DE1495903A1 - Organopolysiloxanprodukt und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Organopolysiloxanprodukt und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE1495903A1
DE1495903A1 DE19631495903 DE1495903A DE1495903A1 DE 1495903 A1 DE1495903 A1 DE 1495903A1 DE 19631495903 DE19631495903 DE 19631495903 DE 1495903 A DE1495903 A DE 1495903A DE 1495903 A1 DE1495903 A1 DE 1495903A1
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
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Description

  • Or@nnopolysiloxanprodukt und Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Vorliegende Krfindung besicht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxnen durch Siloxan-Umlagerung. So befasst sich vorliegende Krfindung mit der Kondensation oder Abgleichung (equilibration) von Organopolysiloxanen mit niederen Molekulargewicht zur Bildung von Ölen, Harzen und gummiartigen Produkten itt höheren Molekulargewicht, was durch tn Berührung bringen soicher Polysiloxane mit einem besischen Äatalysator in Gegenwart einer organischen Schwefelverbindung bewirkt wird, welche der Klasse der Alkylsulfone und der Alkylsulfoxide angeh@rt, In welchen die Gesnntansahl der Kchlenstoffatome höchstens 4 betragt; als Beispiel seien Tetranethylensulfoxid und Tetramethylensulfon genannt, ferner Verbindungen der Formel QXQ, in welcher entweder Methyl oder Atyl bedeutet und 4 ein Glted aus der Klasse der Radiknle bedeutet. einschlisselich Dimethylsulfoxid, Dimethylsulfon, Diathylsulfon, Diathylsulfoxid, methyläthylsulfoxid, methylpropylsulfon usw. Perner bezieht sich vorliegende Erfindung auf die Umwandlung von Organopolya@loxan in wuiiarttger Form, als Harz, Gel, Flüssigkett usw. mit hohem Molekulargewicht In Organopolysiloxane von niederem Molekulargewicht, und zwar durch Abgleichung mit Organopolysiloxan, welches grossenteils aus monofunktionellen Einheiten zusammengesetzt ist, unter Behandlung itt einem basischon Katalysator ia Gegenwart der vorgenannten organischen Schwefelverbindung.
  • Es ist bekannt, dass man Organopolysiloxane mit niederem Molekulargewicht wie beispielsweise cyclische Organopolysiloxane, die zwei Organische Radikale enthalten, welche direkt an Siliciumatome gebunden sind oder Mischungen dir vorgenannten cyclaschen Polysiloxane mit linearen Organopolysiloxanen wie beispielsweise Hexamethyldisiloxan, oder höhere lineare Organopotysiloxans in welchen alle Valenzen dsr Silicium-Atome, die nicht au der dlldung der Siloxanketten beteiligt sind, durch organische Radikale abgesättigt sind, beispielsweise durch Kohlenwasserstoffradikale, durch Umwandlung urid/oder durch ILondensatton unter Yerwendun basischer Katalysatoren umwandeln kann. Solche Kondensationen und Abgleichungen können dadurch ausgeführt werden, da man die Organopolysiloxane oder die Mischungen von Organopolysiloxanen mit einem geeigneten basischon Zterial, welches hier fortan als Katalysator bezeichnet wird in Berührung bringt, beispielsweise mit Alkalimetallhydroxiden, Alkalimetallsilanolaten, Alkalimetallalkoxiden, quaternären Ammoniumhydroxiden, quaternären Ammoniumalkoxiden, quaternären Phosphoniumhydroxiden, quaternären Phosphoniumalkoxiden usw., unter anschliessendem Erhitzen der Mischung auf erhöhte Temperatur zum Zwecke der Bildung der gewünschten Organopolysiloxane; so erhält man beispielsweise im Falle der cyclischen Dorganopolysiloxane Organopolysiloxane mit hohem Molekulargewicht, welche gewöhnlich gummiartige Produkte darstellen oder feste Harze sind.
  • Wenn auch diese Reaktionen mit ener einigermassen guten Ausbeute verlaufen, so erfordert sie dooh erhöhte Temperaturen in der Grössenordnung von 100 bis 200°C. Wenn auch ferner die Länge der erforderlichen Zeit nicht su ausngedehnt irt, so war es doch wünschenswert, Mittel zu finden, die eine Beschleunigung der oben genannten Reaktionen bewirken, unter Abkürzung der Zeit, die zur Herstellung des gewünschten Produktes erforderlich ist.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die Modifizierung von Organopolysiloxanen oder die Siloxan-Umwandlung in Anwesenbett der gewöhnlichen Katalysatoren, die su diesem Zweck angewendet werden, dadurch in grossem Ausmasse beschleunigt wird und dass die Temperaturen bei denen diese Zuwachsrate bewirkt werden kann, in starke Masse reduzierbar ist. wenn organische Schwefelverbindung in Kosbination mit den Katalysator angewendet wird. Bei der Verwendung der organischen Schwefelverbindung unter diesen Bedingungen wurde überraschenderweise gefunden, dass die Reaktionszeiten um ein mehrfaches oder darüberhinaus verkürzt werden können und dass die Temperaturen, bei denen die Reaktion verläurft, häufig auf Raumtemperatur und vorzugsweise auf Temperaturen im Grössenordnungsbereich von 40°C bis 100°C herabgesetzt werden können.
  • Die Organopolysiloxane, die gemäss vorliegender Erfindung als Ausgangsstoffe Verwendung finden können durch die Mittelwertsstrukturformel 1 (R)aSiO 2 dargestellt werden, iu welcher R ein organisches Radikal, beispielsweise ein Glied der Gruppe aus Alkyl (einschliesslich Cycloalkyl) Radikale, z.B. Methyl, Athyl, Propyl, Butyl, Ootyl, Cyclohe;yl, Cycloheptyl, usw. - Radikale; Alkenyl-Rdikale, z.B.
  • Vinyl, Allyl, Cyclohexenyl usw. -Radikale; Arylradikale, z.B.
  • Phenyl, Diphenyl, uzw. -Radikale; Alkarylradikale, z.B. Tdyl, Aylyl, Athylphenyl, usw. -Radikale; Aralkylradikale, z.B. Benzyl, Phenyläthyl, uaw, -Rajikale; und halogenierte Arylradikale, z.B.
  • Chlorphenyl, Dibromphenyl, usw. -Radikale; Cyanoalkylradikale, z.B. Cyanomethyl, ß-Cyanoäthyl, ß-Cyanopropyl, usw. -Radikale; a stellt in der Formel einen Niert von etwa 1,2 bis weniger al.
  • 3, z.B. etwa 2,5 dar. Ausser dass die R-Radikale alle die gleichen sind, ist es natürlich möglich, dass R auch eine Mischung der vorgenannten Radikale darstellt. Die Organopolysiloxane, die die mittlere Strukturforme@ I beaitzen, können aus monofunktionellen, difunktionellen oder trifunktionellen Siloxan-Einheiten, welche die Strukturformeln (@)2SiO (R)SiO1,5 besitzon oder aus Gemiscnen der vorgenannten Siloxan-Einheiten hergeste@lt werden. @ ist naheliebend, dass dann, wenn die Ausgangsmaterialien einige monofunktionelle Siloxan-Einheiten enthalten, auch @i@@@ktionelle und@oder trifunktionelle Einheiten vorhanden sdin @@@@sen, damit das Raterial der Mittelwertesiruktur gemäss Fur@el I genügt. Aus demselben Grund müssen difunktionelle und/oder monofunktionelle Ein@eiten auch vorhanden sein, wenn das Ausgangsmaterial sinige trifunktionelle Einheiten enthalt. Das Auegangematerial kann ein spezifisches @anopolysiloxan nein, oder eine Rischung von spezifischen Organopolysiloxanen, sowie aus partiell kondensierten Organopolysiloxanen bestehen, wenn nur die mittlere Struktur des Ausgangsmateriale in den Umfang der Formel 1 fällt. Beispielswelse kann das Ausgangsmaterial ein cyclisches Organopolysiloxan sein, welches in den Umfang der Formel II laut: in woloher it die oben angegebene Bedeutung hat und a eine ganze Zahl grösser als 2, z.B. zwischen 3 und 10 oder me@@ darstellt. Das Organopolysiloxan sit relativ niederem Molekulargewicht kann ferner eine Misonung von cyclischen Organopolysiloxanen innerhalb des Umfange der Formel I mit linearen Verbindungen der Formel sein, in welcher @ die oben angegebene Bedeutung hat und m eine ganze Zahl von 0 bis 20 darstellt. Das Organopolyslloxan mit verhaltnismässig niederes Molekulargewicht kann rorner eine Mischung von cyclischen Organopolysiloxanen i nnerhalb des Umfange der Formel II mit Organopolysiloxanen niaderen Molekuhrgewichts, diS verzweigte Ketten aufweisen, es in, beispielsweise von der Art der in den USA-Patenten 2 469 888 und 2 469 890 (Patnode) beschrisbenen Organopolysiloxanen. Iu spezifischer Welse haben die die reitungen die Formel (CH3)bSiO4-6, in welcher b einen Wert von 2 2,001 bis 2,5 hat. wenn mehr als eine spezifische Verbindung als Ausgangsmaterial mit niederem molekulargewicht Verwendng findet, können die organischen Radikale, die an eine der Verbindungen seknüpft sind, verschieden sein von denen, die an die anderen Verbindungen geknüpft sind. Beispielsweise konnen Gemische aus Octametylcyclotetrasiloxan und Octaäthylcyolotetrasiloxan und Gemi@he von Octamethylcyclotetrasiloxan und Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxan Ausgangsmaterialien gemäss vorliegender Brfindung sein. Zu den Organopolysiloxanen, die gemäss vorliegender Erfindung verarbeitet werden, befinden sich Mischungen von Polyslloxanen der Formel wobei R una Ji die oben angebene Bedeutung haben und x ein.n Wert vorzugsweise ein @anze Zahl von 50 bis 100 000 oder mehr darstellt.
  • Der Kondensations- und Umlagerungskatalysator (basisch), der gemäss der praktischen Durchführung vorliegender Erfindung angewendet wird, kann aus der Anzahl der ftlr diesen Zweck verwendeten ausgewählt werden und beispielsweise aus einem der Alkalimetallhydroxide bestehen (z.B. au Natriumhydroxid, kaliumhydroxid, Cäsiumhydroxid usw.), ferner aus Alkalimetallsilanolaten (z.B. dem Kaliumsalz von Methylsilantriol, dem Kaliumsalz von Phenylsilantriol, usw.), sowie aus quaternären Ammoniumverbindungen (z.B. Benzyltrimethylammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid, Trimethylammoniumbutoxid, usw.), au quaternären Phosphoniumverbindungen der Formel IV (R' )4POH' in welcher R' ein Glied aus der Gruppe der Radikale und Radikalgemische, die oben mit lt angegeben sind, darstellt und R' ' ein Glied aus der Klasse Wasserstoff und Alkylradikale, die oben mit a bezeichnet sind, ist. Spezifische Verbindungen, die in den Umfang der Formel IV fallen, sind z. ß. Tetramethylphosphoniumhydroxid, Tetraätylphosphoniumhydroxid, Tetra-n-buty lphosphoniumhydroxid, Diemthyldiäthylphosphoniumhydroxid, Thenyltrimethylphoephoniumhydroxid, Butyltricyclohexylphosphoniumhydroxid, Tetramethylphosphoniummethoxid, Tetrabutylphosphoniumbutoxid, usw. . zahlreiche Beispiele von solchen quaternären Phosphoniumverbindungen sind im einzelnen im USA-Patent 2 883 366, veröffentlicht am 21. April 195@ beschrieben. Die Menge an Katalysator, die zur Anwendung gelangt, kan in weiten Grenzen variieren und sicn vorzugsweise i@ Grössenordnungsbereich von etwa 0,0001 bis 2 Gew.-% oder mehr bezogen auf daa Gewicht an Organopolyeiloxan (oder Organopolysiloxanen), die eine Reaktion ein@ehen, bewegen.
  • Die @enge an organischer Schwefelverbindung, die @e@ der pra@@tischen Durchführung vorligender Erfindung eingesetzt wird, kann gleichfalls innerhalb weiter Grenzen variiert werden; Mengen, die so gering sind wie 0,005Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Organopolysiloxans (oder der Organopolysiloxane), die die lieaktion eingehen, haben bereits eine Wirkung auf die Reaktionsgeschwindigkeit oder die Temperatur, bei der die Reaktion wirkungsvoll ausgeführt werden kann. Wenn die Menge an organischer Schwefelverbindung vergrössert wird, erhöht sich auoh die Reaktionsgeschwindigkeit; wenn übermässige Mengen an organischer Schwefelverbindung verwendet werden, w@rd es schwieriger, die Reaktion unter Kontrolle zu halten. Deshalb soll unter allen Bedingungen Vorsieht walten, bezüglich des verwendeten Katalysators, des jeweiligen Organopolysiloxans, welches die Reaktion eingeht usw.
  • Die Menge an organischer Schwefelverbindung kann entsprechend in weiten Grenzen variiert werden und bis zu etwa 50 Gew.-% oder mehr bezogen auf das Gewicht an Organopolysiloxan betragen.
  • Auch die Mittel zur Ausführung der Reaktion können in weiten Grenzen schwanken. allgemein gesprochen @t es notwendig, den Katalysator dem Organopolysiloxan zuzufügen, die organische Schwefelverbindung einzuverleiben und der Mischung der Inhaltestoffe zu gestatten, entweder bei gewöhnlicher Temperatur (z.B. bei etwa 25°C) zu verbleiben oder die Mischung der Inhaltestoffe auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, die zur Bildung des erwünschten Produkts förderlich ist. In einigen Fällen, bei denen die Reaktionsgeschwindigkeit bei gewhnlicher Temperatur oder in deren Nähe auzreichend hoch ist, kann eine Erwärmung des Reaktionsgemisches unterbleiben.
  • Um dem Durchschnittefachmann die praktische Durchführung vorliegender Erfindung weiter zu erläutern, werden zum Zwecke der Illustrierung folgende Beispiele angegeben, wobei in keiner Weise eine Begrenzung beabm@htigt ist. Alle Tell und Prozentangaben beziehen sich auf da Gewicht.
  • Beispiel 1: Etwa 50 Teile Octamethylcyclotetrasiloxan wurden mit etwa 0,5 Teilen Dimethylsufoxid und 0,5 Teilen einer einprozentigen Suspension von Kaliumhydroxid in Octametylcyclotetrasiloxan gemischt. Die Mischung der Inhaltsstoffe wurde unter Rühren auf 1310C erhitzt. Innerhalb einer Minute wurde die Lösung viskos, sodass der Rührer angehaltenwurde. Nach 5 minuten wurde das Reaktionsgefäss abgekühlt; dae auf diese Weise erhaltene Produkt bestand aus einem Polydimethylsiloxan gummiartigen Charakters mit hohem Molekulargewicht, und zwar von weit über 100 000. Wenn der vorbeschriebene Versuch in @bwesenheit von Dimethylsulfoxid durchgeführt wurde, ergab sich kein augenscheinlicher Wechsel der Viskosität des Octamethylcyclotetrasiloxans, und zwar auch dann nicht, wenn die vorgenannte Temperatur 20 Minuten eingehalten wurde; es wurde lediglich nach etwa 40 minuten fost, eotellt, dass ein @ewisser @echsel iu der Viskositat erfolgt war.
  • Beispiel 2: Bei diesem Versuch wurden etwa 50 Teile Octamethylcyclotstrasiloxan mit etwa 0,7 (1, 4 @) Teilen Dimethylsulfoxid und etwa 0,5 Teilen der vorbeschriebenen einprozentigen Suspension von Kaliumhydroxid in Octamethylcyclotetrasiloxan vermischt. Die Mischung der Inhaltsstoffe wurde auf 5 bis 58°C aufgenelzt.
  • Nach 3 Minuten wurde das @eaktionsgemisch extrem viskoe und nach 8 minuten wurde ein gummiartiges Produkt festgestellt, welches mehr als 450 000 betrug, wie die Messung der grundmolaren Viskositätszahl in Toluol bei 25°C ergab, woooi die Messung in Übereinstimmung mit der Verfahrensweise durchgeführt wurde die im J. App. Physice 17, 1020 (1946) beschrieben ist.
  • Wenn der gleiche Versuch ohne Dimethylsulfoxid durchgeführt wurde, konnte keine Erhöhung der Viskosität festgestellt werden und zwar auch nicht nach einer Einhaltung der vorgenannten Temperatur innerhalb ion 5 Stunden.
  • Beispiel 3: In diesem Beispiel wurde Octamethylcyclotetrasiloxan mit einem Gewichtsprozent Dimethylsulfoxid und 0,01 Gew.-% Kaliumhydroxld vermischt. Die Mischung der Inhaltsstoffe wurde dann bei etwa Raumtemperatur (etwa bei 27°C) einer Rührung unterworfen. ç wurde gefunden, dass nach 4 1/2 Stunden und bei Zimmertemperatur die Viskosität begann rasch su steigen, wobei ein gummiartiges Produkt erhalten wurde, welches den titlirer abstoppte, nachdem ein paar Minuten verstrichen waren. Wenn der gleiche Versuch in Abwesenheit von Dimethylsulfoxid durchgefünrt wurde, ergab sich kei augenscheinlicher wechsel der Viskosität dee Octamethylcyclotetrasiloxans, und zwar aucn dann uicht, weuu das Rühren 5 Tage lang bei Zimmertemperatur fortgefünrt wurde.
  • Beispiel 4: In dissem Belspiel wurden 48 Teile Octamethylcyclotetrasiloxan mit 0,5 Teilen einer einprozentigen Suspenslon von Kaliumhydroxid in Uotamethylcyclotetrasiloxan und 0,24 Teilen (0,5 Gew.-%) an Dimethylsulfoxid in einem konstanten Temperaturbad von 100°C verrührt. Innerhalb von 5 Minuten war die Mischung extrem viskos geworden und innerhalb von 10 minuten war ein dickes ummiartiges irvdukt enistanden, welches den mechanischen Rührer anhielt. In ainem parallel durchgeführten Experiment, bei dem in gleicher Weize gearbeitet wurde, Jedoch ohne Dimethylsulfoxid, ergab sich ksin Wechsel in der Viskosität innerhalb von 3(3 Minuten.
  • Beispiel 5: In diesem Beispiel wurden @quimolare Konzentrationen von Octamethylcyclotetrasiloxanen und Hexamethyldisiloxan vermischt und 0,01 Gew.-% Kaliumhydroxid, bezogen auf das Gewicht der Mischung, als katalysator zugesetzt. Dio. Reaktionsmischung wurde in zwei Teile geteilt. Zu dem einen Teil wurde 1 Gew.-% an Dimethyloulfosid, bezogen auf das Gewicht der ilechune der Methylpolyrllounl zugegeben, während beim anderen Teil das Dimethylsulfoxid weggelassen wurde. Beide Mischungen wurden suf 80°C unter Rühren erhitzt und selbstverständlich wurde während der Reaktion eine Messung der Viskosität der Mischung in Abhängigkeit von der verstrichenen zolt durchgeführt. Als Ergebnis dieser Versuche wurde festgestellt, dass keine wahrnehmbare Erhöhung der Viskosität (Ursprungeviskosität 1,26 Centistokes) auch naon 119 Stunden in dem Falle festgestellt wurde, in dem das Dimethylsulfoxid abwesend war. Die Raktionsmischung jedoch, die 1 ; Dimethylsulfoxid enthielt, zeigte einen schr raschen Viskositätsans@eg, der innerhalb einer Stunde einen maximalwert von ungefahr 36,4 Centistokes erreichte.
  • Beispiel 6: In desem Beisplel waren die Bedingunge@ @hnlich wie in Beispiel 5 wiederholt worden, mit der Ausnanme, dass 0,2 Gew.-% Kaliumtrimethylsilmnolat anstelle des Knliumhydroxids zugegeben wurden. Dagegen war die Menge an Dimethylsulfoxid und die olarkonzentration von Octamethylcyclotetrasiloxan und Hexamethyldisfloxan die gleiche. Du Silanolat liste sich fast augenblicklich nach der Zugabe zu der Mischung der Methylpolysiloxane bei 80°C auf. Wieder wurde der Effekt des Dimethylsulfoxids auf die Abgleichung aus hexamethyldisiloxan und Octamethylcyclotetrasiloxan durch Messung des V@kositätsanstiegs ermittelt. Bei Abwesenheit von Dimethylsulfoxid wurde ein Anstieg der Viskosität innerhalb von ungefähr 70 Stunden biu auf 11,8 Centistokes festgestellt. In dem Fell jedoch, in dem 1 % Dimethylsulfoxid zu der Mischung der Inhaltestoffe zugegeben wurde, wurde innerhalb von 30 Minuten eins maximale Viskosität von 14t6 Centistokes erreicht.
  • Beispiel 71 Um die Zeit zu bestimmen, die notwendig ist, um eins Gleichgewichtsmischung bei der Abgleichung von zwei Organopolysiloxanen zu erreichen, beispielsweise von Polydimethylsiloxan mit endständigen Trimethylsiloxy-Einheiten und Hexametyldisiloxan, wurden die folgenden Versuche d urchgctuhrt.
  • Eine Mischung von 946,3 Teilen Octamethylcyclotetrasiloxan und 74,5 Teilen hexamethyldisiloxan wurde 48 Stunden lang in Anwesenheit von etwa einem Gewichtsprozent an konzentrierter (96 %iger) Schwefelsäure bei Raumtemperatur geschüttelt. Da dabei produzierte @l hatte eine Viskosität von etwa 23,5 Centistokes bei 25°C und bestand aus einer @schung von Polydimethylsiloxanen mit endständigen Trimethylsiloxy-Einheiten der Porsel in weicher n eine ganze Zahl über 1 bedeutet. Nachdem das Produkt mit Wasser gewschen war und mit natriumkarbonat getrooknet wurde, wurden 730,6 Teile dieses Ols alt 290 Teilen Hexamethyldisiloxan gemischt, unter Einstellung eines molaren Verhältnis@@@ von 2 zu 1 bezüglich Dimethylsiloxy-Einheiten su Trimethylsiloxy-Einheiten (die Mischung hatte eine Viskosität von etwa 6,2 Centistokes). Zu dieser Mischung wurden etwa 0,2 Gew.-% kaliumtrimetylsilanolat zugegeben. Es wurden zwei Parallelversuche bei 80°C ausgeführt, die denen ia Bispiel 5 dargestellten, ähnlich sind. Beim einen Versuch wurden 250 Teile dieses KOH-enthaltenden Öles mit eines Gewichtsprozent Dimethylsulfoxid gemischt@ tu anderen Versuch wurde die gleiche Mischung verwendet, Jedoch ohns Dimethylsulfoxid. Als Ergebnis der Aufheizung jeder der beiden Mischungen auf 80°C wurde gefunden, dass die Mischung die Dimethylsulfoxid enthielt, eine Gleichgewichtsvikosität (= equilibrium viscosity) von etwa 2,95 Centistokes in etwa 24 Stunden erreichts, während in den Falle, in dem kein Dimethylsulfoxid verwendet wurds,keia Anzeichen einer Reuktion, auch nicht nach 146 Stunden, iestzustellen war.
  • Beispiel 8: Gem@ss diesem Beispiel wurden 582 Teile Cotamethylcyclotetrasiloxan mit 324 Teilen Hexamethyldieiloxan vermischt und 250 Teile dieser ischung in ein mit einem Rührer ausgestatteten Reuktionsgefäes gegeben. teeee Reaktionsgefass wurde ia ein konstant gehalteues Temperatur@nd u vu eingetaucht, und sodann 2 Teile einer einprozentigen Suspension von Kallumhyoroxid in Octametylcyclotetrasiloxan zugegeben. Innerhalb kurz aufeinanderfolgender Intervalle wurden, wahrend dle Misching gerührt und auf der Temperatur von 80°C gehalten wurde, kleine Anteils der Mischung entnommen, mit 3N-Chlorwasserstoffsäure und sodann mit Wasser gewaschen, Uber wasserfreiem Natriumkarbonat getrocknet, unter anschliessender Messung der Viskosität der Proben kt 25°C, wie dies in der Veröffentlichung von Kantor et al, jour. American Chemical Society, 7b, 5190 (1954) beschrie@en ist.
  • Ein Paralleiversuon wurde in der gleichen @@ise durc@gef@art, mit der Auenahme, dase etwa 2r Teile (1 Gew.-%) Dimethylsulfoxid zusa@@en mit dem KOh-kntalysator zugegeben wurden.
  • Die Gleichgewichteviskosität (2,85 Centistokes) wurde dadurch besti@@T, dase 50 ml. der @@schung von Cctamethylcyclotetrasiloxan und Hexamethyldisiloxan, sowle von 0,5 mi. Octamethylcyclotstrasiloxan und 1,25 mi. von yb %iger Schwefelsäure 48 Stunden lang bei Raumtemperatur geschüttelt wurde. T)ie folgende Tabelle I gibt die Zeit an, die notwendig war, um eine Gleichgewichtsbeziehung in dem Palle, in dem Dimethylsulfoxid verwendet wurde, nötig war, sowie in dem Falle, in dem Dimethylsulfoxid abwesend war.
  • TABELLS 1 Zeit in Centistokes des Reaktionsproduktes stunden kein Dimethyl- 1 7i Dimethylzulfoxid sulfoxid 0 1,26 1,27 0,5 - 6,44 1 1,24 36,4 3 20,2 30 1,25 3,49 119 1,25 2,95 Die o@en aufgeführten Versuche zeigen, dass die Anwesenheit kleiner mengen von Dimethylsulfoxid einen sehr raschen Anstieg des Molekulargswichts des cyclischen Organopolysiloxans verursachen und dass in dem Fall der Reaktion des Rexamethyldisiloxans und des Octamethylcyclotetrasiloxans oder anderer Abgleichungsreaktionen nach verlängerter Erhitzungsdauer, das Dimethyleulfoxid den Abfall der Viskositat beschleunigte, (was anzeigt, dass Glsichgewichtsbedingungen erhalten worden waren) unter Schaffung vou Materialien mit abgestoppten Ketten (chain-stpped materials) von der art des @aterials, welches in den vorgenannten USA-Patenten 2 469 888 und 2 469 890 beschrieben ist.
  • Beispiel 9: Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von gehärteten Organopolysiloxan -Elastomeren, di. in Übereinstimmung mit dem Schutsbegehren vorliegender Erfindung hergestellt wurden. Im einzelnen wurden 48 Teile von gerührtem Octametylcyclotetrasiloxan bei etwa 9S bis 96°C itt etwa 0,12 Teilen einer 1 gewichtsprozentigen Suspension von Kaliumhydroxid in Octamethylcyclotetrasiloxan und etwa 0,22 Teilen Dimethylsulfoxid (0,5 Gew. Dimethylsulfoxid, bezogen auf Octamethylcyclotetrasiloxan) erhitzt. Nach etwa 7 1/2 Minuten wurde die Mischung recht viskos un@ nach etwa 20 Minuten war sie Zu viskos um weiterrühren zu können. loch einer Gesamtzeit von 45 Minuten Innehaltung der vorgenannten Temperatur wurde so ein gummiartiges Produkt erhalten ( etwa 47 Teile einer grundmolaren Viskositätszahl von 4,1 bei Messung in Toluol bei 250a) welches entfernt wurde und gemäss der folgenden Formulierung zubereitet wurde: Polydim@thylsiloxan 100 Teile Santocel O (Silica Arogel) 40 Teile Benzoylperoxid 1,86 Teile Die Mischung dieser Inhaltsstoffe wurde unter Pressung 20 Minuten lang bei 1200C gehärtet und dsnn 16 Stunden lang bei 150°C gehalten. zur sich ergebende Silikonkautschuk wurde bei Raumtemperatur untersucht und hatte eine Zugfestigkeit von 915 pol und eine Rissdehnungsfähigkeit von 255 %. Bei einer Messung von 150°C betrug die Zugfestigkeit 528 psi und die Dehnbarkeit 141 @.
  • Beispiel 10: Gemäss diesem Beispiel wurde Octamethylcyclotetrasiloxan in der gleichen Weise wie in Beispiel 9 umgesetzt, wobei in diesem Fall 0,05 Teile Kaliumhydroxidsuspension in Octamethylcyolotetrasiloxan und 0,22 Teilen Dimethylsulfoxid verwendet wurden.
  • Die Mischung wurde innerhalb von 10 Minuten recht dick und war nach 16 Minuten zu diok um gerührt werden tu können. Die Erhitzung wurde insgesant 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 95 bis 96°C weitergeführt und der erhaltene Kautschuk wieder wie in @@spiel 9 zubereitet und gehärtet, wobei ein Kautschukprodukt erhalten wurde, welches eins Zugfestigkeit von 880 psi und eine Rissdehnbarkeit von 242 % aufwies, wobei diese Messungen bei Raumtemperatur durchgeführt wurden. eispiel lis In diesem Seispiel 1 wurde Octamethylcyclotetrasiloxan, welches 020012 % Kaliumhydroxid und 0,01 % Dimethylsulfoxid enthielt, auf 95 bis 98°C erhitzt. Nachdem die Reaktionsmischung 16 Stunden bei dieser Temperatur gehalten wurde, wurde sie recht viskos und war nach 20 Stunden ein dicker Kautschuk geworden.
  • Sei @usführung der gleichen Reaktion jedoch diesmal in Abwesenheit von Jeglichem Dimethylsulfoxid wurde kein Anstieg der Viskosität bei der Reaktionsmischung festgestellt, und zwar auch nicht nach 20 Stunden bei vorgenannter Temperatur.
  • Beispiel 12: Gemäss diesem Beispiel wurden 48 Teile Octamsthylcyclotetrasiloxan zusammen mit 0,5 Teilen einer 1 Gewichtsprozentigen Suspension vnn KOH in Octamethylcyclotetrasiloxan sowie mit 1 Gew.- Tetramethylensulfon auf etwa 950C erhitzt. Nachdem die@@schung 14 Minuten lang erhitzt wurde, wurde sie recht viskos; nach 20 Minuten begann sich ein dicker Kautschuk zu entwickeln und nach 25 Minuten war die Reaktionsmischung so viskos, dass sie das Anhalten des Rührers verursachte.
  • Beispiel 13: Etwa 48 Teile Octanethylcyclotetrasiloxan wurden mit 0,5 Teilen einer 1 gewichtsprozentigen Suspension von KOH ia Octamethylcyclotetrasiloxan (0,01 ; KOH) und 1 Gew.-% Tetramethylensulfoxid auf etwa 94°C erhitzt. Nach etwa 1,2 Minuten wurde ein merklicher Anstieg der Viskosität festgestellt und innerhalb 3 1/2 Minuten hatte sich das Reaktionsgemisch in@inen dicken Kautschuk umgewandelt.
  • Die Katalysatoren, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden könn@n, können in weiten Grenzen variiert werden; zanlreiche Beispiele dieser Katalysatoren sind Ln den USA-Patenten 2 883 366, 2 490 357 (ausgegeben am 6.Dezsmber 1949) und 2 443 353 (ausgegeben am 15.Juni 1948), alle von Kantor et al, beschrieben.
  • Die Konzentration der organischen @chwefolverbindung knnn offenbar innerhalb weiter Grenzen schwanken, Je nach den gewünschten Reaktionsgeschwindigkeiten. Geringe Mengen naben eine tiefgreifende Wirkung auf die Reaktionsgeschwindigkeit und im allgemeinen ipt es unnötig, Mengen über 5 ois 10 Gew.-% an organiroher Schwefelverbindung, bezogen auf das Gewicht des Organopolysiloxans, einzusetzen. flie Bedingungen der Reaktion können ebenfalls innerhalb ewiter Grenzen varlieren, wie dies aus den v@rangegangenen Beschreibungsteilen ersichtlich ist.
  • Ausser den Kautschukkörpern, welche gemdss vorliegendem Verfahren herstellbar sind, ist es auch möglich, aus organopolysiloxanen, die organische Schwefelverbindung und einen basischen Katalysator enthalten, Glessgele er Einbettungsgele (potting gels) herzustellen. Schmiermittel und dielektrische Flüssigkeiten, die denen ähnlich sind, die in den vorgenannten USA-Patenten 2 469 888 und 2 469 890 von Patnode beschrieben sind, können ferner auch durch die Abgleichung der gleichen Organopolysiloxane mit der organischen Schwefelverbindung hersestellt werden. Die Organopolysiloxan-Kautschuk-Produkte, die gemäss vorliegender Erfindung herstellbar sind, haben die gleiche Verwendungebreite wie die, welche auf an sich bekannt Verfahrensweisen produziert werden. DarUberhinaus können die Kautschukprodukte ale Füllstoffe verwendet werden, so wie Silica @rogel und Rauch-Silica, ferner als Vernetzungsmittel so wie Benzoylperoxid; sie können ferner bei erhöhten Temperaturen gehärtet werden. nie auf diese siae erhaltenen Kautschukprodukte besitzen eine gute Hitzestabilität bei Temperaturen bis zu 300°C, was ihre Verwrondung als isoliermaterial fiir Drähte und Dichtungend bei @ Mochtemperaturanwendungsweisen empfiehlt.
  • Die Jle, die nach dem Verfahren vorliegender Erfindung heroestellt werden, sind sehr brauc@@ar als hydraulische Flüssigkeiten und als Schmiermittel. Die @arze, welche durch dieses Verfanren nergestellt werden können, sind vorteilhafterweise als @@erzugsmittel und als Isoliermaterial verwendbar.
  • ES ist für den Durchschnittsfachmann selbstverständlich, dass ausser den Methylpolysiloxanen, die in den vorangegangenen Beispielen verwendet wurden, andere Organopolysiloxane, von deuen viele Vertreter oben genannt sind, verwendet werden können, obne den Schutzumfang vorliegender Offenbarung su verlassen. So kann man beispielsweise Methylpolysiloxane mit Phenylpolysiloxanen interkondensieren , beispielsweise Octamethylcyclotetrasiloxan mit Octaphenylcyclotetrasiloxan zum Zwecke der Schaffung von Methylphenylpolysiloxan-Kautschuk-@rodukten.

Claims (19)

  1. P a t e n t a n s p r ü c n e 1.) Verfahren zur Umsetzung von Organopolysiloxan, dadurch gekennzeichnet, dass ein Organopolysiloxan in Anwesenheit eines Gliedes der Klasse der Altylaulfoxide und Alkylsulfone, welches höchstens 4 Kohlenstoffatome aufweist, mit einem basischen Katalysator in Berührung gebracht wird.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass du Organopolysiloxan Methylpolysiloxan ist.
  3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die e Katalysatorzubereitung aus einem alkalischen Umlagerung@-und Kondensationskatalysator besteht.
  4. 4.) Verfanren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dus der Katalysator aus Klaiumhydroxid besteht.
  5. 5.) Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung der Siloxanumlagerung eines Methylpolysiloxans letzteres mit einem basischen Katalysator in Anweeenheit einer geringen menge an Dimethylsulfoxid in 3erllhrung gebracht wird.
  6. 6.) ) Verfahren nach anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung der Siloxanumlagerung @ethylpolysiloxan in Anwssenh.it einer geringen Menge an Uimethylsulfon mit einen basischen katalysator in Berührung gebracht wird.
  7. 7.) Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung der Siloxanumlagerung methylpolysiloxan mit einem basischen Katalysator in Anwesenheit einer geringen Menge von Tetramethylenaulfon in Berührung gebracht wird.
  8. 8.) Verfahren nach Hneyructh 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung der Siloxanumlagerung Methylpolysiloxan in Anwesenheit einer geringen Menge an Tetramethylensulfoxid mit einem basischen Katalysator in Berührung gebracht wird.
  9. 9.) Verfanren zur Polymerisation von Octamethylcyclotetrasiloxan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Octamethylcyclotetrasiloxan in Anwesenheit von alkalischem Umlagerungs-und Kndensationskatalysator und einer geringen Menge an Dimethylsulfoxid erhitzt wird.
  10. 10.) Verfahren zur Bewirkung eines Wechsels des Molekulargewichts und einer Um@agerung im Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daue ein Gemiscn aus cyclischem Organopolysiloxan und Organopolysiloxan mit abgestoppten Latten der Formel in welcher l ein organisches Radikal und s eine ganze Zahl von o Die 20 darstellt, in Anwesenheit eines basischen Katalysators und einer geringen Menge an Dimethylsulfoxid ritzt wird.
  11. 11.) Verfahren zur Bewirkung einer Umlagerung nach Anspruch 1, dadurch geennzeichnet, dass ein Gemisch von Octamethylcyclotetrasiloxan und Hexametyldisiloxan in Anwesenheit eines s basischen Umlagerunge- und Kondensationskatalysators sowie einer geringen Menge an Dimetylsulfoxid erhitzt wird.
  12. 12.) Verfahren zur Polymerisation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Octametylcyclotetrasiloxan in Anwesenheit eines alkalischen Umiagerunge- und kondensationskatalysators sowie einer kleinen Menge von Tetramethylensulfon erhitzt wird.
  13. 13.) Verfahren zur Polymerisation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Octamethylcyclotetrasiloxan in Anwesenheit eines alkalischen Umlagerungs- und Kondensationskatalysators, sowie einer geringen Menge an Tetramethylensulfoxid erhitzt wird.
  14. 14.) Verfanren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zur Bewirkung einer Interreation zwischen hexamethyldisiloxan und einem Methylpolysiloxan der Pormel (CH3)bSiO4-b in welcher b einen Wert von 2,001 bis 2 besitzt eine Miscnung der vorgenannten Reaktionspartner in Anwesenheit eines basischen Katalysators und einer geringen Menge an Dimethylsulfoxid ernitzt wird.
  15. 15.) Zuoer@itung, dadurch gekennzeichnet, daes sie im wesentlichen aus (1) einem organopolysiloxan der Formel RaSiO4-a 2 in welcher R ein organisches Radikal darstellt und a sinen Wert von 1,2 bis etwa 2,5 besitzt und (2) aus einer orianischen Schwefelverbindung, welche der Klasse der Alkylsulfoxide und Alkylsulfone mit 1 bis 4 Konlenstoffatomen im Alkylanteil angehört, besteht.
  16. 16.) Zubereitung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Octamethylcyclotetrasiloxan, einem basischen Katalysator und Dimethylsulfoxid bestent.
  17. 17.) Zubereitung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie aua Octamethylcyclotetrasiloxan, Hexamethyldisiloxan, einem basischen Katalysator und Dimethylsulfoxid besteht.
  18. 18.) Zubereitung naoh @nspruch 15, dadurch gekennzeichnet, da eie au. Octamethylcyclotetrasiloxan, einem basischen Katalysator und Tetramethylensulfon besteht.
  19. 19.) Zubereitung naon Anspruch 15, cadurch gekennzeichnet, dass sie Octamethylcyclotetrasiloxan, einem basischen katalysator una Tetramethylensulfoxid besteht.
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