DE1570912A1 - Hochtemperaturbestaendige polymere Cyclodisilazane und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Hochtemperaturbestaendige polymere Cyclodisilazane und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1570912A1
DE1570912A1 DE19641570912 DE1570912A DE1570912A1 DE 1570912 A1 DE1570912 A1 DE 1570912A1 DE 19641570912 DE19641570912 DE 19641570912 DE 1570912 A DE1570912 A DE 1570912A DE 1570912 A1 DE1570912 A1 DE 1570912A1
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • 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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    • C08G77/60Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms

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Description

  • Hochtemperaturbeständige polymere Cyclodisilazane und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf hochtemperaturbeständige polymere Cyclodisilazane9 die aus sich wiederholenden Struktureinheiten der allgemeinen Formel bestehen, worin R ein Alkyl, Alkenyl, Alkenyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, aralkyl, Alkenyl, Aralkinyl, alkaryl, Alkenylaryl, Alkinylaryl oder einen heterocyclischen Rest, der bis zu 24 Kohlenstoffatome enthalten und substituiert sein kann, R2 eine R4O-Gruppe (R4= Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl Cycloalkenyl, Alkaryl, Alkenaryl, 4ikinaryl, Aralkyl, Aralkenyl, Äralkinyl', Aryl oder heterocyclischer Rest mit bis zu 24 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls Halogen, eine tertiäre Aminogruppe oder weitere, bis zu 10 mal sich wiederholende R40-Gruppen aufweisend), eine R5R6N-Gruppe (einzeln genommen R5 = R4 oder Wasserstoffatom, R6 = R5 oder Alkalimetallatom, zusammen genommen bilden R5 und R6 eine acyclische Struktur), eine R43Si-Gruppe ( R4 ist wie oben definiert, die über -O-, -NH-, -NSiR43-, -NR4-, -SiR42- oder -Si(OR4)2- (R4 ist wie oben definiert) mit dem Siliciumatom verbunden sein kann oder einon Rost R1 bodeuton, R1 und R2 zusammen genommen einen Polymothylon-Ring mit bis zu 11 Methylen-Einheiten, die durch dio Grupplerung -Si-N- verbunden sind und dessen Methylen-Kette durch -O-, -S-, -SO-, -SO2-, -NR4-, -NH-,-NSiR43-, -SiR42- oder -Si(OR4)2- (R4 ist wie oben definiert) 3 unterbrochen sein kann, R ein gegebenenfalls substituiortos Alkylen, Alkenyle, Alkinylen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, Aralkylen, Aralkenylon, Aralkinylen, Alkarylen, Alkenylarylen, Alkinylarylen, Biarylen, Dialkylen= äther, Poly(alkylenäther), Diarylenäther, Alkylen-Arylenäther, Poly(arylenäther) oder einen entsprechenden Rost, der -S-, -NH-, -NR4--NSiR43-, -SO-, -SO2-, -SiR42- oder -Si(0R4 )2- anstallo von Sauerstoff besitzt, a null oder 1 und edon Polymerisationsgrationsgrad bedouten.
  • Die orfindungsgemässen polymeren Cyclodisilazane werden im Prinzip durch Zersetzung von gewissen Silazanen erhalten, die allgemein durch die folgende Formel ausgedrückt werden können Die zur Durchführung dor Erfindung geeigneten Ausgangsverbindungon (B) enthalten eino abspaltbare Aminogruppe Z, die zusammen mit einem Wasserstoffatom Y währen dom Cyclisierungs-und Polymerisierungs= prozesse austritt. R1 und R2 sind wie früher definiert. Die bevorzugten Aminogruppen Z loiten sich von primären Aminen ab, die bei der Reaktion temperatur leicht flUchtig sind. Beispiele sind : Methylamin, Aethylamin, n-Propylamin, iso-Propylamin, n-Butylamin, iso-Butylamin. sec-Butylamin, tert-Butylamin, Methoxymethylamin und Mothoxyäthylamin. Der Aminrest kann jedoch auch von einom cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischon Amin abgeleitet sein, solange dieses bei der Reaktion temperatur flüchtig ist. Dio von sekundären Aminen abgeleiteten Aminr@ete sind weniger bevorzugt. Es wurde gefunden, dass die Verbindungen mit tertiären Aminogruppen in den meisten Fällen nur die halbe Menge des gewünschton polymeren Oyclodisilazans geben, weil eine störende Um= lagerung erfolgt.
  • Somit können dio bevorzugten Ausgangsprodukte noch spezifischer durch die allgemeine Formel dargostollt werden, worin R1 bis R3 und a gleich -wie oben definiert sind und NHR4 don Rest eines. wio oben genannten flüchtigen primären Amins identifiziert, der während dor Reaktion abgegeben wird und NHR1 eine sekundäre Aminogruppe darstellt, die zum Ringbestandteil des Cyclo= disilazans wird.
  • Dio Bildung der polymoren Cyclodisilazane verläuft vermutlich in allen Fällen Uber ein unbeständiges Bis(silylimid), das sofort unter Bildung von sehr stabilen Viererringen polymerisiert. Diese Reaktion kann wie folgt schematisiert werden worin R1 bis R4, a und p wie früher definiert sind.
  • Aus den oben stchenden Gleichungen ist ersichtlich, dass der Ringbostand= teil NR1 immer aus einer sekundären Aminogruppe gebildet wird, während dio abgespaltene Aminogruppe auch von einer tertiären Aminogruppe her= rühren könnte.
  • Die Leichtigkeit mit der diese Reaktion verläuft, hängt sowohl von den @@@inreston, als auch von den am Silicium befindlichen organischen Resten ab. Je flüchtiger und/oder basischer das abgespaltene Amin, undloder jo elektronenliefernder die am Silicium gebundenen organischen Reste sind, umso schneller geht in der Regel diose Reaktion vonstatten. Beispielsweise benötigt Bis[bis(methylamino)äthylsilyl]methan eino niedrigere Reaktions temperatur als Bis[bis(mothylamino)phenylsilyl]benzol und das Letztere wiederum eine niedrigere als Bis [bis(anilino)phenylsilyl]benzol.
  • Die Ausgangsvorbindungen, wie sie durch die Formel (B) veraligemeinert und durch dio Formel (C) näher präzisiert wurden, und die weiterhin Tetraaminodisilane genannt werden, waren bisher noch nicht bekannt. Dio einfachsten Ve rtreter enthalten vier identische Aminogruppen. Sio können in einfacher Weise durch Reaktion eines Tetrahalogendisilans, vorzugsweise Tetrachlordisilans, mit einem beliebigen bei der Reaktionstemperatur flüchtigen Amin in Gegenwart eines säurebindenden Mittels hergestellt werden Diese Reaktion ist von der Herstellung der Diaminosilano her bekannt. Im allgemeinen wird eine übepschussige Menge dos umzusetzenden Amins verwendet In dieser Gleichung sind R2 bis R4 und a wie früher definiert und X ist ein Halogenatom, vorzugsweise Chloratom.
  • In den Fällen, wo alle Aminogruppon identisch sind, muss das verwendete Amin bei der Reaktionstumperatur flüchtig sein, weil in der erfindungs= gemässen Reaktion je eino dur beiden endständigen Aminogruppen abge spalten werden. Aus der Gleichung (a) ist erkenntlich, dass nur zwei der in der Ausgangsverbindung vorhandenon vior Aminogruppen von einem destillierbaren oder flüchtigen Amin abgeleitet sein müsson. Deshalb können auch polymere Cyclodisilazane hergestellt werden, die als Ring= bestandteil den Rost oines schwerflüchtigen oder nichtflüchtigen Amins enthalten. Die inbezug auf Ihre Aminogruppen unsymmetrischen Tütra= aminodisilane, die gleichzeitig Reste oines leichtflüchtigon Amins, wie Methylamin, Aethylamin, n-Propylamin, iso-Propylamin, n-Butylamin, iso-Butylamin, sec-Butylamin, tert-Butylamin, Methoxymethylamin, und Methoxyäthylamin usw,, neben Resten eines schwerflüchtigen odr mchtflüchtigen Amins, Wie Anilin, Naphthylamin, Aminobiphenyl, Amino= diphenylamin, Aminostilben, Aminoindol, Aminocarbazol, Aminodiphenyl= äthor,Aminodiphenylsulfid usw. enthalten, können für diesen Zwock vorwendet worden. Diese Ausgangsverbindungen mit zwei verschiodenen Aminogruppen an jedem Siliciumatom können hergestellt worden, entweder durch stufenweise Reaktion eines Tetrachlordisilans mit zwoi verschiodenen Aminen, oder besser durch Umaminiorung eines symmetrischen Tetra aminodisilans. Diese Reaktion ist im Prinzip bekannt und werde bei der Herstellung von einfachen organischen Aminosilanen benützt. Bei der ors@on Methode wird in dor ersten Reaktionsstufe zweckmassig om storisch gehindertes Amin (z.B. tertiäres Butylamin, alpha-Naphthylamin) odeI, ein schwach basisches Amin (z.B. Anilin, Aminoterphenyl, buta-Naphthylamin) verwendet, um dio Bildung von tetrasubstituierten symmetrischen Produkten zu vermeiden. Dann wird in der zweiten Reaktions= stufe das leicht flüchtige und in dor Regel stark basischo Amin (z.B.
  • Methylamin, Dimethylamin, Aethylamin, Diäthylamin), welches dio noch verbleibenden Halogenatome besser zu ersetzen vermag, eingeführt.
  • Bei der zweiten Methode zur Herstellung von unsymmetrischen Tetra aminodisilanen, wird oin auf einem loichtflüchtigen Amin basierendes symmetrisches Tetraaminodisilan der Umaminierung unterworfen, unter Benützung oines schwerflüchtigen oder nicht flüchtigen Amins in einer molaron Proportion von 1 : 2. Bei der Umaminiorung sind bükannte Tal= sachon wie die Stärke dur Si-N -Bindung, wolche durch dio SuosLituonten am Silicium und Stickstoff beeinflusst wird, als auch torische Gegeben= heiten gebhrend zu berücksichtigen.
  • Die Umaminierung erfolgt nach der folgenden Gleichung In dieser Gleichung sind R1 bis R4 und a wie früher definiert. Das Zwischen= produkt (C) kann isoliert werden. Es ist jedoch zweckmässig auf die Isolierung zu verzichten und die anschliessende pyrolytische Zersetzung zum polymeren Cyclodisilazan im gleichen Ansatz vorzunehmen.
  • Die Auswahl von zur Herstellung von Tetraaminodisilanen und folglich auch von polymeren Cyclodisilazanen geeigneten Aminen ist sehr gross. Im Hinblick auf den Aminrest, der zum Bestandteil im Viererring wird, können als Beispiele genannt werden fUr R1 : Alkyle, Alkenyle und Alkinyle wie Methyl, Aethyl, Vinyl, Aethinyl, n-'Propyl, iso-Propyl, Allyl, Propenyl, Propargyl, Propionyl n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Methallyl, l-Butenyl, Crotyl, Butadienyl, l-Butinyl, 2-Butinyl, l-Buten-2-inyl und höhere aliphatische Reste mit bis zu 24 Kohlenstoffatomen wie Undecenyl, Dodecyl, Myristyl, Oleyl, Tetracesyl; Cycloalkyle und Cycloalkenyle wie Cyclopentyl, Cyclopentenyl, Cyclopentadienyl, Cyclohexyl, Cyclohexenyl, Oyclohoxadienyl und grössere alicyclische Reste mit bis zu 12 Kohlenstoff atomcn wie Cyclooclyl, Cyclododecyl, Cyclooctatrienyl, Cyclododecatrienyl, Bicyclohexyl; Aralkyle, Aralkenyle und Aralkinyle wic Bonzyl, Cuminyl, Phenyläthyl, Styryl, Phenyläthinyl, Phenylpropyl, 3-Phenylallyl, 2-Phenylallyl, Cinnamyl, 1-Phenylpropinyl, Diphenylmethyl, Triphenylmethyl, alpha-Naphthylmethyl, bota-Naphthylmethyl, alpha-Naphthyläthyl, bota-Naphthyläthyl, alplia-Naphthylvinyl, bota-Naphthylvinyl, alpha-Naphthyläthinyl, beta-Naphthyläthinyl; Alkaryle, Alkonylaryle und Alkinylaryle wie Tolyl, Xylyl, Mesityl, Duryl, Aethylphenyl, Gumyl, Vinylphonyl, Aethinylphenyl, Porpargylphcnyl, Propinylphonyl, tert-Butylphenyl, l-Vinylnaphthyl, 2-Vinylnaphthyl, 1-Aethinylnaphthyl, 2-Aothinylnaphthyl; Arylc wie Phenyl, orthgo-Biphenylyl, meta-Biphenylyl, para-Biphonylyl, p-Torphenylyl, meta-Terphcnylyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 2-Anthryl, 9-Anthryl, 1 l-Phonanthryl, 2-Phenanthryl, 4-Phonanthryl, 3-Phonanthryl, 9-Phonanthryl; und hetero= cyclische Roste wie Pyrryl, Furyl, Benzofuryl, Thienyl, Pyrrolinyl, Pyrazolyl, Pyrazolinyl, Imidazolyl, Thiazolyl, Oxazolyl, Isooxazolyl, Pyra= zinyl, Pyrimidyl, Pyridazinyl, Pyridyl, Pyranyl, Thiopyranyl, Piporidyl, Morpholinyl, Thiazinyl, Triazinyl, Chinolyl, Chinazolyl, Chinoxalyl, Indolyl, Carbazolyl.'-Wenn eino -NH- Gruppe vorhanden ist, so ist diosu vorzugsweise substituiort wic im N-Methylpyrryl, N-Trimethylsilylimidazolyl usw.
  • Es wurde gefunden, dass die aufgezählten Kohlenwasserstoffroete, als auch die heterocyclischen Reste, Substituenten aufweisen können und dass dioso Substituenten die Reaktion nicht verhindern Beispiele möglichor Substituon= ton sind : Cl, Br. J, F, -OR6, -SR6, -COR4, -CSR4, -COOR6, -OCOR4, -CONR5R6, -N(R6)COR4, -N(R6)COOR4, -N(R6)CONR4R5, -NR5R6, -N=NR4, =NR6, -N=CR4R5, -CN, -NO2, -SOR4, -SO2R4, -SO2OR6, -SO2NR5R6, -N(R6)SO2R4, -N(R6 >503 R6, -SiR43 und -Si(OR4)3, worin R4 bis R6 wie früher definiort sind.
  • Beispiele fiir einige substituiorte Aminc sind : Chlor@niline, Bromaniline, Fluoranilino, Aminodichlorpyrimidine, Amillo -butil-chlorstyrolc, Nitro= aniline, bota-Amino-beta-phenylnitroäthan, Aminoaceton, Aminoacotyl = aceton, Aminocyanactucamid, Aminoacetonitril, Aminoacetophenene, Aminobenzophenone, Aminobenzonitrile, Aminocyaniminazole, Anisidin, Phenetidin, Aminovcratrolo, Aminodiphenylsulfide, Aminoazobenzole, Aminobenzoesäuro, Aminocssigsäuro, Aminoäthansulfonsäuro, Amino= bonzolsulfonsäure, Amide und Ester von Aminocarbonsäuren und Amino= sulfonsäuren, Beispiele für einige ungesättigte Amino sind : Allylamin, Aminostyrole, bcta-Aminocrotonitril usw.
  • Beispiele für das am Silicium gebundene R2 sind dio für R1 aufgezählten, Aussordem kann R2 eine R6O- Gruppe sein, worin r6 die frühere Bedeu= tung hat. Beispiele für einige Kohlenwasserstoffoxy-Substituenten, die auch mit R1 anstatt Silieium verbunden sein können sind : Methoxy, Acthoxy, Dimethylaminoäthoxy, Vinyloxy, n-Propoxy, iso-Propoxy, iso-Propenoxy, Bis(trimethylsilyl)amino-isospropoxy, 1-Propenoxy, 2-Propen= oxy, n-Butoxy, iso-Butoxy, soc.-Butoxy, tert-Butoxy, Crotoxy, n-Amoxy, iso-Amoxy, n-Octoxy, 10-Undecylenoxy, Lauroxy, Stearoxy, Phenylmethoxy, Styryloxy, Phenyläthinyloxy, para-Allylphunoxy, Phenoxy, Teloxy, Xyloxy, 3 -Biphenylyloxy, 1-Naphthoxy, 2 -Naphthoxy, mota -Diphenylaminophenoxy, Asaroxy, einschliesslich der Thioanalogen, dici Schwefel anstelle von Sauerstoff enthalten und dor allgemeinon Formel R6S- entsprechen, Besonders nützlicho Substituenten onthalten einige verzweigte oder sich wlcdorholondo Aethorgruppiorungen wio Methoxymethylenoxy, Methoxy= äthylenoxy, Aethoxyäthylenoxy, tert-Butoxy-tert-butylonoxy, Voratroxy, Anisoxy, Phonotoxy, 3,4-Dimethoxyphenenyloxy, , 3-Phenoxyphenylenoxy, 3-Phenoxy-4-methoxyphenenyloxy, 3,4-Diphenoxyphenenyloxy, Polymethy= lenoxy dur allgemeinen Formel r7OCH2(OCH2)bO-, worin R7 einen estur-oder ätherbildenden Rost darstollt, wio or üblichurwoiso als Endgruppe in Polyoxymethylenverbindungen vorkommon kann und b null oder eine ganzo Zahl 1 bis 8 bedeutet, dio vorwandtoll Substituenten, weiche Aethylen oder Propylon anstelle von Methylen enthalten, Poly(alkylenäther) der allgememen Formel R7OCH2CH2(OCH2CH23)b- oder R7OCH2CH2CH2(OCH2CH2CH2)b-, worin R7 und b wie oben definiert sind.
  • Solche Substituenten werden durch Einwirkung von Acethylenoxyd oder Propylenoxyd auf an Silicium gebundenes Hydroxyalkylen erhalten.
  • Aussordern kann R2 eine R5R6N- Gruppe sein, worin R5 und R6 gleich wio früher definiert sind. Beispiele für einigo Amino-Substituentun, dio auch mit R1 anstatt Silicium vorbundon sein können, sind : Mothylamino, Aothylamino, 2-Chloräthylamino, n-Propylamino, iso-Propylamino, Allylamino, n-Butylamino, lso-Butylamino, sec-Butylamino, tert-Butylamino, 4-trifluoro-n-butylamino, Crotylamino, 3 B utonylamlno, Propargylamino, l-Propinylamino, isoproenylamino, n-Amylamino, iso-Octylamino, n-Dodecylamino, Cyclohoxylamino, Cyclohexenylamino, Cyclohexadienylamino, Benzylamine, Anilino, Toluidino, para-Phenylanilino, Cumidino, Anisidino, Phene@idino, meta-Methoxyanilino, 2,3-Dichloranilino, Pontafluoranilino, para-Anieylanilino, mota-Trifluormethylanilino, N -Diphonylbonzidino» Biphonyiyiamino, 2-Piperidylamino @ Acridinylamino, 2-Furylamino, 3-Furylamino, Triazinylamino, 3-Carbazolylamino, l-Carbazolylamino, dio in gleicherweise disubstituierten Aminogruppen, die identische oder verschiedene Kohlenwasserstoffroste oder heterocyclische Re sto am Stickstoff gebunden enthalten, ferner Pyrrolino, Pyrrolidino, Pyrazolino, Piperino, Morpholino, Thiazino, N -Tri mcthylsilylpipr;razino, Tetra hydrochinolino, Decahydrochinolino. Es kann während dor Reaktion eine Umaminierung stattfinden, woraus eine Vernetzung des Polymeren resultiert. Wonn solche Aminogruppen mit dem Rost R1 verbunden sind, so kann die Umaminierung durch Wahl einer tertibron Aminogruppe verhindert werden.
  • Ein einfaches Mitglied dor grossen Klasse von Ausgangsverbindungen hat die allgemeine Formel Diese Verbindung kann gemäss den Gleichungen (b) und (c) hergestellt werden unter Benützung von Tetrjchlordisilan das in den höher siedenden Rückständen von der Direktsynthese der Methylchlorsilane enthalten ist. Ausgangsverbindungen mit anderen organischen Resten als Mothyl am Silicium können durch Umsetzung von Hexachlordisilan mit Grignard-Verbindungen in einer molaron Proportion von 1 : 2 und anschliessenden Austausch der rostlichen Chloratomo gegen Aminogruppen erhalten worden. Andere Methoden wie z.B, dio Kuppluiig von (R4 NH)2Si(R2)Cl oder R1HN(R4HN)Si(R2)Cl mittels Natrium können ebenfalls verwendet worden.
  • Ein einfaches Mitglied oinor weiteren Klasse von Ausgangeverbindungen hat dio allgemeine Formel Die Siliciumatome können durch andere organische Reste, wie sie früher für R3 aufgezählt wurden, unterbrochen sein. Beispiele eind : Methylen, Aethylen, Phenylmethylen, Diphonylmethylen, Phenylen, Durylon, Biphenylyl .en, Methylenäthor, Aethylenäther, Dimethylenoxymethylen, 1,2-Dimethylenoxyäthylen, 1,4-Dimethylenoxyphenylen, 1,3-Dimethylenoxy= phenylen. Besonders wortvoll sind die zweiwertigen Reste, die sich von den folgundon aromatischon Aethern ableiten : Phenoxybenzol C6H5OC6H5, Toloxybenzei CH3C6H4OC6H5 , Diphenylyloxybenzol C6H5C6H4OC6H5, 1-Phenoxynaphthalin, 2-Phenoxynaphthalin C6h5OC10H7, Teloxynaphthalin CH 3C6H4OC10H7 , 1 1,4-Diphonoxybenzol» 1,3-Diphenoxybenzol, 1,3-Diphenoxy= benzol (C6H5O)2C6h4 , 1,3,5-Triphenoxybenzol (C6H5O) 3C6H3 usw., ferner Poly(aryläther) ArO(ArO) @Ar, besonders Poly(phenyläther) der Formel C6h5O(C6H4O)cC6H5, worin c eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, Dio von den aufgezählten Aethern abgeleiteten einwertigen Reste können ebenfalls an Silicium und/oder Stickstoff gebunden sein, d.h. einen Rest R und/oder R2 darstollon. Es sei darauf hingewiesen, dass die an einem Aryl befindlichon Alkoxy- und Phenoxygruppen sowohl zueinander als auch zum Silicium- bzw. StickstotEatom, an welches das substituierte Aryl gebunden ist, in der ortho-, mota- oder para-Stellung sein können. Die Auswahl der geeigneten Substituenten, die im Endprodukt erhalten bleibon, richtet sich nach den gewünschten Eigenschaften wie Stabilität gegen Hydrolyse, Oxydation und Hitze, Thermoplastizität, Härtbarkeit, Löslichkeit usw.
  • Während die Umaminierung nach Gleichung (c) bei relativ niederen Te mperaturen erreicht werden kann, benötigt die Bildung der polymeren Cyclodisilazane nach-Gleichung (a) höhere Temperaturen. Die zweckmässige Temperatur ist von Fall zu Fall verschieden und vom Siedepunkt der ans weisenden Komponenten abhängig, Im Verlaufe der Reaktion kann die Temperatur allmählich gesteigert werden. Das während der Umaminierung und auch in der Endstufe abgespaltene Amin, das in der Regel nieder siedet, muse aus der Reaktionsmischung entfernt werden, denn es handelt sich bei der neuen Reaktion vermutlich um eine Gleichgewichtsreaktion.
  • Die Entfernung dos Amins kann in einfacher Weise durch kontinuierliche.
  • Destillation (oder Sublimation in einigen Fällen), gegebenenfalls unter vermindortem Druck erreicht werden. Andere bekannte Methoden zur Eliminierung oder Inaktivierung des entweichenden Amins sind natürlich nicht ausgeschlossen.
  • Die Ausgangsverbindungen mit oiner sauren Gruppo worden vorzugsweise als Alkalisalzo zur Reaktion gebracht.
  • Die obere To tnporaturgrenze der Reaktion wird durch den Zersetzungspunkt dor herzustellendon polymeren Cyclodisilazane bestimmt. Dieser Zorsetzungspunkt ist in den meisten Fällen sohr hoch. Im allgemeinen wird im Bereiche von etwa 350-5000C zuerst je ein organischer Rost R2 (falls überhaupt vorhanden) pro je zwei Siliciumatome abgespalten, was eine Vernotzung des Polymeren zur Folge hat. Bei noch höheren Temperaturen kann auch der Rest R1, allordings in geringerem Masse, abgespalten werden. Es wurde gefunden, dass der Rest R1 weniger leicht abgegebon wird, wenn er beständige negative Substituenten, insbesondere Fluoratome enthält.
  • Der Ablauf der Reaktion kann durch Bestimmung der abgegebenen Aminmenge quantitativ verfolgt werden. In allen bisher untersuchten Fällen liegt der Umsatz bei 90 bis 100%. Das abgespaltene Amin kann zurück gewonnen und wieder verwendet werden. Der Polymerisationsgrad kann durch Zusatz von kettenabrechenden Mitteln wie sekundären @ Aminen. Aminen dio nicht mehr entfernt werden können, Alkoholen, Phenolen und Silanolen beeinflusst werden.
  • Die neuen polymeren Cyclodisilazane werden somit durch einfaches Er es hitzen der Reaktionskomponenten auf eine erhöhte Temperatur, bis keine wesentliche Menge des abgespaltenen Amins mehr entweicht, erhalten.
  • Dio Polymoron sind flüssig, wachsartig, glasartig, klebrig oder gummiartig und können fasorbildend sein, je nach den organischen Resten R1, R2 und R3; Wenn sio Garboxyl- , Sulfogruppon oder andere sauro Gruppen enthalten, so können sio als Alkalisalze in Wassor löslich sein und durch Ansäuorn unlöslich werden. Sio können auch mehr oder weniger vernetzt und in jedem üblichen organischen Lösungsmittel unlöslich sein. Sie sind beständig bei Temperaturen bis zu etwa 350 bis 500°C und mehr und können sogar bei Te mperaturen bis zu 10000 noch nützlich soin, wo sie einen Teil der organischen Substituenten verlieren, aber trotzdem immer noch eine organische Verbindung bleiben. Manche der Polymeren können durch die üblichon thermoplastischen Methoden wio Extrusion, Spritzguss, geblasene, gewalzt odor extrudierte Filmo, einige andore durch die übliche Gummi= verformungstechnik wie Druckvorformung und Transferverformung ver arbeitet werden. Bei den harten Typen der polymeren Cyclodisilazane handelt es sich um Giessharze, die mit spanabhebenden Werkzeugen bearbeitbar sind9 oder man muss die Polymerisation während dos Fartigungs= prozesses vor sich gehen lassen. Schaumpolymere können in bekannter Weise durch Zusatz von Treibmitteln wie Azo-bis-isobutyronitril, Dinitrosohexamethylentotramin usw. hergestellt werden. Das in der Reaktion abgespaltene Amin kann ebenfalls als Treitrnittel wirken. Besonders geeignet sind Methylamin und Aethylamin.
  • Die polymeren Cyclodisilazane können zur Herstellung von Ueberzügen, Filmen, Imprägnierungen usw. verwendet werden. Zu diesem Zweck kann die Mischung der Ausgangskomponenten, d.h. das unsymmetrische oder symmetrische Tetraaminodisilan oder das symmetrische Tetraaminodisilan + Amin R1NH2 (1:2) zu einem Substrat appliziort und solchen Temperaturen untorworfon werden, dass die Bildung von höher polymerisiorten, gegebenen= falls vornetzten Kunstharzbolägon erzielt wird, Odor das Polymoro wird in einem Lösungsmittel wie Hexan, Benzol, Tetrahydrofuran, Acoton, Aethor, Mothanol, Aethanol usw. applizicrt. Nach dem Vordunsten des Lösungsmittels kann das Polymere möglicherweise auf seiner Unterlage eingebrannt werden, wenn diese einen solchen Arbeitsvorgang aushält.
  • Die Polymeren sind ausgezeichnet geeignet für Lacko und Imprägnierungen von Substraten wie Papier, Textilien, Leder, Kunststoffe, Holz, Glas, Metalle, Kautschuk usw. Die Polymeren können als Zusätze andere Bestandteile wie gemahlenes Holz, Asbest, Glasfasern, Metallfasern, Pigmente u dgl. enthalten, wodurch ihre mechanischen Eigenschaften modififizïert werden.
  • Beispiel 1 (Ausgangsverbindung) Zu 100 g Aethylamin (2.2 Mol) in 600 ml Hexan werden bei OOC 104 g 1,4-Bis-(phenyl-dichlor-silyl)-benzol (0.24 Mol) in 200 ml Hexan getropft und anschliessend 1 1/4 Stunde gekocht.
  • Es werden 76.2 g Aethylaminchlorhydrat abgeschieden, woraus sich ein Umsatz von 95% berechnet. Die fraktionierte Destillation des Rohproduktes ergibt 85.3 g (78%) 1,4-](C2H5NH)2 C6H5Si]2C6H4; Kp. 206-208°C; nD20 1.5619.
  • Analyse C26H38N4Si2 ber. % C 67.47 H 8.27 N 12.11 gef. % C 67.03 H 8.36 N 12.61 Mol. Gew. ber. 462.8 gef. 420-Endprodukt} 23.19 g (0.05 Mol) 1,4-Bis- [bis-(äthylamino)-phenyl-silyl] -benzol, wie oben erhalten, werden in einem Kolben auf 297°C erhitzt. Das sich abspaltende Aethylamin wird in 1 nHCl aufgefangen und titrimetrisch bestimmt. Hieraus wird der Umsatz berechnet. Die Temperatur wird im Laufe von 11-12 Stunden auf 3220C gesteigert. Umsatz 81.7%. Der Kolbeninhalt ist fest geworden, lässt sich aber bei etwas höherer Temperatur wieder schmelzen, wobei weitere Kondensation erfolgt.
  • Man erhält ein hellgelbes Harz, das bei etwa 3500C schmilzt.
  • Es ist in den gebräuchlichen organischen Lösungsmitteln und in Wasser'unlöslich. Bei noch stärkerem Erhitzen geht es unter Abspaltung von Benzol in ein vernetztes Polymeres über.
  • Beispiel 2 Eine Mischung aus 23.15 g (0.05 Mol) l,4-Bis-[bis-(äthylamino)-phenyl-silyl)-benzol und 9.3 g (0.1 Mol) Anilin wird auf 1560C erhitzt. Das sich abspaltende Aethylamin wird in 1 nHCl aufgefangen und titrimetrisch bestimmt. Hieraus wird der Umsatz berechnet. Die Temperatur wird im Laufe von 285 Minuten auf 510 0C gesteigert. Umsatz 96%. Der Kolbeninhalt ist bei etwa 354°C fest geworden und von dieser Temperatur an wird laufend auch noch Benzol abgespalten. Die Benzolabspaltung und Vernetzung verläuft im Bereiche von 5500 - 6000C besonders schnell um dann bei 7000C unwesentlich zu werden.
  • Man erhält ein vernetztes Polymeres, das bis gegen 10000C nicht schmilzt und in allen gebräuchlichen organischen Lösungsmitteln und in Wasser unlöslich ist. Von heisser konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure wird es zersetzt.

Claims (7)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Hochtemperaturbeständige polymere Cyclodisilazane mit sich wiederholenden Struktureinheiten der allgemeinen Forme worin R1 ein Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl, Alkaryl, Alkenylarylaryl, Alkinylaryl oder einen heterocyclischen Rest, der bis zu 24 Kohlenstoffatome enthalten und substituiert sein kann, R2 einen Rest R1, eine R40 Gruppe(R4 = Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Alkaryl, Alkenylaryl, Alkinylaryl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl oder heterocyclischer Rest mit bis zu 24 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls Halogen, eine tertiäre Aminogruppe oder weitere, 4 56 bis zu 10 mal sich wiederholende R40-Gruppen), eine R5R N-Gruppe (einzeln genommen R5 = R4 oder Wasserstoffatom, R6 = R5 oder Alkalimetallatom, zusammen genommen bilden R5 und R6 eine cyclische Struktur), eine R43Si-Gruppe (R4 ist wie oben definiert), die über -O-, -NH-, -NSiR43-, -NR4-, -SiR42- oder -Si(OR4)2- (R4 ist wie oben definiert) mit dem Siliciumatom verbunden sein kann, R1 und R2 zusammen genommen einen Polyme@hylen-Ring mit bis zu 11 Methylen-Einheiten, die durch die Gruppierung -Si-N- verbunden sind und dessen Methylen-Kette durch -O-, -S-, -SO2-, -NR4-, -NH-, -NSiR43-, -SiR42- oder -Si(OR4)2 (R4 ist wie oben definiert) unterbrochen sein kann, R3 ein gegebenenfalls substituiertes Alkylen, Alkenylen, Alkinylen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, AralkylenJ Aralkenylen, Aralkinylen, Alkarylen, Alkenylarylen, Alkinylarylen, Biarylen> Dialkylenäther, Poly(alkylenäther), Diarylenäther, Alkenylen-Arylenäther, Poly(arylenäther), einen entsprechenden Rest, der -S-, -NH-, -NR4-, -NSiR43-, -So-, -SO2-, -SiR42- oder -Si(OR4)2- anstelle von Sauerstoff besitzt, oder einen heterocyclischen Rest, der die beiden Siliciumatome miteingeschlossen enthalten kann, a null oder 1 und 2 den Polymerisationsgrad bedeuten.
  2. 2. Polymeres Cyclodisilazan der Formel worin p die gleiche Bedeutung wie oben hat.
  3. 3. Polymeres Cyclodisilazan der Formel worin p die gleiche Bedeutung wie oben hat.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung von polymeren Cyclodisilazanen mit sich wiederholenden Struktureinheiten der allgemeinen Formel worin R1 ein Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl, Alkaryl, Alkenylaryl, Alkinylaryl oder einen heterocyclischen Rest, der bis zu zu 24 Kohlenstoffatome enthalten und substituiert sein kann, R2 einen Rest R1, eine R4O-Gruppe (R4 = Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Alkaryl, Alkenylaryl, Alkinylaryl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl oder heterocyclischen Rest mit bis zu 24 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls Halogen, eine @erti@re Aminogruppe oder veitere, bis zu 10 mal sich wiederholende R4O-Gruppen), eine R5R6N-Gruppe (einzeln genommen R5 = R6 @@@@ V@asser@toffatom, R6 = R oder Alkalimatallatom, zusammen gen@mmen bilden R5 und R6 eine cyclische Struktur), eine R4 3Si-Gruppe (R4 ist wie oben definiert), die über -O-, -NH-, -NSiR43-, -NR4-, -SiR42- oder -Si(OR4)2- (R4 ist wie oben definiert) mit einem Silieinmatom verbunden sein kann, R1 und R2 zusammen genommen einen Polymethylen-Ring mit bis zu 11 Methylen-Einheitn, die durch die Gruppierung -Si-N- verbunden sind und dessen Methylen-Kette durch -O-, -S-, -So2-, -NR4-, -NH-, -NSiR43-, -SiR42- oder -Si(OR4)2 (R4 ist wie oben definiert) unterbrochen sein kann, R3 ein gegebenenfalls substi@@fertes Alkylen1 Alkenylen, Alkinylen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, Aralkylen, Aralkenylen, Aralkinylen, Alkarylen, Alkenylarylen, Alkinylarylen, Biarylen, Dialkylenäther, Poly (alkylenäther), Diarylenäther, Alkenylen-Arylenäther, Poly (arylenäther) einen entsprechenden Rest, der -5-, -NH-, -NR4-, -NSiR43-, -SO-, -SO2-, -SiR42- oder -Si(OR4)2- an@telle von Sauerstoff besitzt, o@@@ eine@ heter@@@ lischen Rest, der die beiden Si@@@urnatome @@@ei@@@@@hl@@@en enthalten kann, a null oder 1 und @ den Polymerisationsgrod seden@@@, @@@@r@@ geke@@@@@@chnet, dass eine Verbindung der a@@@@@@einen @o@@@@ worin Y ein Wasserstoffatom, Z eine von einem flüchtigen Amin sich ableitende Aminogruppe, vorzugsweise sekundäre Aminogruppe 1. 3 und R bis R und a gleich wie oben definiert sind, auf eine höhere Temperatur erhitzt wird unter kontinuierlicher Entfernung des Spaltproduktes YZ.
  5. 5. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tetraaminodisilan der allgemeinen Formel worin R2, R3 und a vie @@en definiert und R4NH eine von einem leicht flüchtigen primären Amin sich ableitende sekundäre Aminen gruppe sind, mit einem schwerflüchtigen oder nichtflüchtigen primären Amin der Formel R1NH2 worin R1 wie oben definiert ist, in einer molaren Proportion von 2 : 1 solange bei einer bis unterhalb des Zersetzungspunktes des gebildeten polymeren Cyclodisilåzans allmählich ansteigenden Temperatur gehalten wird, bis keine wesentliche Menge des während der Reaktion sich abspaltenden Amins aus der Reaktion mischung mehr entfernt werden kann.
  6. 6. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das gebildete Polymere durch Erhitzen auf 500 bis 7000C vernetzt.
  7. 7. Verwendung der Polymeren nach Anspruch 1 zur Herstellung von hochtemperaturbeständigen Ueber Zügen und Gegenständen.
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