DE4317909A1

DE4317909A1 - Verfahren zum Kondensieren und/oder Äquilibrieren von Organosiliciumverbindungen

Info

Publication number: DE4317909A1
Application number: DE4317909A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Chem Dr Hager; Otto Dipl Chem Dr Schneider; Johann Dipl Chem Dr Schuster
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1994-12-01
Also published as: CA2124518C; JPH06345871A; EP0626415A1; CA2124518A1; DE59401746D1; CN1101048A; US5380902A; EP0626415B1; CN1047175C; JP2667365B2; ES2096974T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxanen durch Kondensations- und/oder Äquili brierungsreaktionen in Anwesenheit von sauerstoffhaltigen Phosphazenen.

Unter dem Begriff Organopolysiloxane sollen im Rahmen dieser Erfindung auch oligomere Siloxane verstanden werden.

Die Herstellung von Organopolysiloxanen durch Kondensations und/oder Äquilibrierungsreaktionen in Gegenwart von Phos phor-Stickstoff-Verbindungen als Katalysatoren ist bereits bekannt. Als Phosphor-Stickstoff-Verbindungen werden dabei insbesondere wegen deren verhältnismäßig leichter Zugäng lichkeit Chlorphosphazene, häufig auch als Phosphornitril chloride oder Phosphornitridchloride bezeichnet, verwendet. Hierzu sei beispielsweise auf DE 22 29 514 B (Wacker-Chemie GmbH, bekannt gemacht am 20. April 1978) bzw. die entspre chende US 3,839,388 verwiesen, in der Chlorphosphazene mit einem Verhältnis von Phosphor zu Stickstoff größer als eins beschrieben werden, die in Halogenkohlenwasserstoffen gelöst sind. Des weiteren werden in DE 39 03 137 A (Wacker-Chemie GmbH, veröffentlicht am 16. August 1990) bzw. der entspre chenden US 5,008,229 Chlorphosphazene beschrieben, die in halogenfreien organischen Lösungsmitteln aber nur unter Zusatz von Lösungsvermittlern gelöst sind.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Kondensieren und/oder Äquilibrieren von Organosiliciumverbindungen in Gegenwart von sauerstoffhaltigen Phosphazenen.

Bei den erfindungsgemäß eingesetzten sauerstoffhaltigen Phosphazenen handelt es sich bevorzugt um sauerstoffhaltige Chlorphosphazene der allgemeinen Formel

Y-PCl₂=N (-PCl₂=N)_n-PCl₂O (I),

wobei
Y Chloratom oder Hydroxylgruppe bedeutet und
n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 8, bevorzugt 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4, besonders bevorzugt 1 bis 3, bedeutet,
und/oder deren Kondensationsprodukte.

Im Fall von Y gleich Hydroxylgruppe, besteht folgende Tauto merie

mit n gleich der obengenannten Bedeutung, wobei im allgemei nen das Gleichgewicht bei pH < 7 mehr auf der linken Seite, d. h. bei Verbindung (I), und bei pH < 7 mehr auf der rech ten Seite, d. h. bei Verbindung (I′), liegt.

Des weiteren gibt es im Fall von Y gleich Hydroxylgruppe und Phosphazenen mit mehr als drei Phosphoratomen weitere, die mittleren Kettenglieder betreffende Grenzstrukturen, wie z. B.

Alle Ausführungen zu Verbindungen der Formel (I) mit Y gleich OH sollen daher uneingeschränkt auch für tautomere Verbindungen, wie etwa die der Formeln (I′) und (I′′), gelten.

Obwohl durch Formel (I) nicht ausgedrückt, können die Chlor atome ganz oder teilweise durch Reste Q ersetzt sein, wobei Q zum Beispiel Hydroxylgruppe, einwertige organische Reste, wie Alkoxyreste, Aryloxyreste, andere Halogenatome als Chlor, Organosiliciumreste und phosphorhaltige Reste bedeutet.

Bevorzugt handelt es sich bei den sauerstoffhaltigen Chlor phosphazenen der Formel (I) um solche, in denen kein Chlor atom durch einen Rest Q substituiert ist.

Bei den erfindungsgemäßen Kondensationsprodukten der sauer stoffhaltigen Chlorphosphazene der Formel (I) kann es sich um beliebige Kondensationsprodukte handeln. Läuft beispiels weise der Kondensationsprozeß an den terminalen Phosphor atomen zweier sauerstoffhaltiger Chlorphosphazene durch HCl- oder Wasserabspaltung ab, so werden sauerstoffhaltige Phos phazene der Formel (I) erhalten, in denen Y die Bedeutung von -O-PCl₂=N(-PCl₂=N)_n-PCl₂O hat mit n gleich der obenge nannten Bedeutung. Bei Kondensationsreaktionen an nicht-ter minalen Phosphoratomen, insbesondere wenn mindestens ein Chloratom in Formel (I) die Bedeutung von Rest Q gleich Hydroxylrest hat, entstehen sauerstoffhaltige Phosphazene der Formel (I), in denen Q die Bedeutung von phosphorhalti gen Resten, wie -N=P≡ und

hat.

Beispiele für die erfindungsgemäß eingesetzten sauerstoff haltigen Chlorphosphazene sind PCl₃=N-PCl₂O, PCl₃=N-PMeClO, PCl₃=N-P(OPh)₂O, PCl₃=N-PNe(OPh)O, PCl₃=N-PEt₂O, PCl₃=N-PCl₂=N-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₄-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₅-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₆-PCl₂O, PCl₃=N-PCl(N=PCl₃)-PCl₂O, PCl₃=N-P(N=PCl₃)₂-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N-P(OPh)₂O, HO-PPh₂=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PEt₂O, HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₄-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₅-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₆-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl(N=PCl₃)-PCl₂O, HO-PCl₂=N-P(N=PCl₃)₂-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl(OH)=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl(OH)=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N-P(N=PCl₂OH)(N=PCl₃)-PCl₂O, OPCl₂=N-PCl₂-O-PCl₂=N-PCl₂O, OPCl₂(-N=PCl₂)₂-O-(PCl₂=N-)₂PCl₂O, OPCl₂(-N=PCl₂)₃-O-(PCl₂=N-)₃PCl₂O, HO-PCl(OBu)=N-PCl(OBu)=N-PCl(OBu) O, HO-PCl(OPh)=N-PCl(OPh)=N-PCl(OPh) O, HO-PCl₂=N-PCl(OPCl₂=N-PCl₂=N-PCl₂O)=N-PCl₂O und HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl(OSiMe₂[OSiMe₂]₁₀OH)=N-PCl₂O, wobei PCl₃=N-PCl₂O, PCl₃=N-PCl₂=N-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₄-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₄-PCl₂O, OPCl₂=N-PCl₂-O-PCl₂=N-PCl₂O, OPCl₂(-N=PCl₂)₂-O-(PCl₂=N-)₂PCl₂O und OPCl₂(-N=PCl₂)₃-O-(PCl₂=N-)₃PCl₂O bevorzugt und PCl₃=N-PCl₂=N-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O, PCl₃=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O, HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl₂O, HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O und HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O besonders bevorzugt eingesetzt werden mit Me gleich Methyl rest, Et gleich Ethylrest, Bu gleich n-Butylrest und Ph gleich Phenylrest.

Sauerstoffhaltige Phosphazene sowie Verfahren zu deren Her stellung sind bereits bekannt. Hierzu sei bespielsweise auf J. Emsley et al., J. Chem. Soc. A (1971) S. 2863 ff verwie sen, wo die Umsetzungen von Phosphorpentachlorid mit sauer stoffhaltigen Verbindungen, wie Hydroxylamin, Phosphoryl chlorid, Amidophosphorsäuren, Stickoxiden und Sulfaten, die in erster Linie zur Darstellung kurzkettiger Phosphoryl chlorphosphazene, insbesondere Dichlorphosphinylphosphor imidtrichlorid, geeignet sind, beschrieben werden. Dabei wird die Gruppe -PCl₂O als Phosphorylgruppe bezeichnet. Ent sprechend den Ausführungen von H. R. Allcock et al. in J. Am. Chem. Soc. 107 (1985) S. 5167 ff können längere sauer stoffhaltige Chlorphosphazene dargestellt werden, wenn an stelle von Phosphorpentachlorid ionische Chlorphosphazene eingesetzt werden. In R. De Jaeger et al., Macromolecules 25 (1992) 1254 ff wird die Herstellung längerkettiger Phospho rylchlorphosphazene durch thermische Behandlung kurzkettiger Phosphorylchlorphosphazene offenbart. Darüber hinaus können sauerstoffhaltige Phosphazene durch Umsetzung von ionischen Phosphazenen mit Hydroxylgruppen aufweisenden Verbindungen hergestellt werden.

Die angewendeten Mengen an erfindungsgemäß eingesetzten sauerstoffhaltigen Phosphazenen können im Rahmen des erfin dungsgemäßen Verfahrens die gleichen sein, wie bei den bis her bekannten Verfahren zur Herstellung von Organosilicium verbindungen durch Kondensation und/oder Äquilibrierung. Aufgrund der hohen Wirksamkeit der erfindungsgemäß einge setzten sauerstoffhaltigen Phosphazene sind im allgemeinen jedoch niedrigere Mengen als bei den bisher bekannten Ver fahren völlig ausreichend.

Vorzugsweise werden die als Katalysator zur Förderung von Kondensations- und/oder Äquilibrierungsreaktionen von Orga nosiliciumverbindungen wirksamen sauerstoffhaltigen Chlor phosphazene in Mengen von 0,1 bis 1000 Gew.-ppm (Gewichts teilen je Million Gewichtsteilen), besonders bevorzugt 1 bis 300 Gew.-ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der zu konden sierenden und/oder zu äquilibrierenden Organosiliciumverbin dungen, eingesetzt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die sauerstoff haltigen Phosphazene als Reinsubstanzen eingesetzt werden, insbesondere dann, wenn sie flüssig sind. Sie können aber auch im Gemisch mit Stoffen, die mit den sauerstoffhaltigen Chlorphosphazenen nicht oder zumindest nicht innerhalb kur zer Zeit, d. h. einigen Stunden, in einer Weise reagieren, daß deren die Kondensation und/oder Äquilibrierung von Orga nosiliciumverbindung beschleunigende Wirkung nennenswert herabgesetzt wird, eingesetzt werden.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die sauerstoffhaltigen Phosphazene im Gemisch mit halogenfreiem organischen Lösungsmittel eingesetzt, wobei Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische mit einem Siedepunkt bzw. Siede bereich bei Normaldruck von bis zu 160°C, insbesondere von bis zu 120°C, bevorzugt sind.

Beispiele für solche Lösungsmittel sind Alkohole, wie Metha nol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol und n-Butanol, Car bonsäuren, wie Ameisensäure und Essigsäure, Ether, wie Dio xan, Tetrahydrofuran, Diethylether und Diethylenglykoldime thylether, Ester, wie Methylacetat, Ethylacetat, n- und iso- Propylacetat, Diethylcarbonat und Ethylformiat, Kohlenwas serstoffe, wie Pentan, n-Hexan, Hexan-Isomerengemisch, Cy clohexan, Heptan, Octan, Waschbenzin, Petrolether, Benzol, Toluol und Xylole, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Diethylketon und Methylisobutylketon, Amide, wie Dimethyl formamid und N-Methylpyrrolidon, sowie Gemische dieser Lö sungsmittel, wobei Kohlenwasserstoffe, insbesondere Toluol und Xylole, und Ester, insbesondere Ethylacetat, besonders bevorzugt sind.

Falls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die sauerstoffhal tigen Chlorphosphazene im Gemisch mit halogenfreien organi schen Lösungsmitteln eingesetzt werden, beträgt die Konzen tration an sauerstoffhaltigem Phosphazen vorzugsweise 0,01 bis 50 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 Ge wichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Gemischs.

Falls erwünscht, können die sauerstoffhaltigen Phosphazene selbstverständlich auch im Gemisch mit halogenhaltigen Lösungsmitteln eingesetzt werden, was jedoch insbesondere in toxikologischer Hinsicht meist nicht erwünscht ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können als Organosili ciumverbindung beliebige Organosiliciumverbindungen einge setzt werden, die auch bisher in Gegenwart von Katalysatoren auf Phosphazenbasis kondensiert und/oder äquilibriert werden konnten.

Kondensationsreaktionen von Organosiliciumverbindungen sind insbesondere die Reaktionen von zwei Si-gebundenen Hydroxyl gruppen unter Austritt von Wasser, ferner beispielsweise die Reaktion einer Si-gebundenen Hydroxylgruppe mit einer Si-ge bundenen Alkoxygruppe unter Austritt von Alkohol oder mit Si-gebundenem Halogen unter Austritt von Halogenwasserstoff.

Unter Äquilibrierungsreaktionen werden die Umlagerungen von Siloxanbindungen von Siloxaneinheiten verstanden.

Kondensations- und Äquilibrierungsreaktionen verlaufen häu fig gleichzeitig.

Organosiliciumverbindungen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind allgemein bekannt und werden häufig durch die allgemeinen Formeln

X(SiR₂O)_aSiR₂X (II)

und

(SiR₂O)b (III)

wiedergegeben, wobei
R gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einwertige, gegebenenfalls substituierte Kohlenwas serstoffreste bedeutet,
X gleich oder verschieden sein kann und Hydroxylgruppe, Rest -OR¹ mit R¹ gleich einwertigem organischen Rest, -OSiR₃ mit R gleich der vorstehenden Bedeutung oder Halogenatom bedeutet,
a 0 oder eine ganze Zahl von mindestens 1, bevorzugt 2 bis 1000, besonders bevorzugt 2 bis 500, und
b eine ganze Zahl im Wert von 3 bis 12, bevorzugt 4 bis 8, besonders bevorzugt 4, ist.

Obwohl durch die häufig verwendeten Formeln nicht darge stellt, können bis zu 5 Molprozent der Diorganosiloxanein heiten durch andere Siloxaneinheiten, wie RSiO_3/2- und/oder SiO_4/2-Einheiten, ersetzt sein, wobei R die vorstehend dafür angegebene Bedeutung hat.

Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wobei Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbe sondere der Methylrest, besonders bevorzugt sind.

Beispiele für Reste R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.- Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert.-Pentyl rest, Hexylreste, wie der n-Hexylrest, Heptylreste, wie der n-Heptylrest, Octylreste, wie der n-Octylrest und iso-Octyl reste, wie der 2,2,4-Trimethylpentylrest, Nonylreste, wie der n-Nonylrest, Decylreste, wie der n-Decylrest, Dodecyl reste, wie der n-Dodecylrest, Octadecylreste, wie der n- Octadecylrest; Alkenylreste, wie der Vinyl-, Allyl-, n-5- Hexenyl-, 4-Vinylcyclohexyl- und der 3-Norbornenylrest; Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, 4-Ethylcy clohexyl-, Cycloheptylreste, Norbornylreste und Methylcyclo hexylreste; Arylreste, wie der Phenyl-, Biphenylyl-, Naph thyl- und Anthryl- und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste, Xylylreste und Ethylphenylreste; Aral kylreste, wie der Benzylrest, der α- und der β-Phenylethyl rest.

Beispiele für einwertige, substituierte Kohlenwasserstoffre ste R sind Cyanalkylreste, wie der ß-Cyanethylrest, Halogen alkylreste, wie der 3,3,3-Trifluorpropylrest und der γ- Chlorpropylrest, Halogenarylreste, wie o-, m- und p-Chlor phenylreste, 3-Hydroxypropylrest, Acyloxyalkylreste, wie der γ-Acryloxypropylrest und der γ-Methacryloxypropylrest.

Bei Rest R¹ handelt es sich bevorzugt um Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um den Methyl- und den Ethylrest.

Die Viskosität der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein gesetzten Organosiliciumverbindungen der Formel (II) liegt vorzugsweise zwischen 0,6 und 106 mm²/s bei einer Temperatur von 25°C, besonders bevorzugt zwischen 10 und 10⁴ mm²/s.

Beispiele für Verbindungen der Formel (II) sind α,ω-Dihydro xydimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 80 mm²/s bei 25°C, α,ω-Dihydroxydimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 20 000 mm²/s bei 25°C, α,ω-Dichlorodimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 40 mm²/s bei 25°C, α,ω-Bis(trime thylsiloxy)polymethylhydrogensiloxan mit einer Viskosität von 25 mm²/s bei 25°C, α,ω-Bis(trimethylsiloxy)polydime thylsiloxan mit einer Viskosität von 20 mm²/s bei 25°C, Hexamethyldisiloxan und 1,3-Divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisi loxan.

Beispiele für Verbindungen der Formel (III) sind Hexamethyl cyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan und Decamethyl cyclopentasiloxan.

Hat in Formel (II) X die Bedeutung von -OSiR₃ mit R gleich der obengenannten Bedeutung, so handelt es sich um Organosi liciumverbindungen, welche die Kettenlänge regeln.

Des weiteren können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren be liebige, die Kettenlänge regelnde Organosiliciumverbindungen eingesetzt werden, die auch bei den bisher bekannten Verfah ren zum Kondensieren und/oder Äquilibrieren in Gegenwart eines Katalysators auf Phosphazenbasis mitverwendet werden konnten.

Vorzugsweise handelt es sich bei derartigen, die Kettenlänge regelnden Organosiliciumverbindungen neben den Verbindungen der Formel (II) mit X gleich -OSiR₃ um solche der Formel

R²₃SiZ (IV),

worin
R² gleich oder verschieden sein kann und eine für R angege bene Bedeutung hat und
Z Hydroxylgruppe, Rest -OR¹ mit R¹ gleich einwertigem organischen Rest oder Halogenatom bedeutet.

Beispiele für Rest R² sind die für R gleich organischem Rest angegebenen Beispiele.

Bei Z handelt es sich vorzugsweise um Hydroxylgruppe, Chlor atom, Methoxyrest und Ethoxyrest.

Beispiele für Verbindungen der Formel (IV) sind Trimethyl chlorsilan und Trimethylmethoxysilan.

Die Menge an eingesetzter, die Kettenlänge regelnder Organo siliciumverbindung richtet sich nach der gewünschten Höhe des Molekulargewichts der durch Kondensation und/oder Äqui librierung hergestellten Organopolysiloxane und ist bereits bekannt.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Organosiliciumverbindungen sind handelsübliche Produkte bzw. nach in der Silicon-Chemie üblichen Verfahren herstellbar.

Bei den einzelnen im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetz ten Bestandteilen kann es sich jeweils um eine Art derarti ger Bestandteile wie auch um ein Gemisch aus mindestens zwei Arten derartiger Bestandteile handeln.

Die angewendeten Temperaturen und Drücke können im erfin dungsgemäßen Verfahren ebenfalls die gleichen sein wie bei den bisher bekannten Verfahren zum Kondensieren und/oder Äquilibrieren von Organosiliciumverbindungen.

Die Kondensations- und/oder Äquilibrierungsreaktionen werden vorzugsweise bei 50 bis 200°C, besonders bevorzugt 80 bis 160°C, durchgeführt.

Die Kondensations- und/oder Äquilibrierungsreaktionen können bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also 900 bis 1100 hPa, durchgeführt werden. Um die Abführung der bei der Kon densation gebildeten Spaltprodukte, wie beispielsweise Wasser, HCl oder Alkohol, zu erleichtern, wird das Konden sieren und/oder Äquilibrieren der Organosiliciumverbindungen vorzugsweise bei einem Druck unterhalb 80 kPa durchgeführt. Das Kondensieren, insbesondere aber das Äquilibrieren, ist aber auch bei höheren Drücken durchführbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden.

Nach Erreichen der gewünschten Viskosität kann die Viskosi tät der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalte nen Organosiliciumverbindung konstant gehalten werden, indem der erfindungsgemäß verwendete Katalysator bzw. ein Umset zungsprodukt, welches aus diesem Katalysator durch Umsetzung mit zu kondensierender und/oder zu äquilibrierender Organo siliciumverbindung gebildet wurde und ebenfalls das Konden sieren und/oder Äquilibrieren von Organosiliciumverbindungen fördert, durch Zugabe von Inhibitoren bzw. Desaktivatoren, die auch bisher im Zusammenhang mit Phosphazenen eingesetzt wurden, wie z. B. Triisononylamin, n-Butyllithium, Lithiumsi loxanolat, Hexamethyldisilazan und Magnesiumoxid, inhibiert bzw. desaktiviert wird.

Um eine gute Verteilung der bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren eingesetzten Komponenten ineinander zu gewährleisten, wird vorzugsweise das Gemisch dieser Stoffe während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bewegt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Organopolysiloxane, insbe sondere lineare Organopolysiloxane, können für alle Zwecke verwendet werden, bei denen auch die nach bisher bekannten Verfahren durch Kondensieren und/oder Äquilibrieren von Or ganosiliciumverbindungen erzeugten linearen Organopolysilo xane eingesetzt werden konnten, wie z. B. für Pflegemittel und kosmetische Rezepturen, als Fadengleitmittel, zur Her stellung von Organopolysiloxanelastomeren, wobei die Vernet zung je nach Art der endständigen Einheiten der linearen Or ganopolysiloxane durch Kondensation, Anlagerung von Si-ge bundenem Wasserstoff an z. B. SiC-gebundene Vinylgruppen oder durch Radikalbildung erfolgen kann, und zur Herstellung von klebrige Stoffe abweisenden Überzügen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es ein fach in der Durchführung ist und hohe Ausbeuten erzielt werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten, die Kondensations- und Äquilibrierungsprozesse fördernden sauerstoffhaltigen Chlor phosphazene zeigen eine hohe Aktivität und sind zudem außer ordentlich stabil. So sind die erfindungsgemäß eingesetzten sauerstoffhaltigen Chlorphosphazene bei vollständigem Aus schluß von Feuchtigkeit mehr oder weniger unbegrenzt lager fähig. Bei nicht vollständigem Ausschluß von Feuchtigkeit haben die erfindungsgemäß eingesetzten sauerstoffhaltigen Chlorphosphazene den Vorteil, daß sie nichts oder nur sehr wenig ihrer Aktivität verlieren. Des weiteren haben die er findungsgemäß eingesetzten sauerstoffhaltigen Chlorphospha zene den Vorteil, daß sie in vielen halogenfreien organi schen Lösungsmitteln ohne Zusatz von Lösungsvermittlern lös lich sind. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß einge setzten sauerstoffhaltigen Phophazene besteht darin, daß flüssige Spezies zugänglich sind, die auch ohne Lösungsmittel problemlos eingesetzt werden können, da sie im Gegensatz zu Feststoffen einfach und exakt dosierbar sind.

In den nachstehend beschriebenen Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen, falls nicht an ders angegeben, auf das Gewicht. Des weiteren beziehen sich alle Viskositätsangaben auf eine Temperatur von 25°C. Sofern nicht anders angegeben, wurden die nachstehenden Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa 1000 hPa, und bei Raumtemperatur, also bei etwa 20°C, bzw. bei einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktanden bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, durchgeführt.

In Anlehnung an die oben bereits zitierte DE 22 29 514 B werden durch Umsetzung von Phosphorpentachlorid mit Ammo niumchlorid im Verhältnis PCl₅ : NH₄Cl im Bereich von 2 : 1 bis 1,5 : 1 folgende Produkte bzw. Produktgemische erhalten:
Phosphazen A: [PCl₃=N-PCl₂=N-PCl₃]⁺[PCl₆]⁻
Phosphazen B: Gemisch aus 5% PCl=NPCl=NPClH+HPClHh und 95% [PCl₃=N(-PCl₂=N)₂-PCl₃)⁺[PCl₆)⁻
Phosphazen C: Gemisch aus 15% [PCl₃=N(-PCl₂=N)_2- PCl₃)⁺[PCl₆]⁻ und 85% [PCl₃=N(-PCl₂=N)₃-PCl₃]⁺[PCl₆]⁻.

Beispiel 1

In einem Kolben mit Rührer und Gasauslaß werden unter Aus schluß von Feuchtigkeit 64,82 g (0,1 mol) Phosphazen A in 100 ml Toluol dispergiert. Unter Rühren werden zu dieser Mischung bei Raumtemperatur 3,6 g (0,2 mol) entionisiertes Wasser so langsam zudosiert, daß die Temperatur der Mischung infolge der exothermen Reaktion nicht über 40°C steigt. Die Reaktion ist beendet, wenn die Reaktionsmischung homogen ist und kein HCl-Gas mehr entweicht. Bei 30°C und 100 Pa werden die flüchtigen Bestandteile entfernt. Zurück bleiben 38,2 g eines ockerfarbenen Öls, aus dem sich bei 0°C nach kurzer Zeit farblose Kristalle ausscheiden. Nach 2 Stunden ist die gesamte Substanz zu einem leicht gelblichen, wachsartigen Feststoff erstarrt. Ausbeute: 32,7 g PCl₃=N-PCl₂=N-PCl₂O Schmelzpunkt 34°C.

In einem Kolben mit Rührer werden 475 g α,ω-Dihydroxypolydi methylsiloxan einer Viskosität von ca. 80 mm²s^-1 und 25 g α,ω-Bis(trimethylsiloxy)polydimethylsiloxan einer Viskosität von ca. 20 mm²s^-1 auf 150°C erhitzt und unter Rühren mit 0,30 ml einer Lösung von 1 g PCl₃=N-PCl₂=N-PCl₂O in 113,5 ml Toluol versetzt. Nach Zugabe des Katalysators wird der Druck im Reaktionsgefäß auf ca. 100 Pa erniedrigt und die Reak tionsmischung noch 10 Minuten bei 150°C gerührt. Anschließend wird der Druck wieder auf den Wert der Umge bungsluft erhöht und zur Desaktivierung des Katalysators 0,15 g einer basischen Siloxanmischung zugesetzt, die durch Umsetzung von 5 g n-Butyllithium mit 250 g α,ω-Bis(trime thylsiloxy)polydimethylsiloxan einer Viskosität von 350 mm²s^-1 hergestellt worden ist. Als Produkt wird ein α,ω- Bis(trimethylsiloxy)polydimethylsiloxan einer Viskosität von 4000 mm²s^-1 erhalten, welches glasklar, farb- und geruchlos ist und auch bei mehrtägiger Lagerung bei Temperaturen um 200°C keine Änderung der Eigenschaften zeigt.

Beispiel 2

In einem Kolben mit Gasauslaß wird eine Lösung von 126,4 g Phosphazen B in 250 ml 1,2,3-Trichlorpropan bei 50°C mit 9,0 g (0,5 mol) entionisiertem Wasser versetzt und bei dieser Temperatur so lange gerührt, bis kein HCl-Gas mehr entweicht. Anschließend wird das Lösungsmittel zusammen mit anderen flüchtigen Bestandteilen bei 80°C und 50 Pa ent fernt. Als Rückstand verbleibt eine braune, ölige Flüssig keit. Ausbeute: 69,4 g eines Gemisches aus HO-PCl₂=N-PCl₂=N- PCl₂O (5%) und HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O (95%).

In einem Kolben mit Rührer werden 240 g α,ω-Bis(trimethyl siloxy)polymethylhydrogensiloxan einer Viskosität von 25 mm²s^-1 und 100 g α,ω-Bis(trimethylsiloxy)polydimethylsiloxan einer Viskosität von 350 mm²s^-1 bei 120°C mit 0,15 ml einer Lösung von 2 g des oben hergestellten Gemisches aus HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl₂O und HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O in 40 ml p-Xylol versetzt und bei dieser Temperatur 10 Minuten gerührt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur werden zur Desak tivierung des Katalysators 0,5 g Magnesiumoxid in die Reak tionsmischung eingerührt, anschließend wird filtriert. Als Produkt wird ein Siloxan der durchschnittlichen Formel Me₃Si[OSiMe₂]_13,5[OSiMeH]_36,5OSiMe₃ erhalten, welches glas klar, farb- und geruchlos ist und auch bei mehrtätiger Lage rung bei Temperaturen um 150°C keine Änderung der Eigen schaften zeigt. Das ²⁹Si-NMR-Spektrum zeigt, daß Dimethylsi loxy- und Methylhydrogensiloxy-Einheiten statistisch ver teilt sind. Weniger als 1/10 der Dimethylsiloxy-Einheiten ist noch von zwei Dimethylsiloxy-Einheiten umgeben.

Vergleichsbeispiel 1

Die in Beispiel 2 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Abänderung, daß anstelle von 0,15 ml einer Lösung von 2 g des Gemisches aus HO-PCl₂=N-PCl₂=N-PCl₂O und HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O in 40 ml p-Xylol 0,50 ml einer 1 %igen Lösung eines Phosphornitrilchlorids, das gemäß der oben zitierten DE 22 29 514 B hergestellt wird und Phosphor und Stickstoff im Verhältnis 2 zu 1 enthält, in 1,2,3-Tri chlorpropan eingesetzt wird.

Als Produkt wird ein farbloses, klares Öl mit einer Viskosi tät von 45 mm²/s der durchschnittlichen Formel Me₃Si(OSiMe₂)_13,5[OSiMeH)_36,5OSiMe₃ erhalten. Das ²⁹Si-NMR- Spektrum zeigt, daß Dimethylsiloxy- und Methylhydrogensilo xy-Einheiten nicht statistisch verteilt sind. Die Hälfte der Dimethylsiloxy-Einheiten ist noch von zwei Dimethylsiloxy- Einheiten umgeben.

Beispiel 3

In einem Schneckenreaktor werden kontinuierlich 1500 kg/h α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan mit einer Viskosität von ca. 120 mm²s^-1 und 500 ml/h einer 0,5 Gew.-%igen Lösung des nach Beispiel 2 hergestellten Gemisches aus HO-PCl₂=N- PCl₂=N-PCl₂O (5%) und HO-PCl₂=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O (95%) in Ethylacetat dosiert. Die Temperatur im Reaktor beträgt 160°C, der Druck 6 kPa. Nach einer mittleren Verweilzeit von ca. 2 Minuten wird der Katalysator durch kontinuierliche Zugabe von 10 ml/h Triisononylamin desaktiviert. Als Produkt wird ein α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan mit einer Viskosi tät von ca. 350 000 mm²s^-1 erhalten, welches glasklar, farb- und geruchlos ist.

Vergleichsbeispiel 2

In einem Schneckenreaktor werden kontinuierlich 1500 kg/h α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan mit einer Viskosität von ca. 120 mm²s^-1 und 450 ml/h einer gemäß der bereits zitier ten DE 39 03 137 A hergestellten 1%igen Lösung eines sauer stofffreien Phosphornitrilchlorids, das gemäß der bereits zitierten DE 22 29 514 B durch Umsetzung von 2 Mol Phosphor pentachlorid mit 1 Mol Ammoniumchlorid hergestellt wird, in 0, 04 Gew.-% Ammoniumlaurylsulfat enthaltendem Ethylacetat dosiert. Die Temperatur im Reaktor beträgt 160°C, der Druck 6 kPa. Nach einer mittleren Verweilzeit von ca. 2 Minuten wird der Katalysator durch kontinuierliche Zugabe von 20 ml/h Triisononylamin desaktiviert. Als Produkt wird ein α,ω- Dihydroxypolydimethylsiloxan mit einer Viskosität von ca. 350 000 mm²s^-1 erhalten, welches glasklar, farb- und geruch los ist.

Beispiel 4

In einem Kolben mit Gasauslaß werden bei Raumtemperatur 3,6 g (0,2 mol) entionisiertes Wasser unter Rühren zu einer Dis persion von 86,3 g (0,1 mol) Phosphazen C in 100 ml Toluol getropft. Die Geschwindigkeit der Wasserzugabe wird dabei so eingestellt, daß die Temperatur der Mischung infolge der exothermen Reaktion nicht über 40°C steigt. Die Reaktion ist beendet, wenn kein HCl-Gas mehr entweicht. Bei 40°C und 200 Pa werden die flüchtigen Bestandteile entfernt. Zurück bleibt eine gelbbraune Flüssigkeit. Ausbeute: 57,1 g eines Gemisches aus PCl₃=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O (15%) und PCl₃=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O (85%).

In einen Schneckenkneter werden kontinuierlich 600 kg/h eines α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxans mit einer Viskosität von ca. 120 mm²s^-1, 500 ml/h einer Katalysatorlösung, die 1,5 Gew.-% des oben hergestellten Phophazengemisches aus PCl₃=N(-PCl₂=N)₂-PCl₂O und PCl₃=N(-PCl₂=N)₃-PCl₂O) in Toluol enthält, sowie 80 kg/h eines α,ω-Bis(vinyldimethylsi loxy)polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 180 mm²/s eingespeist. Die Temperatur im Reaktor beträgt 160°C, der Druck weniger als 500 Pa. Nach einer mittleren Verweilzeit von ca. 3 Minuten wird der Katalysator durch kontinuierliche Zugabe von 300 ml/h 1,2-Divinyl-1,1,2,2-tetramethyldisilazan desaktiviert. Als Produkt wird ein α,ω-Bis(vinyldimethylsi loxy)polydimethyl-siloxan mit einer Viskosität von ca. 20 000 mm²s^-1 erhalten.

Claims

1. Verfahren zum Kondensieren und/oder Äquilibrieren von Organosiliciumverbindungen in Gegenwart von sauerstoff haltigen Phosphazenen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den sauerstoffhaltigen Phosphazenen um sauerstoffhaltige Chlorphosphazene der allgemeinen Formel Y-PCl₂=N(-PCl₂=N)_n-PCl₂Owobei
Y Chloratom oder Hydroxylgruppe bedeutet und
n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 8 bedeutet,
und/oder deren Kondensationsprodukte handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sauerstoffhaltige Chlor phosphazene in Mengen von 0,1 bis 1000 Gew.-ppm (Ge wichtsteilen je Million Gewichtsteilen), bezogen auf das Gesamtgewicht der zu kondensierenden und/oder zu äquili brierenden Organosiliciumverbindungen, eingesetzt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Phosphazene im Gemisch mit halogenfreiem organischen Lösungsmittel eingesetzt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es bei 50 bis 200°C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Druck unter halb von 80 kPa durchgeführt wird.