DE2529781B2 - Verfahren zur Umsetzung von acetylenischen Alkoholen mit Siloxanverbindungen - Google Patents
Verfahren zur Umsetzung von acetylenischen Alkoholen mit SiloxanverbindungenInfo
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Description
Die Umsetzung zwischen Verbindungen mit aliphatisch ungesättigten Kohlenstoffbriicken mit Siliciumverbindungen,
die über siliciumgebundene Wasserstoffatome verfugen, in Gegenwart von Platin unter Bildung
neuer Siliciumverbindungen ist bekannt. Diese Reaktion wird als Hydrosilylierung bezeichnet. Aus der US-PS
28 23 218 geht hervor, daß sich derartige Reaktionen in Gegenwart von Chloroplatinsäure durchführen lassen.
Es wird darin angegeben, daß sowohl olefinische Verbindungen als auch acetylenische Verbindungen
ohne weiteres unter Bildung neuer Siliciumverbindun- jo gen reagieren, wobei sich das SiH an die ungesättigten
Kohlenstoffverbindungen anlagen und man eine hohe Ausbeute erhält. Ferner wird dort angegeben, daß die
Umsetzung durch die Gegenwart anderer Substituenten in dem ungesättigten Molekül nicht gehemmt wird.
Ziel der US-PS 28 23 218 und anderer diesbezüglicher Versuche war die Herstellung von Additionsprodukten
durch Umsetzen aliphatisch ungesättigter Verbindungen und Siliciumverbindungen, die über siliciumgebundene
Wasserstoffatome verfügen. Es gibt jedoch bisher keinerlei Angaben darüber, daß Situationen bestehen,
bei denen das Produkt einer derartigen Reaktion ein Inhibitor für die eigentliche Umsetzung ist, nach der das
Produkt hergestellt wird. Die Reaktion beginnt daher zwar zu laufen, sobald jedoch eine geringe Menge
Produkt entstanden ist, hört die Umsetzung auf, da diese Reaktionsprodukte die Umsetzung durch Vergiften des
Katalysators hemmen.
Die Erfindung ist nun auf ein Verfahren zur Herstellung einer neuen Klasse von Verbindungen
gerichtet, durch die der Katalysator bei niedrigen Temperaturen inhibiert wird, nicht jedoch bei hohen
Temperaturen. Da der Katalysator, der inhibiert wird, zur Herstellung der inhibierenden Verbindung eingesetzt
wird, ist die Herstellungsmethode zur Schaffung eines kommerziell geeigneten Verfahrens nicht naheliegend.
Die inhibierenden Verbindungen stellen eine Klasse von Siloxanen dar, die olefinisch ungesättigt sind,
und sie werden aus acetylenischen Alkoholen und Siloxanverbindungen mit siliciumgebundenen Wasserstoffatonien
hergestellt. Frühere Arbeiten führten nicht zur Bildung einer Inhibitorverbindung für die durch
Platin katalysierte Addition aliphatisch ungesättigter Gruppen an siliciumgebun^enen Wasserstoff, sondern
es ergab sich dabei ein Komplexgemisch, das als sogenannter Vernetzer-Katalysator-Inhibitor bezeichnet
werden kann. Es wird hierzu auf die DE-OS 25 52 721 verwiesen. Hiernach wird ein Gemisch aus
einem Polysiloxan, das über zahlreiche siliciumgebunde ne Wa;serstoffatome verfügt, einem Platinkatalysatoi
und einem acetylenischen Alkohol etwa 16 Stunden au 70°C erhitzt, wodurch man nach Entfernen de;
nichtumgesetzten acetylenischen Alkohols bei vermindertem Druck und Raumtemperatur ein Komplexge
misch erhält. Dieses Material bleibt nach Vermischer mit vinylhaltigen Siloxanpolymeren bei Raumtemperatur
ungehärtet, es würde bei erhöhter Temperatui jedoch härten. Es wird in dieser Anmeldung dahei
angegeben, daß sich aus dem Gemisch bei Raumtemperatur stabile Zubereitungen herstellen lassen, für jede
Zubereitung ist jedoch ein separates Gemisch au; Vernetzungsmittel, Katalysator und acetylenischeir
Alkohol erforderlich. Versuche zum Auftrennen des Komplexgemisches in verschiedene Komponenten sine
unpraktiikabel und teuer. Das Produkt konnte niehl
hinsichtlich irgendeiner besonderen Verbindungsari charakterisiert werden, die für die inhibierende Wirkung
gegenüber Platinkatalysatoren verantwortlich wäre.
Nach dem in der DE-OS 25 29 782 beschriebenen
Verfahren konnten spezielle olefinische Siloxanverbindungen hergestellt werden, die Platinkatalysatorer:
inhibrieren, wobei das Verfahren in einer Additionsreaktion von aliphatisch ungesättigten Resten an siliciumgebundene
Wasserstoffatome besteht. Hierzu werden beispielsweise äquimolare Mengen einer Verbindung
CH1
CH=C-COH (1)
CH=C-COH (1)
CH3
und einer Verbindung der Formel
und einer Verbindung der Formel
(CHj)3SiOC(CH3)HSiO]3Si(CHj)3 (II)
mit einer katalytischen Menge eines Platinkatalysator! vermischt, worauf man das Gemisch 16 Stunden aul
70° C erhitzt, von den nichtumgesetzten Ausgangsmaterialien abstreift, das Ganze über Nacht stehen läßt und
dann zur Gewinnung des gewünschten Produkts untei Vakuum destilliert. Als Produkt erhält man dabei ein
olefinisches Siloxan der Formel
CH3
(CH3)jSiO[(CH3)HSiO]2SiOSi(CH3)3
(CH3)jSiO[(CH3)HSiO]2SiOSi(CH3)3
(III)
CH=CHC(CH3J2OH
Diese Verbindung härtet nach Vermischen mit einem Vinylsiloxanpolymer, einer siliciumgebundene Wasserstoffatome
enthaltenden Verbindung und einem Platinkatalysator bei Raumtemperatur innerhalb von 10
Tagen nicht, bei Erhitzen auf eine Temperatur von 15O0C härtet die Zubereitung jedoch innerhalb von 2
Minuten. Diese Verbindung stellt daher bei Raumtemperatur einen Inhibitor für einen Platinkatalysator dar.
nicht jedoch bei erhöhter Temperatur.
Nach der DE-OS 25 29 782 können zwar spezielle Inhibitorverbindungen charakterisiert werden, das Verfahren
zu ihrer Herstellung ist jedoch unzweckmäßig. Das Verfahren führt nur zu einer niedrigen Umwandlung
von 2 bis 20%, wobei die Ausbeute nach Destillation weniger als 5% ausmacht Neben einer
niedrigen Umwandlung und Ausbeute ist das Verfahren auch noch schwierig zu steuern und kann exotherm
werden, so daß Sicherheitsprobleme bestehen.
Eine Verbesserung des obigen Verfahrens ist in US-PS 39 71 818 beschrieben, wonach der Inhibitor in
einer Gas-Flüssig-Chromatographensäule hergestellt wird. Hiernach wird der Injektionsteil einer GLC-Säule
mit einer Schicht aus Platinkatalysator versehen, worauf man diesen Injektionsteil auf 3500C erhitzt und dann ein
Gemisch aus den Verbindungen I und Il einspritzt, ι ο während man die Säule auf einer Temperatur von 300
bis 4000C hält. Die Ausbeute an gewünschtem Produkt der Formel IU beträgt bei diesem Verfahren 30 bis 35%.
Dieses Verfahren bietet gegenüber dem in der DE-OS 25 52 721 beschriebenen Verfahren den Vorteil, daß
weniger Katalysator verwendet werden muß, bei äußerst kurzen Verweilzeiten von nur 1 bis 2 Sekunden
gearbeitet werden kann, höhere Ausbeuten erhalten werden, <ϊίη hochreines Produkt anfällt und getrennte
Destillationen nicht erforderlich sind. Zur Herstellung großer Mengen an olefinischen! Siloxaninhibitor ist das
Verfahren jedoch nicht geeignet. Werden größere GLC-Säulen eingesetzt, dann erniedrigen sich die
Ausbeuten, wobei die Säule durch Gelmaterialien verstopft wird. Für kleine Ansätze ist dieses Verfahren
daher geeignet, für eine großtechnische Produktion kommt es jedoch nicht in Frage.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung olefinischer Siloxaninhibitoren ist in der DE-OS 25 54 001 beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird ein erhitztes Rohr verwendet. Die Ausgangsmaterialien werden unter
Verwendung eines Trägergases in das erhitzte Rohr eingespritzt und durch das Rohr geführt, worauf man die
Produkte entweder in einem einzigen Kühler oder über in Reihe angeordnete Mehrfachkühler mit verschiedenen
Temperaturen kondensiert Das Verfahrer, besteht darin, daß man ;ine Verbindung der Formel I, eine
Verbindung der Formel II und einen Platinkatalysator
miteinander vermischt und das erhaltene Gemisch in Heliumgas als Träger in ein auf 300 bis 4000C geheiztes w
Rohr einspritzt. Die Verweilzeit im Rohr läßt sich zwischen etwa 20 Sekunden und 1 Minute variieren. Das
Reaktionsprodukt wird bei Austreten aus dem Reaktor kondensiert. Bei Verwendung eines einzigen Kühlers
wird das Reaktionsprodukt zur Gewinnung der Verbindung III destilliert Werden mehrere Kühler
verwendet, dann hat jeder Kühler "in·; andere
Temperatur, wodurch man unmittelbar eine Abtrennung der Verbindung III von nichtumgesetztem Produkt
erhält. Das Verfahren führt zu Produktausbeuten von bis zu 60% an Verbindung der Formel III. Die
Ausbeuten sind zwar beachtlich höher als bei anderen Verfahren, doch setzt sich auch hier das Reaktionsrohr
wiederum bei langem kontinuierlichem Betrieb zu, wobei es aufgrund der hohen Arbeitstemperaturen zu
einer Zersetzung an Materialien kommt
Nach den oben beschriebenen Verfahren können die gewünschten Produkte zwar hergestellt werden, doch
verfügt jedes dieser Verfahren über Nachteile, die keine technische Produktion ermöglichen. Es wurde daher ein eo
neues Verfahren zur Herstellung des olefinischen Siloxaninhibitors entwickelt
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Umsetzung von acetylenischen Alkoholen mit Siloxanverbindungen,
die über an wenigstens drei verschiedene Siliciumatome gebundene Wasserstoffatome verfügen,
in Gegenwart von Platinkatalysatoren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein flüssiges Gemisch aus
einem acetylenischen Alkohol und der Siloxanverbindung in Gegenwart eines Platinkatalysators kontinuierlich
durch eine Heizvorrichtung leitet und darin unter Einhalten eines zum Flüssighalten des Reaktionsgemisches
ausreichenden Drucks auf über 1000C erhitzt Das flüssige Gemisch befindet sich unter einem derartigen
Druck, daß die Reaktanten und das Produkt wenigstens so lange in flüssigem Zustand gehalten werden, bis das
Gemisch durch die Heizvorrichtung geführt ist, wobei es sich bei diesem Produkt um ein olefinisches Siloxan
handeil, das bei einer Temperatur von unter 1000C ein
Inhibitor für die Umsetzung zwischen dem acetylenischen Alkohol und der Siloxanverbindung mit wenigstens
drei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein kontinuierliches Verfahren, bei dem die Reaktanten kontinuierlich
in ein geschlossenes System eingeführt werden und bei dem das Produkt kontinuierlich abgezogen wird. Die
gewünschten Mengen aus acetylenischem Alkohol, Platinkatalysator und Siloxan mit siliciumgebundenen
Wasserstoffatomen werden entweder vorvermischt oder getrennt eingemessen und kurz vor ihrem Eintritt
in die Heizvorrichtung gründlich vermischt Die Reaktanten können als solche oder in einem inerten
Lösungsmittel verwendet werden. Der Platinkatalysator wird vorzugsweise mit wenigstens einem der Reaktanten
vermischt, damit man die davon zu verwendende Menge besser kontrollieren kann und damit eine
gründliche Verteilung des Katalysators in den Reaktanten garantiert ist. Die Reaktanten werden am besten
vorverrnischt, bevor sie in das geschlossene System eintreten.
Die Reaktanten werden mit solcher Geschwindigkeit in eine Heizvorrichtung eingepumpt, daß sich in dieser
Heizvorrichtung eine zur Bildung von genügendem Produkt ausreichende Verweilzeit ergibt. Diese Verweilzeil,
kann von wenigen Sekunden bis zu etwa 1 Stunde schwanken. Die jeweilige Verweilzeit in der
Heizvorrichtung hängt von der Temperatur der Heizvorrichiung und der Konzentration des Platinkatalysators
ab. Bei vorgegebener Temperatur und Katalysatorkonzentration steigt die Ausbeute mit zunehmender
Verweilzeit. Höhere Temperaturen und höhere Katalysatorkonzentrationen erhöhen auch die Ausbeute.
Es bestehen keine kritischen Merkmale hinsichtlich Auslegung und Arbeitsweise der Heizvorrichtung. Eine
derartige Heizvorrichtung kann ein spiralförmiges oder gerades Rohr sein, das durch ein Bad mit steuerbarer
Temperatur führt. Das Rohr muß ausreichend lang sein, damit eine durch die Pumpvorrichtung gesteuerte
Variation der Verweilzeit möglich ist.
Die Reaktionstemperatur muß über 1000C liegen und
über der Temperatur, bei der das Produkt ein Inhibitor für den Katalysator ist. Das Temperaturmaximum hängt
von der Verweilzeit und dem Ausmaß an zulässiger Zersetzung ab. Die angewandten Reaktionstemperaturen
sollten zu keiner Zersetzung von Reaktanten oder Produkt führen. Die Reaktionstemperatur, mit der man
optimale Ergebnisse erhält, hängt von den jeweiligen Reaktanten und der jeweiligen Konzentration des
Platinkatalylsators ab. Die minimal erforderliche Temperatur wird davon bestimmt, wie stark das erhaltene
Produkt: den Platinkatalysator hemmen soll, sie liegt unter allen Umständen über 1000C, da die Umsetzung
unterhalb dieser Temperatur nicht zur Bildung eines brauchbaren Produkts in vernünftiger Ausbeute führen
würde. Ist das Produkt, das den Inhibitor darstellt, daher ein Inhibitor bis zu einer Temperatur bis zu 125°C, dann
muß die Reaktionstemperatur über 125°C liegen. Der Temperaturbereich für diese Umsetzung liegt am besten
zwischen 150 und etwa 4000C.
Die Verweilzeit des Reaktionsgemisches hängt von der Temperatur der Heizvorrichtung, der Konzentration
des Platinkatalysators, der Menge an Produktausbeute und dem zulässigen Zersetzungsgrad ab. Verweilzeiten
von 5 Sekunden bis 30 Minuten werden bevorzugt, wobei man hervorragende Rrgebn:sse bei
Verweilzeiten von 5 bis 60 Sekunden erhält.
Das umgesetzte Reaktionsgemisch wird sofort nach Verlassen der Heizvorrichtung abgekühlt, wobei man
das Produkt von nichtumgesetzten Ausgangsmaterialien abtrennt. Man kann das Reaktionsprodukt zur
Gewinnung der Ausgangsmaterialien, die rückgeleitet werden, destillieren und das Produkt in Fraktionen
aufdestillieren. Das Produkt ist jedoch nach Entfernen der Ausgangsmaterialien als solches geeignet, und eine
Abtrennung ist zur Bildung eines brauchbaren Inhibitors nicht notwendig.
Die obige Umsetzung wird in einem System durchgeführt, das unter Druck gesetzt werden kann. Die
Höhe an erforderlichem Druck hängt von der Flüchtigkeit der Reaktanten ab, da das Reaktionsgemisch
wenigstens beim Durchlaufen der Heizvorrichtung in flüssigem Zustand gehalten werden muß. Der
angewandte Druck kann innerhalb breiter Grenzen schwanken, er muß lediglich ausreichend hoch sein, um
die Reaktanten in flüssigem Zustand zu halten, d. h. einen Druck von bis zu 70,3 kg/cm2. Vernünftige
Ergebnisse erhält man bei einem Arbeitsdruck von 3,5 bis 31,6 kg/cm2.
Als acetylenischer Alkohol läßt sich ein Alkohol mit einer C=C-Bindung verwenden, der bei Umsetzung mit
einer SiH-Gruppen enthaltenden Siloxanverbindung zu ein;m olefinhaltigen Siloxan führt, das bei Raumtemperatur
ein Inhibitor für einen Platinkatalysator ist, nicht jedoch bei Temperaturen von über 1000C. Solche
acetylenischen Alkohole sind beispielsweise
3-Methyl-1 -butin-3-ol,
1 -Äthinylcyclohexan-1 -öl,
3,5-Dimethyl-l-hexin-3-oloder
3-Methyl-1 -pentin-3-ol.
Als Siloxanverbindungen eignen sich solche, die über wenigstens drei siliciumgebundene Wasserstoffatome
verfügen, die an wenigstens drei getrennte Siliciumatome
gebunden sind. Diese Siloxanverbindungen können geradkettig, cyclisch oder verzweigtkettig sein. Bei
diesen Siloxanen kann es sich um Copolymere, Homopolymere, einzelne Verbindungen oder Gemische
der verschiedenen erwähnten Substanzen handeln. Vorzugsweise verfügen diese Siloxanverbindungen über
zumindest zwei siliciumgebundene Wasserstoffatome, die an Siliciumatome gebunden sind, welche durch ein
Sauerstoffatom voneinander getrennt sind, wobei vorzugsweise drei siliciumgebundene Wasserstoffatome
an drei Siliciumatome gebunden sind, die lediglich durch Sauerstoff voneinander getrennt sind. Einige für das
erfindungsgemäße Verfahren geeignete Siloxanverbindungen sind beispielsweise Verbindungen der Formeln:
R3SiO(RHSiO)^SiR3 HR2SiO(RHSiO)uSiR2H
(RHSiO), HR2SiO(RHSiO)11(R2SiO)2SiR2H
R3SiO(R2SiO)2(RHSiO)xSiR.,
HR2SiO(RHSiO)1SiR3
HR2SiO(R2SiO)1(RHSiO)1SiR,
(RHSiO), HR2SiO(RHSiO)11(R2SiO)2SiR2H
R3SiO(R2SiO)2(RHSiO)xSiR.,
HR2SiO(RHSiO)1SiR3
HR2SiO(R2SiO)1(RHSiO)1SiR,
oder
SiR2H
O
O
HR2SiO-Si- OSiR2H
O
SiR2H
SiR2H
In diesen Formeln steht R jeweils für einen von aliphatischer Ungesättigtheit freien einwertigen Kohlenwasserstoffrest,
wie Methyl, Äthyl, Phenyl, Propyl, Hexyl, Cyclohexyl, Octyl, Dodecyl, Cyclopentyl oder
Isopropyl, oder einen fluorierten einwertigen Kohlenwasserstoffrest, wie 333-Trifluorpropyl, andere Peri'luoralkyläthylreste,
alpha, alpha, alpha-Trifluormethylphenyl
oder Hexafluorphenyl. Die Anzahl an Siloxaneinheiten pro Molekül kann -von 3 bis zu einer Zahl
schwanken, die durch das System gepumpt werden kann, sie macht vorzugsweise 3 bis 50 Siloxaneinheiten
pro Molekül aus. Es eignen sich auch Siloxanverbindungen, die zwischen einigen Siliciumatomen Arylen- oder
Alkylenbindungen aufweisen. Einige spezielle Siloxanverbindungen sind beispielsweise
(CH3)3SiO[(CH3)HSiO]3Si(CH3)3
CH3SiO
H
H
Si(CH3)2H
O
O
H(CH3)2SiO—SiOSi(CH3)2H oder /CH3Si
O
Si(CH3)2H
Si(CH3)2H
I H
Die Art des verwendeten Platinkatalysators ist nicht kritisch. Es kann sich dabei um Chloroplatinsäure,
Platinchloride, Platinsalze auf einem festen Träger, wie Siliciumdioxid, Aktivkohle oder Aluminiumoxid, Platinhalogenidkomplexe
mit Olefinen sowie andere bekannte Platinkatalysatoren handeln, wie sie etwa in der
US-PS 34 53 234 beschrieben sind.
Die Menge an acetylenischem Alkohol und an Siloxanverbindungen mit siliciumgebundenen Wasser-Stoffatomen
kann in einem breiten Bereich schwanken. Molverhältnisse von 1 :1 sind geeignet, das Molverhältnis
aus acetylenischem Alkohol zu Siloxanverbindung läßt sich jedoch zwischen 10 :1 und 1 :10 variieren.
Arbeitet man bei einem Molverhältnis von weniger als 1:1, dann erhält man bei einer lOOprozentigen
Umwandlung eine geringere Menge an Produkt als bei Anwendung eines Molverhältnisses von 1 :1, die Menge
an Monoaddukt ist jedoch gegenüber der Menge an Diaddukt und Muitiaddukt erhöht
Mengen in der Größenordnung von 0,05 Gewichtsteilen Platin pro Million Gewichtsteile acetyienischem
Alkohol und Siloxanverbindung sind geeignet. Die maximale Menge wird bestimmt von der Menge, bei der
ti zu unerwünschten Mengen an Zersetzungsprodukten
kommt. Sie hängt von der Art der Siloxanverbindung, des acetylenischen Alkohols, des Platinkatalysators
sowie der Reaktionstemperatui ab. Je höher die Reaktionstemperatur ist, um so weniger Platinkatalysa-
tor wird im allgemeinen benötigt. Für die meisten Umsetzungen können Mengen von 0,1 bis 2 ppm Platin
verwendet werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine olefinische Siloxanverbindung geschaffen, die aus dem
Additionsprodukt eines acetylenischen Alkohols und einer Siloxanverbindung mit wenigstens drei siiiciumgebundenen
Wasserstoffatomen besteht. Die Additionsprodukte, die in überwiegender Menge gebildet werden
und die Inhibitoren sind, sind diejenigen Produkte, die sich nicht an alle siiiciumgebundenen Wasserstoffatome
addieren. Es sollte wenigstens eine nichtumgesetzte siliciumgebundene Wasserstoffbindung pro Molekül der
olefinischen Siloxanverbindung vorhanden sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Additionsprodukte,
die Inhibitoren sind, in Mengen geschaffen, bei denen die Monoaddukte und die Diaddukte zusammen
über 80% ausmachen. Sowohl die Mono- als auch die Diaddukte sind Inhibitoren, falls jedoch alle vorhandenen
siiiciumgebundenen Wasserstoffatome umgesetzt sind, dann verfügt das Produkt über eine wesentlich
schlechtere inhibierende Wirkung.
Die erfindungsgemäß hergestellten olefinischen SiI-oxan-lnhibitoren
sind deshalb besonders interessant, weil sie bei Raumtemperatur die mit Platin katalysierte
Reaktion von Vinylverbindungen mit siiiciumgebundenen Wasserstoffatomen verzögern, bei erhöhter Temperatur
jedoch eine rasche Umsetzung ermöglichen. Diese olefinischen Siloxane können daher zur Herstellung
von Zubereitungen in Form einer einzigen Packung verwendet werden, die beim Erhitzen härten, bei
Umgebungsbedingungen jedoch über lange Zeitspannen stabil sind.
Die Rrfindung wird anhand der folgenden Beispiele
näher erläutert. J5
Zur Herstellung eines Gemisches mischt man den acetylenischen Alkohol der obigen Formel I, das Siloxan
der obenerwähnten Formel Il und einen Platin-Katalysatorkomplex aus Chloroplatinsäurehexahydrat und
1,3-Divinyl-1,l,3,3-tetramethyldisiloxan, der 0,63 Gewichtsprozent
Platin enthält. Das Gemisch enthält 10 Mol der Verbindung der Formel I auf 1 Mol der
Verbindung der Formel Il und die in der später folgenden Tabelle A angegebene Menge Platinkatalysator,
und zwar in Gcwichtsteilen Platin pro Million Gcwichtsteilen aus der Verbindung der Formel 1 und
der Verbindung der Formel Il (ppm). Zur Umsetzung wird ein mit einer Druckvorrichtung versehenes System,
ein Heizbad mit einer Schlange, durch die das flüssige Reaktionsgemisch strömt, eine Kühleinheit und ein
geeignetes Druck- und Temperaturanzeigegerät verwendet. Durch das System wird so lange eine
Polydimcthylsiloxanflüssigkeit mit einer Viskosität von 1 cSt gepumpt, bis der Arbeitszustand erreicht ist, wozu
die Arbcitstemperatiir, der Arbeitsdruck sowie die
jeweilige Verwcilzcil in der Heizeinheit gehören. Das Reaktionsgemisch wird dann kontinuierlich derart in
das System eingepumpt, daß sich im Heizbad eine mi Verweilzcit von 6 Minuten ergibt. Die Temperatur des
Stroms wird an dem Punkt gemessen, an dem die Schlange das Heizbad verläßt, die entsprechenden
Temperaturwerte gehen aus Tabelle A hervor. Das umgesetzte Reaktionsgcmisch wird nach Abkühlen br>
kontinuierlich gesammelt. Die Identifizierung des Produkts erfolgt durch Massensprektroskopic und
magnetische Kernresonanzmessung, und die entsprechenden Produktmengen werden durch Gas-Flüssig
Chromatographie bestimmt, wobei man die aus Tabellt A hervorgehenden verschiedenen Produkte in der
angegebenen Mengen erhält. Die Ermittlung des ir Tabelle A enthaltenen Wertes für die prozentual«
Umwandlung erfolgt durch Bildung des Integrals au; der Fläche unter der GLC-Kurve und der Summe dei
Flächen für das Monoaddukt, das Diaddukt und da· Triaddukt dividiert durch die Summe der Fläche für da:
Monoaddukt, das Diaddukt und das Triaddukt sowie da: nichtumgesetzte Siloxan der Formel Il und anschließen
des Multiplizieren mit dem Wert 100, wodurch man du angegebene Umwandlung erhält. Die Fläche unter dei
GLC-Kurve steht in direkter Beziehung zum Gewichi der Bestandteile im Gemisch, die prozentuale Umwand
lung stellt daher ein Maß für die Beurteilung dei Versuche dar. Bei dieser Umsetzung erhält mar
folgende Addukte, wobei die angegebenen Formelr jedoch nur zur Illustration dienen und nicht die genau«
Position aller olefinischen Reste im Molekül für jede" Addukt angeben. Es sind Gemische verschiedenei
Strukturisomerer für die Mono- und Diaddukte vorhanden.
Monoaddukt
CH, CH3 CHj
(CHO3SiOSi-O-Si-O-Si-O-Si(CH3).,
H CH H (II)
Il
CHC(CH3)2OH
Diaddukt
CH3 CH3
(CH3)3SiOSi—O (SiO)2O—Si(CH3)j (IV)
H CH=CHC(CHj)2OH
H CH=CHC(CHj)2OH
Triaddukt
CH3
(CH,)jSiO(SiO)3OSi(CHj)j (V)
CH=CHC(CH3J2OH
Die Menge an im Reaktionsprodukt vorhandenem Mono- und Diaddukt, die durch die prozentuale
Umwandlung angegeben wird, ist in Tabelle A in Gewichtsprozent angegeben. Die Summe aus der
Gewichtsprozentmenge an Monoaddukt und Diaddukt ist in Tabelle A als Gesamtmenge an Polyorganisiloxan
angeführt, das sich als Inhibitor für einen Platinkatalysalor eignet.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei die Konzentration des Platinkatalysators
jedoch 1,0 ppm Platin beträgt, man bei einem Druck von 15,82 kg/cm2 arbeitet und die Umsetzungstemperatur
wie in der später folgenden Tabelle B angeführt zwischen 190 und 196°C liegt. Die Mengen der
Verbindungen I und II werden wie in Tabelle B angegeben variiert, wobei die Menge an Verbindung Il
jeweils 1 Mol beträgt, während die Menge an
Verbindung 1 verschieden ist. Die bei diesem Versuch erhaltenen Ergebnisse gehen aus Tabelle B hervor, und
es ist ersichtlich, daß die prozentuale Umwandlung in direkter Beziehung zum Molverhältnis aus acetylenischem
Alkohol I zu Siloxan H steht.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei die Menge an verwendetem Platinkatalysator
jedoch 1,0 ppm Platin beträgt, die Verweilzeil bei 6 Minuten liegt und man bei den in der später
folgenden Tabelle C angegebenen Temperatur- und Druckbedingungen arbeitet. Wie aus Tabelle C hervorgeht,
werden verschiedene Mengen an Verbindungen 1 und Il eingesetzt, wobei die Verbindung II jeweils bei
einem Mol gehalten wird, während die Menge an Verbindung I schwankt.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei man jedoch 0,125 ppm Platin, 0,8 Mol
Verbindung der Formel I und 1 Mol Verbindung der Formel II verwendet und bei den aus der später
folgenden Tabelle D hervorgehenden Temperatursowie Druckbedingungen und Verweilzeiten arbeitet.
Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle D zusammengefaßt, die Veränderungen der
Verweilzeit zeigt. Aus der Tabelle D geht ferner hervor, daß die Umwandlung durch die Verweiizeit beeinflußt
wird und daß die bei einer Umsetzung von über 2000C gefundene Menge an Zersetzungsprodukten in Beziehung
steht mit der Verweilzeit, der Temperatur und dem Druck. Die prozentuale Zusammensetzung ist das
Gewicht an unerwünschtem Material und kein Wert aus den Ausgangsprodukten oder Addukten, dividiert durch
das Gesamtgewicht an Material und multipliziert mit 100.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei man 2,5 Mol der Verbindung I
verwendet, 1 Mol der Verbindung Il einsetzt, bei einer Platinkatalysatorkonzentration von 2 ppm Platin arbeitet,
die Umsetzungstemperatur 160°C beträgt, der
angewandte Arbeitsdruck 14,06 kg/cm2 ausmacht und die Verweilzeit zwischen 6 Minuten, 9 Minuten, 12
Minuten und 18 Minuten variiert. Die bei diesem Versuch erhaltenen prozentualen Umwandlungen betragen
24,1,31 ,2,37,7 sowie 49,6.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei die Platinkatalysatorkonzenlration
jedoch 2 ppm Platin beträgt, bei einer Temperatur von 190 bis 192°C gearbeitet wird, der Arbeitsdruck bei
16,87 kg/cm2 liegt und die Verweilzeit 6 Minuten beträgt. Es werden zwei Versuche durchgeführt, und
zwar einer unter Verwendung von 3,5-Dimethyl-1-hexin-3-ol und der andere unter Verwendung von
3-Methyl-l-pentin-3-ol. Die acetylenischen Alkohole werden in Mengen von 1 Mol Alkohol auf I Mol der
Verbindung der Formel II eingesetzt.
Beider Umsetzung von 3,5-Dimethyl-l-hexin-3-ol mit
der Verbindung der Formel II erhält man eine 52prozentige Umwandlung, wobei 52% aus dem
Monoaddukt bestehen, das zwei Trimethylsiloxyeinheiten, zwei Methylwasserstoffsiloxaneinheiten und eine
Siloxaneinheit der Formel
CH3SiO OH
CH=CHCCH2CHCHj
CH3 CH3
aufweist, 42% aus dem Diaddukt bestehen, das zwei Trimethylsiloxyeinheiten, eine Metbylwasserstoffsiloxaneinheit
und zwei Siloxaneinheiten der Formel VI aufweist, und 5% das Triaddukt sind, das über zwei
Trimethylsiloxyeinheiten und über drei Siloxaneinheiten der Formel VI verfügt.
Die Umsetzung von 3-Methyl-l-pentin-3-ol mit der Verbindung der Formel II führt zu einer 47prozentigen
Umwandlung, wobei 54% des erhaltenen Produkts aus dem Monoaddukt bestehen, das zwei Trimethylsiloxyeinheiten,
zwei Methylwasserstoffsiloxaneinheiten und eine Einheit der Formel VII
CH3SiO OH
CH=CHCCH2CH3
jo CH1
aufweist, 38% das Diaddukt sind, das über zwei Trimethylsiloxyeinheiten, eine Methylwasserstoffsiij5
oxaneinheit und zwei Siloxaneinheiten der Formel VIl verfügt, und 7% aus Triaddukt bestehen, das zwei
Trimethylsiloxyeinheiten und drei Siloxaneinheiten der Formel VIII enthält.
Zur Herstellung entsprechender Zubereitungen werden 63 Gewichtsteile phenylmethylvinylsiloxyendblokkiertes
Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von etwa 40OcSt bei 25°C, 33 Gewichtsteile Quartz mit
einer Korngröße von 5 Mikron, 4,87 Gewichtsteile trimethylsiloxyendblockiertes Polyorganosiloxan mit im
Mittel 10 Siliciumatomen pro Molekül, im Mittel drei Dimethylsiloxaneinheiten pro Molekül und im Mittel
fünf Methylwasserstoffsiloxaneinheiten pro Molekül, 12
Gewichtsteile Platin pro Million Gewichtsteile Zubereitung, wobei das Platin in Form eines komplexen
Platinkatalysators vorliegt, der aus Chlorplatinsäurehexahydrat und symmetrischem Divinyltetramethyldisiloxan
hergestellt wird und etwa 0,65 Gewichtsprozent Platin enthält, und die in der später folgenden Tabelle E
angegebene Menge an Addukt mit den in Beispiel 1 angeführten Formeln miteinander vermischt. Die
einzelnen Addukte erhält man durch Destillation des Reaktionsproduktes von Beispiel 4, Versuch Nr. 8. Die
bei obigem Versuch erhaltenen Ergebnisse gehen aus Tabelle E hervor, in der die bei verschiedenen
Temperaturen erhaltenen Härtungszeiten angeführt sind. Bei diesen Härtungszeiten handelt es sich um
diejenigen Zeiten, die bei einer vorgegebenen Temperatur zum Härten der Zubereitung bis zu einem
gehärteten Elastomer erforderlich sind.
12
Versuch
Platin
ppm
Temperatur Druck Umwandlung Monoaddukt Diaddukt
kg/cm2 Gesamtmenge aus Mono- und Diaddukt
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0,25
0,50
0,75
1,00
2,00
0,25
0,50
0,75
1,00
2,00
160
160
160
160
160
160
194
194
197
195
193
160
160
160
160
160
194
194
197
195
193
14,06 14,06 14,06 14,06 14,06 14,06 15,82
15,82 15,82 15,82 15,82
1,7
7,3
12,4
20,0
35,6
28,8
50,5
58,0
75,5
92,6
7,3
12,4
20,0
35,6
28,8
50,5
58,0
75,5
92,6
55,5 51,5 51,3 37,5 38,2 49,0 40,0 38,4 24,5 18,4
42,0 42,0 44,2 62,5 59,0 50,0 51,0 53,0 59,0 58,6
97,5 93,5 95,5 100,0 97,2 99,0 91,0 91,4 83,5 77,0
Versuch
Mol von (I) Temperatur Umwandlung Monoaddukt Diaddukt
Triaddukt | Gesamtmenge aus Mono- und Diaddukt |
% | in % |
16,5 | 83,5 |
- | 89,6 |
9,4 | 90,6 |
7,8 | 92,2 |
- | 92,1 |
- | 91,7 |
2.0 | 98,0 |
1,0 | 99,0 |
1 | 10,00 |
2 | 1,25 |
3 | 1,00 |
4 | 0,80 |
5 | 0,60 |
6 | 0,40 |
7 | 0,20 |
8 | 0,10 |
Tabelle C |
195
196
192
194
192
191
190
190
196
192
194
192
191
190
190
75,5
45,0
37,1
29,2
22,6
13,3
7,6
5,0 24,5
45,2
48,7
53,2
57,0
64,9
75,0
83,0
45,2
48,7
53,2
57,0
64,9
75,0
83,0
59,0 44,4 41,9 39.0 35,1 26,8 23.0 16,0
Versuch Mol von (1) Temperatur Druck
Umwandlung Monoaddukt Diaddukt
"C
kg/cm2
Triaddukt | Gesamtmenge |
aus Mono- | |
% | und Diaddukt |
5.6 | 94,4 |
6.1 | 93,9 |
9,4 | 90,6 |
10,3 | 89,7 |
7,7 | 92,3 |
7,8 | 92,2 |
4,7 | 95,3 |
5,4 | 94,6 |
5,5 | 94,5 |
- | 91,7 |
1 | 1,0 |
2 | 1,0 |
3 | 1,0 |
4 | 0,8 |
5 | 0,8 |
6 | 0,8 |
7 | 0,6 |
8 | 0,6 |
9*) | 0,4 |
10 | 0,4 |
189
189
192
189
189
194
179
181
182
191
189
192
189
189
194
179
181
182
191
5,48 | 28,4 |
8,79 | 27,9 |
15,82 | 37,1 |
5,34 | 25,1 |
8,79 | 24,7 |
15,82 | 29,2 |
5,62 | 17,0 |
15,82 | 18,4 |
5,27 | 18,2 |
15,82 | 13,3 |
53,9 | 40,5 |
54,5 | 39,4 |
48,7 | 41,9 |
53,4 | 36,3 |
55,1 | 37,2 |
53,2 | 39,0 |
62,4 | 32,9 |
62,0 | 32,6 |
65,4 | 29,1 |
64,9 | 26,8 |
*) Die Vcrwcilzcil beträgt 6,12 Minuten.
D | Verweilzeit | 13 | Druck | 25 29 | 781 | Diaddukt | 14 | Gesamt | Zerset | 1,6 | |
menge aus | zung | ||||||||||
Tabelle | Temperatur | Triaddukt | Mono- und | ||||||||
Versuch | Um | Mono- | Diaddukt | ||||||||
Nr. | Sek. | kg/cm2 | wandlung | addukt | % | in% | % | ||||
419 | 2L09 | 34,5 | 95,1 | 2,5 | |||||||
360 | °C | 12,30 | 36,2 | % | 96,9 | 4,9 | |||||
198 | 300 | 21,09 | % | % | 33,9 | 4,9 | 99,4 | 14,2 | |||
1 | 180 | 288 | 21,09 | 38,5 | 60,8 | 34,1 | 3,1 | 96,4 | 0,3 | ||
2 | 99 | 292 | 28,12 | 31,8 | 60,7 | 36,8 | 0,6 | 94,7 | 6,5 | ||
3 | 36,3 | 308 | 28,12 | 32,5 | 65,5 | 36,5 | 3,8 | 92,8 | < 1 | ||
4 | 31,3 | 300 | 21,09 | 29,3 | 62,1 | 38,0 | 5„3 | 99,0 | - | ||
5 | 28,9 | 298 | 28,12 | 35,9 | 57,9 | 34,5 | 7,2 | 96,2 | 1 | ||
6 | 27,4 | 300 | 21,09 | 43,1 | 56,3 | 32,5 | 1,0 | 98,3 | - | ||
7 | 23,5 | 300 | 28,12 | 18,7 | 61,0 | 37,9 | 3,8 | 96,2 | 5,7 | ||
8 | 15,5 | 291 | 28,12 | 43,8 | 61,7 | 34,8 | 1,7 | 97,9 | 0,8 | ||
9 | 14,9 | 305 | 28,12 | 12,0 | 65,8 | 32,8 | 3,8 | 96,3 | 1,9 | ||
10 | 14,9 | 300 | 29,88 | 42,3 | 5C,3 | 3„8 | 2,1 | 98,1 | - | ||
11 | 14,6 | 309 | 29,88 | 33,3 | 63,1 | 34,0 | 3,7 | 94,2 | - | ||
12 | 13,5 | 290 | 28,12 | 38,1 | 63,5 | 36,2 | 1,9 | 98,7 | |||
13 | 290 | 21,3 | 64,3 | 5,8 | |||||||
14 | 298 | 32,9 | 60,2 | 1,3 | |||||||
15 | 15,2 | 62,5 | |||||||||
Härtbare
Zubereitung
Zubereitung
Formel des Addukts
Adduktmenge Härtungszeiten
bei 1500C,
Minuten
Minuten
bei 100"C,
Minuten
Minuten
bei 50"C, Stunden
bei Rautntemp., Tage
A (III)
B (III)
C (IV)
D (IV)
E 85% (IV)
15% (V)*) F 85% (IV)
15% (V)*) G (V)
H (V)
I 56% (III)
33% (IV) 5% (V)
J 56% (III)
33% (IV) 5% (V)
K (III)
L (III)
*) In Molprozcnt. **) In Gewichtsprozent.
0,0016 Mol 0,0032 Mol 0,0016 Mol 0,0032 Mol 0,0016 Mol
0,0032 Mol
0.0032 Mol 0,0032 Mol 2%**)
Man stellt ein Grundclastomcr aus 508 g eines Polydimethylsiloxanpolymcrs mit endständigen Vinylgruppcn
und 255 g Kieselgel mit uincr Korngröße von
5 μ als Füllstoff her.
Getrennt davon löst man Zcise-Salz, niimlich
Kaliumtrichlorttthylcnplatinat (H)[K(CH2 = CH2)PtCIj],
3,5
3,5
4,5
2,5
3
3
10
10
13
10
13
3-4 | 6 |
>6 | 14 |
>6 | 18 |
8-24 | 63 |
>6 | 16 |
8-24 50
2 1,2
3,5 6
>108
>108
>108 >108
derart in Tetrahydrofuran, daß sich eine 2,38%ige
Katalysalorlösung ergibt.
Unter Verwendung des obigen Grundclastomers und der oben angegebenen Katalysatorlösung bildet man
die aus der folgenden Tabelle hervorgehenden Formulierungen und untersucht sie entsprechend. Die dabei
erhaltenen Ergebnisse gehen ebenfalls aus der folgenden Tabelle hervor.
15 16
Versuch 1 Versuch 2 Versuch 3 Versuch 4 Versuch 5
Materialien/g
Cirundelaslomer
Methylwasserstoff-! lärter
Kalalysatorlösung
ΙΊ in ppm
ΙΊ in ppm
Inhibitor gemäß Beispiel 1
Schnappzeit bei 18 C
Schnappzeit bei 18 C
*) Nach 4 Wochen immer noch flüssig.
Unter Schnapp/eit wird diejenige Zeil verstanden, Ergebnisse /eigen, daß die Hydro.silylicrungsvcrncl
die vergeht, bis das Elastomer wieder zurückschnappt, /ungsreaklion auch durch Zeise-Salz wirksam gchenim
nachdem man in die Elastomermas.se einen Spatel 20 wird,
hineingestoßen und wieder herausgezogen hat. Die
hineingestoßen und wieder herausgezogen hat. Die
40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
1,27 | 1,27 | 1,27 | 1,27 | 1,27 |
40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
0 | 0,3 | 0,6 | 1,2 | 2,4 |
75 Min. | 2 Tage | 12 Tage | > 19 Tage*) | >19 Tage*) |
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Umsetzung von acetylenischen Alkoholen mit Siloxpnverbindungen, die über an wenigstens drei verschiedene Siliciumatome gebundene Wasserstoffatome verfügen, in Gegenwart von Platinkatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man ein flüssiges Gemisch aus einem acetylenischen Alkohol und der Siloxanverbindung in Gegenwart eines Platinkatalysators kontinuierlich durch eine Heizvorrichtung leitet und darin unter Einhalten eines zum Flüssighalten des Reaktionsgemisches ausreichenden Drucks auf über 100° C erhitzt.
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