfall von 22,5 mm2/s auf 17,9 mm2/s; nach Regenerierung 1 ist Viskositätsanstieg auf 22–28,6 mm2/s zu verzeichnen, danach starker Abfall nach nur 4,5 kg bzw. 4,8 l Einspeisungsgemisch auf 11,7 mm2/s.
  • R2 zweite Regenerierung: nach zweiter Regenerierung ist Viskositätsanstieg zu verzeichnen, mit 18,3 mm2/s ist dieser geringer und nach 3,4 kg bzw. 3,7 l fällt die Viskosität auf 11,5 mm2/s ab.
  • R3 dritte Regenerierung: die höhere Temperatur bei Regenerierung 3 bewirkt, dass nach der Regenerierung wiederum ein Viskositätsanstieg auf 21,9 mm2/s möglich ist aber auch hier nach nur 4,2 kg bzw. 4,5 l die Viskosität auf 15,1 mm2/s sinkt.
  • R4 vierte Regenerierung: höhere Temperatur und Behandlungsdauer führen nicht dazu, dass die Katalysatoraktivität auf das erforderliche Niveau gebracht wird. Nach anfänglich 22,5 mm2/s fällt die Viskosität nach nur 1,9 kg bzw. 2 l auf 16,9 mm2/s.
Experiments for regeneration with nitrogen:
R1: 21 h / 100 l / h nitrogen / room temperature
R2: 42 h / 100 l / h nitrogen / room temperature
R3: 8 h / 100 l / h nitrogen / 40 ° C
R4: 25 h / 100 l / h nitrogen / 40 ° C
All steps were carried out in succession, ie, when the viscosity dropped, an attempt was made to activate the catalyst in a new way.
  • R1 first regeneration: after 22 kg feed mixture, viscosity drop from 22.5 mm 2 / s to 17.9 mm 2 / s; After regeneration 1, the viscosity increased to 22-28.6 mm 2 / s, followed by a sharp drop after only 4.5 kg or 4.8 l feed mixture to 11.7 mm 2 / s.
  • R2 second regeneration: after the second regeneration, the increase in viscosity is noticeable, at 18.3 mm 2 / s this is lower and after 3.4 kg or 3.7 l the viscosity drops to 11.5 mm 2 / s.
  • R3 third regeneration: the higher temperature during regeneration 3 causes after the regeneration in turn a viscosity increase to 21.9 mm 2 / s is possible but also after only 4.2 kg or 4.5 l the viscosity to 15.1 mm 2 / s decreases.
  • R4 fourth regeneration: higher temperature and treatment time do not cause the catalyst activity to be brought to the required level. After initially 22.5 mm 2 / s, the viscosity drops to 16.9 mm 2 / s after only 1.9 kg or 2 l.

Beispiel 2Example 2

Equilibrierreaktor:Equilibrierreaktor:

Ø = 2,8 cm, h = 60 cm, Doppelmantelrohr, beheizbar.Ø = 2.8 cm, h = 60 cm, double-jacket pipe, heatable.

In diesen Equilibrierreaktor werden 60 g eines Ionenaustauscherharzes auf der Basis von Polystyrol funktionalisiert mit Sulfonsäuregruppen in Form von Kugeln (käuflich erhältlich unter der Bezeichnung Purolite ®CT269DR bei Purolite (Deutschland) GmbH) locker gefüllt. Anschließend wird der Katalysator auf 80°C erhitzt und von unten für eine Dauer von 2 Stunden mit Stickstoff in einer Menge von 100 l/h begast. Mittels Ofenmethode wurde ein Gewichtsverlust, welcher der entweichenden Wassermenge entspricht, von 1,95 % ermittelt. Damit enthält der Katalysator 0,85 % Wasser.In these Equilibrierreaktor 60 g of an ion exchange resin based on polystyrene functionalised with sulfonic acid groups in the form of spheres (commercially available (under the name Purolite ® CT269DR at Purolite Germany) GmbH) loosely filled. Subsequently, the catalyst is heated to 80 ° C and gassed from below for a period of 2 hours with nitrogen in an amount of 100 l / h. Using the oven method, a weight loss corresponding to the escaping water quantity of 1.95% was determined. Thus, the catalyst contains 0.85% water.

Das Einspeisungsgemisch E1 sowie Stickstoff werden nun in den Rohrreaktor unten eingespeist. Beim Einspeisungsgemisch E1 erfolgt dies in einer Menge von 150 bis 155 ml/h mit Hilfe einer Membrandosierpumpe. Stickstoff wird in einer Menge von 20 l/h eingeblasen. Die Reaktionstemperatur beträgt 40°C.The feed mixture E1 and nitrogen are now fed into the tube reactor below. In the feed mixture E1, this takes place in an amount of 150 to 155 ml / h with the aid of a membrane metering pump. Nitrogen is blown in at a rate of 20 l / h. The reaction temperature is 40 ° C.

Am Kopf des Rohrreaktors wird das equilibrierte Produktgemisch durch kontinuierlichen Überlauf unter Zurückhaltung des Katalysators mittels Filtertuch erhalten und kontinuierlich der Entflüchtigung durch Destillation zugeführt. Im Sumpf können vorwiegend lineare Siloxane als Zielprodukt isoliert werden.At the top of the tubular reactor, the equilibrated product mixture is obtained by continuous overflow with retention of the catalyst by means of filter cloth and continuously supplied to the distillation by distillation. In the bottom, predominantly linear siloxanes can be isolated as the target product.

Der Equilibrierkatalysator ist nach 15 kg bzw. 16,1 l Einspeisungsgemisch weiter aktiv. Die Viskosität ist mit durchschnittlich 24 mm2/s sehr gut. Der Versuch wird auf diesem Niveau abgebrochen, da er die gleiche Tendenz wie im Beispiel 1 aufweist. Die Trocknung des Katalysators bei 80°C ist sehr effektiv.The equilibration catalyst is still active after 15 kg or 16.1 l of feed mixture. The viscosity is very good at an average of 24 mm 2 / s. The experiment is stopped at this level because it has the same tendency as in Example 1. The drying of the catalyst at 80 ° C is very effective.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 10311724 A1 [0002] DE 10311724 A1 [0002]
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  • WO 2010/074831 A1 [0002, 0002] WO 2010/074831 A1 [0002, 0002]
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  • EP 1367079 [0003] EP 1367079 [0003]
  • US 2004/0176561 A1 [0004] US 2004/0176561 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 53015 [0047] DIN 53015 [0047]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxanen durch Equilibrierungsreaktion, bei dem niedermolekulare Organosiloxane mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen werden.A process for the preparation of organopolysiloxanes by equilibration reaction in which low molecular weight organosiloxanes are contacted with ion exchange resin particles which are fluidized with inert gas and allowed to react. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zu equilibrierenden niedermolekularen Siloxanen um lineare, cyclische oder verzweigte Siloxane mit 2 bis 100 Siliciumatomen handelt. Process according to Claim 1, characterized in that the low molecular weight siloxanes to be equilibrated are linear, cyclic or branched siloxanes having 2 to 100 silicon atoms. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den eingesetzten Siloxanen um solche handelt, die erhältlich sind durch Hydrolyse bzw. Kondensation von Chlorsilanen der Formel RaSiHbCl4-a-b (I), wobei R gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, a 1, 2 oder 3 ist und b 0 oder 1 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe a+b kleiner oder gleich 3 ist.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the siloxanes used are those obtainable by hydrolysis or condensation of chlorosilanes of the formula R a SiH b Cl 4-ab (I), wherein R may be the same or different and is a monovalent, optionally substituted hydrocarbon radical, a is 1, 2 or 3 and b is 0 or 1, with the proviso that the sum a + b is less than or equal to 3. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Inertgas um Stickstoff handelt.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that it is the inert gas is nitrogen. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich durchgeführt wird. Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that it is carried out continuously. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Rohrrektor durchgeführt wird.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that it is carried out in a tube reactor. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Reaktors um Faktor 20 bis 30 größer als sein Durchmesser ist.A method according to claim 6, characterized in that the length of the reactor by a factor of 20 to 30 is greater than its diameter. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anfahren des Equilbrierreaktors die Reaktortemperatur und die Inertgasmenge kurzzeitig deutlich erhöht werden (Anfahrprozess). Method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that before starting the Equilbrierreaktors the reactor temperature and the amount of inert gas are briefly increased significantly (start-up process). Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Silane der Formel (I) mit Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit eines in Wasser unlöslichen Lösungsmittels umgesetzt werden, anschließend destilliert werden und aus dem Destillat teilweise oder vollständig das Wasser entfernt wird und das so erhaltene Siloxangemisch mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen wird sowie das equilibrierte Produktgemisch im Anschluss daran der Entflüchtigung durch Destillation zugeführt wird.Method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that silanes of the formula (I) are reacted with water, optionally in the presence of a water-insoluble solvent, then distilled and from the distillate partially or completely the water is removed and the thus obtained Siloxangemisch with ion exchange resin particles which are fluidized with inert gas, brought into contact and allowed to react and the equilibrated product mixture is then supplied to the distillation by distillation. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Silane der Formel (I) mit Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit eines in Wasser unlöslichen Lösungsmittels umgesetzt werden, anschließend destilliert werden und aus dem Destillat teilweise oder vollständig das Wasser entfernt wird und das so erhaltene Siloxangemisch mit Ionenaustauscherharzpartikeln, die mit Inertgas fluidisiert werden, in Kontakt gebracht und reagieren gelassen wird und das equilibrierte Produktgemisch dem Hydrolysat direkt nach der Hydrolyse zugeführt wird, um es homogen in das Hydrolysat einzufügen, wobei nach der Equilibrierung verbliebene Cyclen bzw. niedermolekulare Siloxane in der auf die Hydrolyse nachfolgenden Destillation gemeinsam mit den niedermolekularen Organosiloxanen des Hydrolysates abgetrennt werden.Method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that silanes of the formula (I) are reacted with water, optionally in the presence of a water-insoluble solvent, then distilled and from the distillate partially or completely the water is removed and the thus obtained siloxane mixture with ion exchange resin particles which are fluidized with inert gas, brought into contact and allowed to react and the equilibrated product mixture is fed to the hydrolyzate directly after the hydrolysis to introduce it homogeneously into the hydrolyzate, leaving after the equilibration remaining cycles or low molecular weight siloxanes be separated in the subsequent to the hydrolysis distillation together with the low molecular weight organosiloxanes of the hydrolyzate.
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