DE1955511C - Process for the preparation of Hydroxylgruppe-free hydrogen silsesquioxa - Google Patents
Process for the preparation of Hydroxylgruppe-free hydrogen silsesquioxaInfo
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Description
Hydrogensilsesquioxane sind an sich bekannt. Diese bekannten Produkte sind jedoch nicht vollständig kondensiert und enthalten mindestens einige endständige Hydroxyl- oder Alkoxygruppen. Auf Grund dieses Hydroxj lgruppengehalts sind die bekannten Hydrogeniilsesquioxane gegen die Weiterkondensation anfällig und bilden bei dem Versuch, flüchtige Lösungsmittel, wie Benzol oder Äther, daraus zu verdampfen, leicht ein unlösliches Gel.Hydrogen silsesquioxanes are known per se. However, these known products are not exhaustive condensed and contain at least some terminal hydroxyl or alkoxy groups. Because of this With their hydroxyl group content, the known hydrogen silsesquioxanes are susceptible to further condensation and when attempting to remove volatile solvents, like benzene or ether, to evaporate from it, easily an insoluble gel.
In der USA.-Patentschrift 2 901 460 wird auf diese Gel-Bildung während der Hydrolysereaktion hingewiesen.This gel formation during the hydrolysis reaction is referred to in US Pat. No. 2,901,460.
Ferner ist aus einem Bericht von Müller und Mitarbeiter in Journal für Praktische Chemie (4), Bd. 9, S. 71 (1959), die Herstellung von kondensierten octameren Hydrogensilsesquioxanen bekannt. Diese Verbindung der Formel HSiO^j)8 wurde in einer Ausbeute von weniger als 1 % als unerwartetes Nebenprodukt bei der Umsetzung von Trichlorsilan und Hexamethyldisiloxan in 80»/oiger Schwefelsäure erhalten. Die kubische Struktur dieses Octameren wird von K. Larsson in Arkiv. Cbem., Bd. 16, S. 215 0960), eingehend diskutiertFurthermore, the preparation of condensed octameric hydrogen silsesquioxanes is known from a report by Müller and coworkers in Journal für Praktische Chemie (4), Vol. 9, p. 71 (1959). This compound of the formula HSiO ^ j) 8 was obtained in a yield of less than 1% as an unexpected by-product in the reaction of trichlorosilane and hexamethyldisiloxane in 80% sulfuric acid. The cubic structure of this octamer is described by K. Larsson in Arkiv. Cbem., Vol. 16, p. 215 0960), discussed in detail
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist hingegen ein Verfahren zur Herstellung von vollständig auskondensierten Hydrogensilsesquioxanen mit ziemlich hohem Molekulargewicht in hohen Ausbeuten.The subject of the present invention, however, is a process for the preparation of fully condensed hydrogen silsesquioxanes of fairly high molecular weight in high yields.
Diese von Hydroxylgruppen freien Polymeren der allgemeinen FormelThese hydroxyl-free polymers of the general formula
(HSiO11),,(HSiO 11 ) ,,
worin η eine ganze gerade Zahl mit Durchschnittswerten von 10 oder mehr ist, sind hoch cyclisierte Produkte, die in nichtpolaren Lösungsmitteln, wie Benzol und Hexan, löslich sind. Diese Polymeren umfassen flüchtige Arten und nichtflüchtige, löslichewhere η is an even integer with average values of 10 or more are highly cyclized products that are soluble in non-polar solvents such as benzene and hexane. These polymers include volatile types and non-volatile, soluble ones
ίο Harze mit hohem Molekulargewicht. Die Polymeren, die aus bis zu 18 oder mehr Hydrogensilsesquioxancinhciten bestehen, sind nichtflüchtige Harze, die besonders \vert\olle Beschichtungsmaterialien sind, da sie in Form einer Lösung auf die zu beschichtendenίο high molecular weight resins. The polymers, which consist of up to 18 or more hydrogen silsesquioxane compounds, are non-volatile resins that are particularly good coating materials because they are in the form of a solution on the
Substrate aufgetragen werden können und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels einen harzartigen Film bilden. Sie können für die wasserabweisende Ausrüstung von Textilien und als Rostschu^überzüge für Metalloberflächen verwendet werden. Ferner kön-Substrates can be applied and form a resinous film after evaporation of the solvent. They can be used to make textiles water-repellent and as anti-rust coatings for metal surfaces. Furthermore,
ω nen diese Hydrogensilsesquioxane als Vernetzer in Siloxanelastomere eingearbeitet werden.These hydrogen silsesquioxanes act as crosslinkers in Siloxane elastomers are incorporated.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Hydrogensilsesquioxane neigen im Gegensatz zu den bisher bekannten Arten nicht zur Weiterkondensation unter Gelbildung.The hydrogen silsesquioxanes which can be prepared according to the invention tend, in contrast to those previously known Species not for further condensation with gel formation.
as Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Hydroxylgruppen freien Hydrogensilsesquioxanen der allgemeinen Durchschnittsformelas The inventive method for production Hydrogen silsesquioxanes free of hydroxyl groups of the general average formula
(HSiO3,^,,(HSiO 3 , ^ ,,
(n = ganze gerade Zahl mit einem durchschnittlichen Wert von 10 oder mehr), durch Hydrolyse und Kondensation von Hydrogensilanen, ist dadurch gekennzeichnet, daß man(n = whole even number with an average Value of 10 or more), through hydrolysis and condensation of hydrogen silanes, is thereby marked that one
a) eine Lösung aus Trichlor- oder Trimethoxysilanen in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel in ein aus zwei Phasen bestehendes Reaktionsmedium, das konzentrierte Schwefelsäure unda) a solution of trichloro- or trimethoxysilanes in a hydrocarbon solvent in a reaction medium consisting of two phases, the concentrated sulfuric acid and
einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, einträgt und durch kräftiges Vermischen des Reaktionsmediums eine merkliche Gel-Bildung des Reaktionsproduktes vermeidet,contains an aromatic hydrocarbon, enters and by vigorously mixing the Reaction medium avoids a noticeable gel formation of the reaction product,
b) anschließend das Reaktionsgemisch mit Wasser wäscht, bis es praktisch neutral reagiert, undb) then washing the reaction mixture with water until it reacts practically neutrally, and
c) dann das kondensierte Hydrogensilsesquioxan durch Verdampfen des Lösungsmittels und des aromatischen Kohlenwasserstoffs gewinnt.c) then the condensed hydrogen silsesquioxane by evaporation of the solvent and the aromatic hydrocarbon wins.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die auskondensierten Hydrogensilsesquioxane in sehr hohen bis quantitativen Ausbeuten erhalten. Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlichIn the process according to the invention, the condensed hydrogen silsesquioxanes are very much obtained high to quantitative yields. The process can be batchwise or continuous
durchgeführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einer kontinuierlichen Reaktions-Abtrennungstechnik mit Wiedergewinnung und Zurückführung des sauren Reaktionsmediums. Zur Erzielung paktisch quantitativer Ausbeuten desbe performed. A preferred embodiment is a continuous reaction separation technique with recovery and recycling of the acidic reaction medium. To achieve virtually quantitative yields of the
vollständig kondensierten Polymerisats sind bestimmte Faktoren bei der Durchführung des Verfahrens von entscheidender Bedeutung: Das Silan muß in ziemlich verdünnter Lösung in das säurehaltige Reaktionsmedium eingetragen werden. Lösungen, die etwa 10 Ge-Fully condensed polymer are certain factors in carrying out the process of decisive importance: the silane must be introduced into the acidic reaction medium in a fairly dilute solution. Solutions that are about 10
wichtsprozent Silan in dem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel enthalten, sind bevorzugt, da derartige Lösungen maximale Ausbeuten bei der geringstmöglichen Lösungsmittelmenge liefern.weight percent silane contained in the hydrocarbon solvent are preferred as such Solutions deliver maximum yields with the least amount of solvent possible.
s Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel können beliebjge verwendet werden, worin die Silane löslich sind: Bespiele hierfür sind gesättigte aliphatisch^ Kohlen-Wasserstoffe, wie n-Pentan, Hexan, n-Heptan und Iso-octan; aromatische und cycloaliphatische Kohicn-Wasserstoffe, wie Cyclohexan, Benzol. Toluol und Xylol: und halogenierte, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Trichloräth\!en, Perchioräthylen. Brombenzol und Chlorbenzol di Ghidikis Hydrocarbon solvents can be any can be used in which the silanes are soluble: Examples are saturated aliphatic ^ hydrocarbons, such as n-pentane, hexane, n-heptane and iso-octane; aromatic and cycloaliphatic hydrocarbons, such as cyclohexane, benzene. Toluene and Xylene: and halogenated, aliphatic and aromatic Hydrocarbons such as trichlorethylene, perchiorethylene. Bromobenzene and chlorobenzene di Ghidiki
weitem Bereich \ariiert werden: es muß nur eine ausreichende Wassermenge gebildet werden, die mit den in das Medium eingetragenen Silanen reagieren kann. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine bestimmte Menge rauchender Schwefelsäure in das Reaktionsmedium eingetragen, damit die Hauptmenge des in der konzentrierten Schwefelsäure vorhandenen Wassers verbraucht wird. Auch Arylsulfonsäure kann in das Reaktionsmediumwide range: there only needs to be a sufficient Amount of water are formed, which can react with the silanes introduced into the medium. In one embodiment of the invention Procedure, a certain amount of fuming sulfuric acid is introduced into the reaction medium, so that most of the water present in the concentrated sulfuric acid is used up. Arylsulfonic acid can also be added to the reaction medium
di Ph wiederdi Ph again
muß ziem g g, eine mermust be pretty g g, a mer
Gelbiioung von Teilen des Produkts vermieden und. Die genaue Zugabegeschwindigkeit häng: von dem Volumen des sauren Mediums und dem Vermi-chunesgrad ües Mediums ab. "Gelbiioung of parts of the product avoided and. The exact rate of addition depends on the Volume of the acidic medium and the degree of vermiculation over the medium. "
Putch Rührer oder andere mechanische Mischmaßnahmen der Reaktionsteitnehmer und de< zwei-Mdi id iPutch stirrer or other mechanical mixing measures of the reaction timer and de < two-Mdi id i
hylen. Brombe und Chlorbenzol. Auch Arylsulfonsäure kann inhylen. Bromine and chlorobenzene. Arylsulfonic acid can also be used in
Ferner ist die Geschwindigkeit, mn der die Silan- io eingetragen werden. Wenn die saure Phase wieder lösung in das saure Medium eingetragen wird, zur verwendet oder wieder in den Reaktionskreislau, Erzielung hoher Ausbeuten sehr wichtig. Diese Zugabe zurückgeführt wird, vurde festgestellt, daß die ziemlich langsam erfolgen, damit eine merkliche Reaktionsgeschwindigkeit \erlangsamt wird. Dieser Til d Nachteil kann durch Zugabe einer geringen Wasser-It is also the speed at which the silanes are entered. When the acidic phase again solution is introduced into the acidic medium, for use or again in the reaction cycle, Achieving high yields is very important. This addition is returned, it was found that the be done fairly slowly so that a noticeable reaction rate is slowed down. This To the disadvantage, the addition of a small amount of water
von dem 15 menge zu der Säurephase während der Zurückführung oder vor der Wiederverwendung ausgeglichen werden. Dadurch wird Schwefelsäure gebildet, und die Gleichgewichtsbedingungen werden nicht beeinträchtigt.of the 15 amount to the acid phase during the recycle or balanced before reuse. This creates sulfuric acid and the equilibrium conditions are not affected.
maßnahmen der Reaktionsteitnehmer und de< zwei- Das bei Durchführung des ernndungsgemäßenmeasures of the reaction times and de < two- That when performing the designated
phasigen sauren Mediums wird eine Trennung der 20 Verfahrens erhaltene Reaktionsprodukt ist ein Ge-Phasen des Mediums vermieden und der Transport misch aus flüchtigen, oligomeren Arten der Formel des Milans in der Säure unterstützt, woraus eine (HSiO,,), ,< und einem nichtflüchtigen, harzartigen rasche Verdünnung des Silans in der sauren Phase Polymerisat.phase acidic medium is a separation of the 20 process obtained reaction product is a Ge phase of the medium avoided and the transport mix of volatile, oligomeric species of the formula of the kite supported in the acid, from which a (HSiO ,,),, < and a non-volatile, resinous, rapid dilution of the silane in the acidic phase polymer.
result.ert. Das Verhältnis von flüchtigen Olisomeren zu demresult.ert. The ratio of volatile olisomers to the
D.I-. zweiphasige Reaktionsmedium enthält konzen- as nichtflüchtiren Poijmensat ist von den Reaktionstriene Schwefelsäure und einen aromatischen Kohlen- bedingungen abhängig, wie der Zugabegeschwmdigwawrstoff. Unter der Bezeichnung »konzentriert« ist keil des Silans und der Schwefelsaurekonzentration. Schwefelsäure mit einem Wassergehalt von bis zu Die Reaktionsbedingungen bestimmen auch die relati 10r . zu verstehen. Großtechnisch hergestellte Schwe- ven Mengen der einzelnen oligomeren Arten in der feUit'-re kann bei dem erfndung gemäßen Verfahren 30 flüchtigen Fraktion des Produkts. ve™ endet werden. Die Bildung von octameren HydrogensilsesquioxanenDI-. two-phase reaction medium contains concentrated as non-volatile polymer depends on the reaction lines sulfuric acid and aromatic carbon conditions, such as the hot substance added. Under the term "concentrated" is wedge of the silane and the sulfuric acid concentration. Sulfuric acid with a water content of up to. The reaction conditions also determine the relative 10 r . to understand. Large-scale quantities of the individual oligomeric types in the liquid can be volatile fraction of the product in the process according to the invention. ve ™ ends. The formation of octameric hydrogen silsesquioxanes
!>.- zweite Komponente des z\ eiphasigen Reak- ist im allgemeinen gering, sie kann z. B. weniger als tion-mediums sind aromatische Kohlenwasserstoffe, I0Z0 des Gesamtproduktes betragen. Es wird angewie Benzol, Toluol oder Xylol. Benzol und Toluol nommen, daß das Octamere nicht so widerstandsfähig sind auf Grund ihrer niedrigeren Siedepunkte bevor- 35 gegen Umlagerung durch Säure ist wie die übrigen zuet da sie leicht aus dem Reaktionsgemisch abdestil- Arten und daß nach einer be<timmten Zeitspanne lien'weiden können. in dem stark sauren Medium das Octamere in hoher> .- second component of z \ eiphasigen reaction! Is generally low, it can, for. B. less than tion mediums are aromatic hydrocarbons, I 0 Z 0 of the total product. Benzene, toluene or xylene are used. Benzene and toluene assume that the octamer, because of their lower boiling points, is less resistant to rearrangement by acid than the others, since they can easily be distilled from the reaction mixture and that after a certain period of time they can graze . in the strongly acidic medium the octamer is higher
Obwohl der genaue Reaktionsmechanismus bei dem cyclisierte Arten wie (HSiO3J18 umgelagert wra. ernndungsgemäßen Verfahren nicht bekannt ist. Gegebenenfalls kann das Verhältnis der ArtenAlthough the exact reaction mechanism in which cyclized species such as (HSiO 3 J 18 rearranged were not known according to the method of the invention. The ratio of the species
könnte die für die Hydrolyse der Silane benötigte *o mit niedrigem Molekulargewicht in der fluchtigen geringe Wasserkonzentration aus einer Sulfonierungs- Fraktion durch Verdünnen der Schwefelsäure mu i d tih Khltff t Eisessig gesteigert werden. Der Wechsel in der Naturcould be the necessary for the hydrolysis of the silanes * o with low molecular weight in the volatile low water concentration from a sulfonation fraction by diluting the sulfuric acid must i d tih Kühltff t glacial acetic acid can be increased. The change in nature
des Produkts ist auf die größere wirksame V^unnung der kondensierenden Silane und der Bildung der 45 Schwefelsäure zurückzuführen, wodurch die Saureumlagerung des Octameren vermindert wird.of the product is to the greater effect the condensing silanes and the formation of the 45 sulfuric acid, causing the acid rearrangement of the octamer is reduced.
geringe Wasserkonzentration aus einer Sulfonierungs reaktion des aromatischen Kohlenwasserstoffs stammen. entsprechend folgender Gleichung:low water concentration originate from a sulfonation reaction of the aromatic hydrocarbon. according to the following equation:
Damit könnte eine partielle Hydrolyse eines Teils der Silane unter Bildung von Silanolen der FormelnThis could result in partial hydrolysis of some of the silanes with the formation of silanols of the formulas
HSiX1(OH), HSiX(OH)4 und HSi(OH)3 HSiX 1 (OH), HSiX (OH) 4 and HSi (OH) 3
Eine Lösung aus 12,7 g Tnchlorsilan in 150 ml 5o Benzol wurd^ langsam Jn^eine .sch ^rührte M,-A solution of 12.7 g Tnchlorsilan in 150 ml of benzene 5 o ^ wurd slowly Jn ^ a ^ .sch stirred M -
unter Freisetzung von HX stattfinden. Vermutlich Schwefelsäure(95 bis980Z0H1SO4) und ^4grauchenreagieren die Silane auch zuerst mit der sauren Phase der Schwefelsäure (15"/,SO3) emge rag«1. D« unter Bildung von Silylsulfat, Silylbisulfat und ver- Süanzugabe zu dem sa urehaltige η Mdiumdauerte schiedenen Silylarykulfonaten. Es wird angenommen, 55 über 6,5 Stunden Nach beendeter Zugbe ™rde das daß diese Verbindungen dann unter Kondensation mit Reak.tionsgem.sch m einen ^ei Jl™**r «£«^ den SUanolen Siloxanbindungen bilden unter Rück- und die Säurephase entfernt. Die Benzolphase wurde bildung der Schwefel- und/oder Arylsulfonsäure. Die gewaschen, bis sie neutral reagierte. ... dehydratisierenden Eigenschaften der Schwefelsäure Während des,Waschvorganges gab es Schwing unterstützen auch die Verhinderung der Bildung von 60 keiten wegen Bildung El^IntojJReak Teilkondensaten. Dieser Mechanismus führt zu einer tionsgemisch ^ 2g5K ffi vollständigen Kondensation unter Bildung der Hydro- vermutlich as oberflächenaktives Mitterw^ gensilsesquioxane und schließt das Vorhandensein von Schwierigkeit wurde dadurch behoben, daß die Solsubstituenten in dem polymeren Produkt aus. Lösung mit SO^ger SchweMsjfcreum1 dann nut take place with the release of HX. Presumably sulfuric acid (95 to 98 0 Z 0 H 1 SO 4 ) and ^ 4g smoke, the silanes also react first with the acidic phase of sulfuric acid (15 "/, SO 3 ) about 1. D" with the formation of silyl sulfate, silyl bisulfate and other Süanzugabe to the sa urehaltige η Mdiumdauerte different Silylarykulfonaten. It is believed 55 over 6.5 hours After completion of the Zugbe ™ rde that these compounds m then condensation with a Reak.tionsgem.sch ei ^ J l ** ™ r «£ «^ The SUanols form siloxane bonds under reverse phase and the acid phase is removed. The benzene phase was formed into sulfuric and / or arylsulfonic acid. The washed until it reacted neutrally. ... Dehydrating properties of sulfuric acid During the washing process, there was also vibrating support The prevention of the formation of 60 keiten due to the formation of El ^ IntojReak partial condensates.This mechanism leads to a tion mixture ^ 2g5K ffi complete condensation with formation of the hydro- presumably as surface-active Mitterw ^ gensilsesquioxane and excludes the presence of difficulty has been remedied by eliminating the sol substituents in the polymeric product. Solution with SO ^ ger SchweMsjfcreum 1 then nut
dann zur Trockne verdampft, und der Rückstand bestand aus 4.9 g (97,8% Ausbeute) festem, harzartigem Polymerisat · (HSiO3 2)n- Dieses Material gelierte nicht während des Trockenvorganges und war in Hexan vollständig löslich.then evaporated to dryness, and the residue consisted of 4.9 g (97.8% yield) of solid, resinous polymer · (HSiO 3 2 ) n- This material did not gel during the drying process and was completely soluble in hexane.
Praktisch dieselben Ergebnisse wurden erzielt, wenn dieses Verfahren kontinuierlich durchgeführt wurde, unter Vervendung von Toluol a!s aromatischem Kohlenwasserstoff in dem Reaktionsmedium.Virtually the same results were obtained when this process was carried out continuously, using toluene as an aromatic hydrocarbon in the reaction medium.
Mehrere Proben von kondensiertem Hydrogensilsesquioxan wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt. Die flüchtige oligomere Fraktion betrug 9 bis 27% des Gesamtproduktes. Die einzelnen flüchtigen Komponenten dieser Fraktion wurden durch Gaschromatographie voneinander getrennt, wobei eine chromatographische Säule von 3.05 m Länge, gefüllt mit 20% Trifluorprop1 Imethylsiloxan auf mit Säure gewaschenem Füllkörpermaterial, Siebmaschengröße: 80 bis 100, verwendet wurde. Eine typische Verteilung der flüchtigen Bestandteile war folgende: Several samples of condensed hydrogen silsesquioxane were prepared according to the procedure of Example 1. The volatile oligomeric fraction was 9 to 27% of the total product. The individual volatile components of this fraction were separated by gas chromatography using a chromatographic column of 3:05 m in length, filled with 20% trifluoroprop 1 Imethylsiloxan on acid-washed filler material, screen mesh size: 80 has been used to 100th A typical distribution of the volatiles was as follows:
gewichtWeight
flüchtigen Fraktionvolatile faction
(HSiOj2),,(HSiOj 2 ) ,,
(HSiO3!!),4 (HSiO 3 !! ), 4
(HSiOai)„(HSiO ai ) "
636636
742742
848848
43,243.2
36,836.8
13,513.5
Die Molekulargewichte wurden durch Massenspektrometrie festgestellt. Die Infrarotanaiyse der oben beschriebenen Arten zeigte 2 = SiH-Banden bei 4,4 und 11,4 Mikron und eine hohe schmale Si-O-Si-Bande bei 8,8 Mikron, wobei diese letztere Absorption charakteristisch für die Käfigstruktur polycyclischer Silsesquioxane ist. Die Infrarotanaiyse des nichtflüchtigen Anteils dieser löslichen Harzproben entsprach der obengenannten, mit einer zusätzlichen schwachen Siloxan-Bande bei 9,0 bis 9,5 Mikron, was darauf hindeutet, daß das Harz größtenteils von polycyclischer Struktur war mit einigen unregelmäßig verteilten Siloxanbindungen, die nicht der Käfigstruktur zuzuordnen sind.The molecular weights were determined by mass spectrometry detected. The infrared analysis of the types described above showed 2 = SiH bands at 4.4 and 11.4 microns and a high narrow Si-O-Si band at 8.8 microns, the latter being absorption is characteristic of the cage structure of polycyclic silsesquioxanes. Infrared analysis of the non-volatile content of these soluble resin samples was consistent the above, with an additional weak siloxane band at 9.0 to 9.5 microns, suggesting that the resin was largely polycyclic in structure with some irregular distributed siloxane bonds that cannot be assigned to the cage structure.
Ein Gemisch aus 2260 g der Schwefelsäurephase, die aus einem früheren Verfahren dieser Art zurückgewonnen worden war, und 11 Benzol wurde in einen 5-Liter-Kolben gefüllt. Der Inhalt des Kolbens wurde kräftig gerührt, während eine Lösung aus 136,5g Trichlorsilan in 1,5 1 Benzol eingetragen wurde. Die Lösung wurde unter Verwendung eines druckausgleichenden Tropftrichters unter Stickstoff eingetragen. Die Zugabe war nach 10,5 Stunden beendet. A mixture of 2260 grams of the sulfuric acid phase recovered from an earlier process of this type and one liter of benzene was placed in a 5 liter flask. The contents of the flask were stirred vigorously while a solution of 136.5 g of trichlorosilane in 1.5 liters of benzene was added. The solution was added using a pressure equalizing dropping funnel under nitrogen. The addition was complete after 10.5 hours.
Nach beendeter Zugabe Wurde die' Reaktionsmischung in einen Scheidetrichter gegeben und die Säurephase entfernt. Die Benzolphase wurde dann so lange mit Wassc gewaschen, bis sie auf Säuretestpapier neutral reagierte. Die Lösung wurde dann mit Natriumsulfat getrocknet und unter Vakuum zur Trockne verdampft. Das umgesetzte Material wurde dann erneut in Hexan gelöst und die Lösung unter Vakuum zur Trockne verdampft. Es wurden 53,9 g lösliches, vollständig kondensiertes Hydrogensilsesquioxan erhalten. When the addition was complete, the reaction mixture was placed in a separatory funnel and the acid phase was removed. The benzene phase was then washed with water until it reacted neutrally on acid test paper. The solution was then dried with sodium sulfate and evaporated to dryness in vacuo. The reacted material was then redissolved in hexane and the solution evaporated to dryness in vacuo. 53.9 g of soluble, fully condensed hydrogen silsesquioxane were obtained.
In einer Probe des Produkts wurden durch Sublimation 15,9% flüchtige Bestandteile festgestellt. Die Verteilung de'r flüchtigen Bestandteile wurde durch Gas-Flüssigchromatographie und Berechnung aus der Peakfläche in Prozent ermittelt: In a sample of the product 15.9% volatiles were detected by sublimation. The distribution of the volatile constituents was determined by gas-liquid chromatography and calculation from the peak area in percent :
(HSiO3 2)!0
(HSiO3 ,),·.
(HSiO32I14
(HSiO3 ο)Ι6 (HSiO 3 2 ) ! 0
(HSiO 3 ,), ·.
(HSiO 32 I 14
(HSiO 3 ο) Ι6
12,4%12.4%
48,8%48.8%
35.7%35.7%
3.1%3.1%
Eine Lösung aus 10 mi HSiCI3 (0,1 Mol) in 150 ml Benzol wurde im Verlauf von 5 Stunden unter kräftieem Rühren in ein Reaktionsmedium aus 260 g konzentrierter (95 bis 98%) H2SO4, 200 g rauchender Schwefelsäure (15 bis 18% Os) und 200 ml Benzol ao eingetragen. Nach 24 Stunden ν urde die Benzolphase säurefrei gewaschen und unter Vakuum zur Trockne verdampft. Es wurden 4 g (75,5% Ausbeute) in Hexan lösliches Material gewonnen. Analysedaten für (HSiO1J:A solution of 10 ml HSiCl 3 (0.1 mol) in 150 ml benzene was poured into a reaction medium of 260 g concentrated (95 to 98%) H 2 SO 4 , 200 g fuming sulfuric acid (15 up to 18% O s ) and 200 ml of benzene ao entered. After 24 hours, the benzene phase ν urde washed free of acid and evaporated under vacuum to dryness. 4 g (75.5% yield) of hexane soluble material was recovered. Analysis data for (HSiO 1 J:
a5 Berechnet .... C 0%, H 1,89%, Si 52,8%; gefunden .... C 1,521V0, H 1,73%. Si 49,2%. a5 Calculated .... C 0%, H 1.89%, Si 52.8%; found .... C 1.52 1 V 0 , H 1.73%. Si 49.2%.
Durch Infrarotanaiyse wurde kein Silanolgehalt nachgewiesen. Der geringfügige Kohlenstoffgehalt (1,52%) zeigte das Vorhandensein von Benzolspuren im Produkt an.No silanol content was detected by infrared analysis. The minor carbon content (1.52%) indicated the presence of traces of benzene in the product.
Eine Lösung aus 12,9 g HSi(OCH3)3 (0,106 Mol) in 150 ml Benzol wurde innerhalb von 5 Stunden in eine Mischung aus 80,2 g konzentrierter (95 bis 98%) Schwefelsäure, 59,8 g rauchender Schwefelsäure (15 bis 18% SO8) und 200 ml Benzol unter Rühren eingetragen. Nach 72 Stunden wurde die Benzolphase gewaschen, bis sie neutral reagierte, filtriert und im Vakuum zur Trockne verdampft. Es wurden 3,6 g (68% Ausbeute) in Hexan lösliches Hydrogensilsesquioxan erhalten.A solution of 12.9 g of HSi (OCH 3) 3 (0.106 mol) in 150 ml of benzene was added dropwise over 5 hours in a mixture of 80.2 g of concentrated (95 to 98%) sulfuric acid, 59.8 g of fuming sulfuric acid ( 15 to 18% SO 8 ) and 200 ml of benzene added with stirring. After 72 hours the benzene phase was washed until it reacted neutrally, filtered and evaporated to dryness in vacuo. 3.6 g (68% yield) of hydrogen silsesquioxane soluble in hexane were obtained.
Eine Lösung aus 10 ml HSiQ, (0,1 Mol) in 150 ml Benzol wurde innerhalb von 3,75 Stunden tropfenweise in eiiie Mischung aus 170 g konzentrierter Schwefelsäure (95 bis 98%), 35 g Benzolsulfonsäure und 200 ml Benzol unter Rühren eingetragen. Die Benzolphase wurde gewaschen, bis sie neutral reagierte, und unter Vakuum zur Trockne vei dampft. Es wurden 4,0 g (75,5% Ausbeute) lösliches Hydrogensilsesquioran erhalten. A solution of 10 ml of HSiQ, (0.1 mol) in 150 ml of benzene was added dropwise over the course of 3.75 hours to a mixture of 170 g of concentrated sulfuric acid (95 to 98%), 35 g of benzenesulfonic acid and 200 ml of benzene with stirring . The benzene phase was washed until neutral and evaporated to dryness under vacuum. 4.0 g (75.5% yield) of soluble hydrogen silsesquioran were obtained.
Zum Vergleich wurde eine Lösung aus 10 ml HSiCl4 in 150 ml Benzol in ein Geirisch aus 177 g konzentrierter Schwefelsäure (95 bis 98%) und 200 ml Benzol innerhalb von 5,5 Stunden unter Rühren eingetragen. Die Reaktionsmischung enthielt weder rauchende Schwefelsäure noch Benzolsulfonsäure. Nach dem Waschen und Verdampfen des Benzols unter Vakuum wurden 1,8 g (34% Ausbeute) lösliches Hy drogensilsesquioxan gewonnen. For comparison, a solution of 10 ml of HSiCl 4 in 150 ml of benzene was introduced into a mixture of 177 g of concentrated sulfuric acid (95 to 98%) and 200 ml of benzene within 5.5 hours with stirring. The reaction mixture contained neither fuming sulfuric acid nor benzenesulfonic acid. After washing and evaporating the benzene in vacuo, 1.8 g (34% yield) of soluble hydrogen silsesquioxane was obtained.
Dieses Beispiel zeigt, daß das Verfahren auch ohne die Zugabe von rauchender Schwefelsäure oder Arylsulfonsäure in einem Zweiphasen-ReaktionsmediumThis example shows that the process can be performed without the addition of fuming sulfuric acid or arylsulfonic acid in a two-phase reaction medium
liur dui be·.liur dui be ·.
eh lereh ler
durchgeführt werden kann. Es zeigt aber auch, daß durch die Zugabe dieser Komponenten größere Ausbeuten erzielt werden.can be carried out. However, it also shows that greater yields are achieved by adding these components.
. Beispiele. Examples
Eine Lösung aus 10 ml (0,1 Mol) HSiCI, in 150 ml Benzol wurde innerhalb von 4 Stunden in ein Reaktionsmedium aus 80 g konzentrierter (95 bis 98°/e) Schwefelsäure, 60 g rauchender Schwefelsaure (15°/0 SO3), 200 ml Eisessig und 200 ml Benzol unter Rühren eingetragen. Die Zugabe des SilanreaktionsteilnehmersA solution of 10 ml (0.1 mol) of HSiCl in 150 ml of benzene was poured into a reaction medium of 80 g of concentrated (95 to 98 ° / e ) sulfuric acid, 60 g of fuming sulfuric acid (15 ° / 0 SO 3 ), 200 ml of glacial acetic acid and 200 ml of benzene added with stirring. The addition of the silane reactant zum Reaktionsmedium wurde vorgenommen, nachdem das Medium auf Raumtemperatur abgekühlt war.to the reaction medium was made after the medium was cooled to room temperature.
Die Analyse des Produktes (HSiO,,,), durch Gas-Flüssigchromatographie zeigte drei flüchtige Bestand teile: (HSiO311)J, (HSiO3Zt)10 und (HSiOaIt)n, die in einem Peakflächenverhältnis von 2:2:1 vorhanden waren.. ·Analysis of the product (HSiO ,,,) by gas-liquid chromatography showed three volatiles: (HSiO 311 ) J, (HSiO 3 Zt) 10 and (HSiOaIt) n , which are present in a peak area ratio of 2: 2: 1 was.. ·
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung von Eisessig, durch den der Gehalt an niedrig-molekularen Oligomeren in den flüchtigen Bestandteilen des Reaktionsproduktes erhöht wird.This example shows the effect of glacial acetic acid, which increases the content of low molecular weight oligomers in the volatile components of the reaction product.
g er öl seg he oil se
309635/326309635/326
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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US77331468 | 1968-11-04 |
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