DE2524041A1 - Verfahren zum stabilisieren von organopolysiloxanen - Google Patents
Verfahren zum stabilisieren von organopolysiloxanenInfo
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Description
Vi A C K E R - C H E M I E München, den 26.5.1975
r. ., _, „ FE-PAT Dr.Ru/π
u Ά ο li
Wa
Verfahren zum Stabilisieren von Or^anopolysiloxanen
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Verfahren zum
Stabilisieren von vor dem Stabilisieren Phosphornitridchloride bzw. deren die Kondensation und/oder Äqiiilibrierung
von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzungsprodukte enthaltenden Organopolysiloxanen gegenüber Viskositätsänderungen
durch Umsetzung der genannten Phosphorverbindungen mit basischen Stickstoff-Verbindungen. Die Verbesserung besteht
insbesondere darin, daß die Organopolysiloxane, die erfindungsgemäß gegenüber Viskositätsänderungen stabilisiert
wurden, im Gegensatz zu bisher bekannten Organopolysiloxanen, die Phosphornitridchloride bzw. deren die Kondensation
und/oder Äquilibrierung von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzungsprodukte enthielten und mit Aminen vermischt
wurden, um diese Organopolysiloxane gegenüber Viskositätsänderungen
zu stabilisieren, sich bei Temperaturen über 1500G nicht verfärben. Die Verbesserung wird durch
die Verwendung von bestimmten, mindestens ein an Stickstoff gebundenes Wasserstoffatom aufweisenden Aminen und/
oder von Ammoniak als basische Stickstoff-Verbindung erzielt.
Beispielsweise aus US-PS 3 398 176, patentiert 20- August 1968
und US-PS 3 839 388, patentiert 1. Oktober 1974· beide
S. Kitζsehe und Mitarbeiter, assignors to Vacker-Chemie GmbH,
ist es bekannt, Organopolysiloxane, die durch Kondensation und/oder Äquilibrierung von Grganosiiiciumverbindungen, die
Si-gebundenen Sauerstoff enthalten, mit Phosphornitridchloriden, also Verbindungen, die häufig auch als "Phos- ·
phornitrilchloride" bezeichnet werden, als die Kondensation
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OKOJNAl,
und/oder Äquilibrierung fördernden Katalysatoren erlia.lten
worden sind und somit vor dem Stabilisieren Phosphornitridchloride bzw. deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung
von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzur.gsprodukte enthalten,
mit tertiären Aminen zu vermischen, un durch Umsetzung
dieser Amine mit den genannten Phosphorverbindungen diese Organopolysiloxane gegenüber Viskositätsändei'ungen zu stabilisieren.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß so erzeugte und behandelte Organopolysiloxane sich bei Temperaturen über
1500G gelb bis braun verfärben. Die Organopolysiloxane, die
erfindungsgemäß gegenüber Viskositätsänderungen stabilisiert
wurden, bleiben dagegen auch bei Temperaturen über I50 C
farblos.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Stabilisieren von vor dem Stabilisieren Phosphornitridchloride bzw.
deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzungsprodukte enthaltenden Organopolysiloxanen
gegenüber Viskositätsänderungen durch Umsetzung der genannten Phosphorverbindungen mit basischen
Stickstoff-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß als
basische Stickstoff-Verbindungen solche der allgemeinen Formel
worin X Wasserstoff und/oder Reste der Formel -OGH^,
- IT(CH7)2, - C(CH,),, - C(CHV)2NHY und/oder - OC(CH5)?,
Y Wasserstoff oder den Rest der Formel - Si(CH7 )7 und
η 0,1,2 oder 3 bedeutet, und/oder Ammoniak in flengen von
1 bis 5 Grammol je GrammäquivaLent PrTCIp in den zur Herstellung
der Organopolysiloxane eingesetzten Phosphornitridchloriden verwendet v/erden.
Die Organopolysiloxane, die erfindungsgemäß gegenüber Viskositätsänderungen
stabilisiert werden, sind vorzugsweise solche der allgemeinen Formel
AO (SiTi0O) A,
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In dieser Formel "bedeutet R gleiche oder verschiedene, einwertige,
gegebenfalls substituierte Kohlenv/asserstoffreste
oder Wasserstoff mit der Maßgabe, daß an jedes Si-Atom, an das Wasserstoff gebunden ist, auch ein Kohlenwasserstoffrest
gebunden ist, A Wasserstoff und/oder einen Rest der Formel - SiR-), wobei R' die gleiche Bedeutung wie R hat
oder ein einwertiger, über Sauerstoff an das Si-Atom gebundener, gegebenfalls substituierter Kohlenwasserstoffrest
ist, und m eine ganze Zahl im Wert von mindestens 50.
Obwohl durch derartige, häufig verwendete Formeln nicht dargestellt,
können bis zu 5 Molprozent der Diorganosiloxaneinheiten durch andere, meist jedoch nur als mehr oder weniger
schwer vermeidbare Verunreinigungen vorliegende Siloxaneinheiten, wie Monoorgano- und/oder SiO^/p-Einheiten, ersetzt
sein.
Beispiele für einwertige Kohlenwasserstoffreste R sind Alkylreste, wie der Methyl- Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-,
η-Butyl- und sec.-Butylrest; Alkenylreste, wie der Vinyl-
und Allylrest; und Arylreste, wie der Phenylrest.
Beispiele für einwertige, substituierte Kohlenwasserstoffreste R sind Cyanalkylreste, wie der beta-Cyanäthylrest;
Halogenalkylreste, wie der 3i3,3-Trifluorpropylrest; und
Halogenarylreste, wie o, m - und ρ -Chlorphenylreste.
Wegen der leichten Zugänglichkeit sind vorzugsweise mindestens 50 % der Anzahl der R Methylreste. Die gegebenfalls
vorliegenden übrigen R sind vorzugsweise Vinyl- und/oder Phenylreste oder Wasserstoff.
Beispiele für über Sauerstoff an das Si-Atom gebundene, substituierte
und unsubstltuierte Kohlenwasserstoffreste R' sind der "ethoxy-, Xthoxy- und der Ilethoxyäthylenoxyrest
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Die Viskosität, gegenüber deren Änderung die Organopoly-
7J
siloxane stabilisiert werden, beträgt meist 1Cr bis 5 x 10 cP
bei 25°C.
Die größte Bedeutung hat das erfindungsgemäße Verfahren für
solche Organopolysiloxane der obenangegebenen Formel, worin A. Wasserstoff und/oder einen Rest der Formel - SiR-, bedeutet.
Es können Gemische aus verschiedenen Organopolysiloxanen stabilisiert werden,
Bei den Phosphornitridchloriden, welche die Organopolysiloxane,
die erfindungsgemäß gegenüber Viskositätsänderungen stabilisiert werden, enthalten, kann es sich um solche handeln,
die durch Umsetzung von ή-OO Gewicht steilen Phosphorpentachlorid
mit 130 Gewicht st eil en Ammoniumchlorid hergestellt
worden sind (vgl. z.B. "Berichte der deutschen Chemischen Gesellschaft", 57- Jahrgang, 1924, Seite 1J45), und/
oder um solche handeln, !-/eiche durch Umsetzung von 2 Mol Phosphoi
pentachlorid mit 1 Mol Ammoniumchlorid hergestellt worden sind (vgl. z.B. US-PS 3 839 388). Bevorzugt sind Phosphornitridchloride
der letzteren Art«
Ob Qrganopolysiloxane, die durch Kondensation und/oder
Äquilibrierung von Organosiliciumverbindungen, die Si-gebundenen Sauerstoff enthalten, mit Phosphornitridchloriden
als die Kondensation und/oder Äquilibrierung fördernden Katalysatoren erhalten worden sind, vor dem Stabilisieren
außer Phosphornitridchloriden oder anstelle von Phosphornitridchloriden deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung
von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzungsprodukte tatsächlich enthalten, ist nicht geklärt« Dementsprechend
kann auch die Art dieser Umsetzungsprodukte nicht angegeben werden. Das Vorliegen solcher Umsetzungsprodukte in
Organopolysiloxanen, die durch Kondensation und/oder Äquilibrierung von Organosiliciumverbindungen, die Si-gebundenen
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Sauerstoff enthalten, mit Phosphornitridchloriden als die Kondensation und/oder Äquilibrierung fördernden Katalysatoren
erhalten worden sind, vor dem Stabilisieren dürfte aber auch nicht völlig ausgeschlossen werden können.
Die Herstellung von Phosphornitridchloride "bzw. deren die
Kondensation und/oder Aouilibrierung von Organopolysiloxa-
nen fördernde Umsetzunrsprodukte enthaltenden Organopolysiloxanen
ist allgemein bekannt und beispielsweise in US-PS 2 850 967, patentiert 15- April 1953, S. ITitzsche
und Mitarbeiter, assignors to Wacker-Chemie GmbH, US-PS
2 990 419, patentiert 27. .Juni 1961, S. llitssche und Mitarbeiter,
assignors to Wacker-Chemie GmbH, GB-PS 1 04-9 188,
veröffentlicht 23. ITovenber 1966, Anmelder: Wacker-Chemie
GmbH, US-PS 3 186 967, patentiert 1. Juni 1965, S. Nitzsche und Mitarbeiter, assignors to Uacker-Chenie GmbH, US-PS
3 398 176 (vgl. oben), US-PS 3 706 775, patentiert 19- Dezember
1972, S. Nitzsche und Mitarbeiter, assignors to Wacker-Chemie GmbH, US-PS 3 652 711, patentiert 23. März 1972,
H. Triem und Mitarbeiter, assignors to Wacker-Chemie GmbH,
kanadische Patentschrift 809 229, veröffentlicht 25- März 1969,
Anmelder:Wacker-Chemie GmbH, sowie US-PS 3 839 383 (Vgl.
oben), deren jeweilige Offenbarungen auch Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung bilden, eingehend beschrieben.
Im größten Umfang und danit bevorzugt erfolgt zui? Zeit die
Herstellung von Phosphornitridchloriden bzw. deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung von Organopolysiloxanen
fördernden Umsetzungsprodukten enthaltenden Organopolysiloxanen durch Kondensation von Organopolysiloxanen der
allgemeinen Formel
HO (SiR2O)1n,H,
wobei S die oben dafür angegebene Bedeutung hat und m1
eine ganze Zahl im Wert von 1 bis 1000 ist, gegebenenfalls im Gemisch mit Triorganosiloxygruppen enthaltenden
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Organosiloxanen der allgemeinen Formel R-^Si(OSiRp) ,R, wobei
R und m* jeweils die bereits dafür angegebene Bedeutung
haben oder anderer Triorganosiloxygruppen bildenden Organosiliciumverbindungen.
Bei der Herstellung von Phosphornitridchloride bzw. deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung von Organopolysiloxanen
fördernden Umsetzungsprodukten enthaltenden Organopolysiloxanen, v/erden die Phosphornitridchloride im
allgemeinen in Hengen von 0,001 bis 0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,005 "bis 0,05 Gewichtsprozent, jeweils bezogen
auf das Gesamtgewicht der Organosiliciumverbindungen,
deren Kondensation und/oder Äquilibrierung gefördert werden soll, eingesetzt.
Beispiele für erfindungsgeraäß verwendete Amine, also für
Verbindungen der allgemeinen Formel YImG(GE^,) n(GE^K.)^-n,
wobei X, Y und η jeweils die oben dafür angegebenen Bedeutung
haben, sind tert.-Butylamin (GIiU)xGKiL-, , II-Trimothylsilyl-tert.-butylamin
(CH,.) ^SiXJHC (CH5), , tert,-Octyiamin
(CH,),CCH2C(CH,)2NH2 'und H-Trimethylsilyltert.-octylamin
(CH^)5SiBHC(CH3)2CH2G(CH,)5 , 2,2,4,6,6-Pentamethyl-heptylamin-4
C(CIU),CCH2I2CCH,HH2 , 2-Amino-2-methyl-i-methoxy-propan
CH3OCH2C(CH^)2KH2 und 2,^-Diamino-2,4-dimethyl-pentan
C H2ITC(CH3)^2CH2 . Es könn· ._
Gemische verschiedener AmiAJ.e verwendet v/erden.
Zur besseren Verteilung und einfacheren Dosierung werden die erfindungsgemäß
verwendeten Amine und/oder Ammoniak vorzugsweise in Form ihrer Lösungen in einem gegenüber dem Arnin bzw. Ammoniak
inerten, nicht oxidativ dehydrierbaren Lösungsmittel, wie Wasser; Alkoholen, wie tert.-Butanol oder tert.-Octanol; Kohlenwasserstoffen»
wie 2,2,454~Tetramethyl-pentan, Benzol, Toluol, Xylolen;
Halogenkohlenwasserstoffen, wie Methylenchlorid, Perchloräthylen und Chlorbenzol; Äthem, wie Di-tert.-butyläther; Ketonen, wie
Bi-tert.-butylketon, eingesetzt. Zxieckmäßig enthalten diese Lösungen
1 bis 60 Gewichtsprozent Aiain und/oder Ammoniak, bezogen
auf das Gesamtgewicht von Lösungsmittel und Amin xmd/odez* Ammoniak,
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Ammoniak kann auch gasförmig und/oder gelöst in Aminen der
erfindungsgenäß verwendeten Art eingesetzt werden, Ammoniak
kann als solcher verwendet oder in situ erzeugt werden, Wird das erfindun~5geiTi".ße Verfahren bei Temperaturen über
15o° C durchgeführt, so kann Ammoniak in situ z,3, durch die Spaltung von Harnstoff, der z.B. in formamid gelöst
ist, erzeugt werden.
Zweckmäßig wird das erfindungsgemäße Verfahren "bei O bis
20O0G, insbesondere bei 100 bis 1800C, durchgeführt. Das
erfindungsgemäße Verfahren kann beim Druck der umgebenden
Atmosphäre, also z.B. bei 760 mm Hg (abs.), oder bei höheren
oder niedrigeren Drücken durchgeführt weden. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Um eine gute Verteilung der bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Stoffe ineinander
zu gewährleisten, wird das Gemisch aus Phosphornitridchloride bzw. deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung
von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzungsprodukte enthaltenden Organopolysiloxanen und erfindungsgemäß verwendeten
Amin und/oder Ammoniak vorzugsweise bewegt, beispielsweise in einem Planetenmischer, einem Doppelschnecken-Kneter
oder einer Zahnradpumpe.
Das in den folgenden Beispielen verwendete Phosphornitridchlorid wurde hergestellt wie folgt:
Ein Gemisch, aus 417 S (2 Mol Phosphorpentachlorid und
53»5 S (1 Mol) Ammoniumchlorid in 1000 ml Tetrachloräthan
wird 12 Stunden mittels eines Ölbads mit einer Temperatur von 1600O zum Sieden unter Rückfluß erhitzt. Aus der so
erhaltenen, hellgelben Lösung werden bei 160° und unter Erniedrigung des Drucks bis auf etwa 1 mm Hg (abs.) die
flüchtigen Anteile entfernt. Als Rückstand verbleiben gelbliche Kristalle, die im wesentlichen aus der Verbindung
der Formel Cl^PlIPCl^IPCl^ · PCl6 bestehen.
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— ο —
a) In bekannter Weise wird in einen Kneter ein Gemisch aus
4000 g eines in den endständigen Einheiten je eine Sigebundene
Hydroxylgruppe aufweisenden Dimethylpolysiloxanes mit einer Viskosität von 180 cSt bei 25 G1 ?0 g eines
durch Triiaethylsiloxygr'appeB endbloekierten Birne t&ylpolysiloxans
mit einer Viskosität von 130 cSt bei 25°C und 1 ml einer 25 gewichtsprozentigen lösung des Phosphornitridchlorids
in Methylenchlorid bei 10 mm Hg (abs.) solange auf 800C erhitzt, bis ein durch Trimethylsiloxylgruppen
endblockiertes Birnethylpolysiloxan mit einer Viskosität,
die einer Plastizität von 540 mkp entspricht,
vorliegt.
In jeweils 400 g des so erhaltenen hoanvisküsen,
Trimethylsiloxygruppen endblockierten Dimethylpolysiloxans
werden bei Raumtemperatur und etwa 760 mm Hg (abs.) 0,4- ml
25 gewichtsprozentige Lösungen der in der folgenden Tabelle
I angegebenen^ erfindungsgemäß bzw. zum Vergleich
verwendeten Amine in Methylenchlorid eingeknetet. Die so erhaltenen Mischungen sind farblos und innerhalb eines
halben Jahres ist eine Viskositätsänderung nicht festzustellen. Proben dieser Mischungen werden in einem Trockenschrank
16 Stunden auf 200° erhitzt. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:
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In das Organopolysiloxan eingemischtes Amin
tert.-Butylamin
N-Trimethylsilyl-tert.-butylamin
tert.-Octylamin
N-Trimethylsilyl-tert. octylamin
Tri-n-butylamin *) Tri-n-propylamin *)
Triethylamin *) Diäthylbenzylamin *) Diäthylisoamylamin *)
Dimethyllaurylamin *)
*) Vergleichsversuche
Aussehen des Organopolysiloxanes nach dem Erhitzen
farblos, klar
Il
Il
Il
»I Il
braun, trüb
braun
gelbbraun
graubraun, trüb
braun
gelbbraun
In einen Doppelschnecken-Kneter mit einer bei 15Q°C und
5 mm Hg (abs.) betriebenen, 14-0 cm langen Reaktionszone werden kontinuierlich 100 1 je Stunde eines in den endständigen
Einheiten je eine Si-gebundene Hydroxylgruppe aufweisenden
Dimethylpolysiloxanes mit einer Viskosität von 104 cSt
bei 250G, 1,2 1 je 1 Stunde eines durch Trimethylsiloxygruppen
endbiockierten Dimethylpolysiloxanes mit einer
Viskosität von 135 cSt bei 25° C und l4o ml je Stunde einer
2,5 gewicht sprozentir-en Lüsuns des Phospiiornitridchlorids in
Methylenchlorid eingespeist. Über eine Austragsschnecke gelangt in das Austragsrohr ein durch Trimethylsiloxygruppen
endblockiertes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität, die einer Plastizität von 520 mkp entspricht.
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Mittels einer Zahnradpumpe wird zu verschiedenen Zeiten am Austragsrohr das hochviskose durch Trimethylsiloxygruppen
endblockierte Dimethylpolysiloxan, das noch eine Temperatur von etxtfa 15O0C aufweist, mit 14-0 ml ge Stunde von 5 gewichtsprozentigen
Lösungen der in der folgenden Tabelle angegebenen, erfindungsgemäß bzw. zum Vergleich verwendeten
Amine in Methylenchlorid vermischt. Proben dieser Mischungen werden in einem Trockenschrank 16 Stunden auJT 2000G
erhitzt. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:
In das Organopolysiloxan Aussehen des Organoeingemischtes
Amin polysiloxans nach
dem Abkühlen auf
20°G
Aussehen des Organopolysiloxans nach 16 Stunden bei 200°ö
tert.-Octylamin
S-Trimethy1siIy1-tert.-butylamin
farblos, klar
farblos, klar
Bimethylcocosfettamin *)
gelb, trüb
η a
braun, trüb
*) Yergleichsversuche
In den Doppelschneckenkneter mit einer bei 15o° G und
5 mm Hg (abs.) betriebenen," 140 cm langen Beaktionszone
■werden kontinuierlich iOO 1 je Stunde eines in den endständigen
Einheiten eine Si-gebundene Hydroxylgruppe aufweisenden Bimethy !polysiloxans mLt einer Viskosität von
95 cSt bei 25°G und 70 ml je Stunde einer 2,5 gewichtsprozentigen
Lösung des Phosphornitridchlorids in Hethylenchlorid eingespeist«
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Über eine Austragsschnecke gelangt in das Austragsrohr ein in den endständigen Einheiten je eine Si-gebundene Hydroxylgruppe
aufweisendes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität, die einer Plastizität von 58o mkp entspricht.
In das Austragsrohr werden 4oo ml (bezogen auf Normaldruck)
je Stunde gasförmiger Ammoniak eingeleitet und mittels einer
am Austragsrohr angebrachten Zahnradpumpe mit dem hochviskosen Dimethylpolysiloxan vermischt.
Proben dieser Mischung werden in einem Trockenschrank 16 Stundfarblos.
16 Stunden auf 2oo° C erhitzt. Alle Proben bleiben klar und
Bei sämtlichen, wie oben beschrieben, hergestellten Mischungen aus Organopolysiloxan und Amin ist eine Viskositätsänderung
innerhalb eines halben Jahres nicht festzustellen.
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Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Stabilisieren von vor dem Stabilisieren Phosphornitridchloride bzw. deren die Kondensation und/ oder Äquilibrierung von Organopolysiloxanen fördernde Umsetzungsprodukte enthaltenden Organopolysiloxaneri gegenüber Viskositätsänderungen durch Umsetzung der genannten Phosphorverbindungen mit basischen Stickstoff-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß als basische Stickstoff-Verbindungen solche der allgemeinen Formelworin X Wasserstoff und/oder Seste der Formel -OCH-,, -N(CH,)2, -C(CH^)5, -C(CHj)2ITHY und/oder -OC(CH,),, T Wasserstoff oder den Rest der Formel -Si(CH,)^ und η 0,1,2 oder 3 bedeutet, und/oder Ammoniak in Mengen von 1 bis 5 Grammol je Grammäquivalent PHCl2 in den zur Herstellung der Organopolysiloxane eingesetzten Phosphornitridchloriden verwendet werden.603850/0871
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