DE4323188A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PolyorganosiloxanenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Poly
organosiloxanen in Gegenwart eines Silicium, Phosphor, Stick
stoff, Sauerstoff und Chlor enthaltenden Katalysators, welcher
ein Umsetzungsprodukt von Phosphornitrilchlorid mit α,ω-Dichlor
polyorganosiloxan darstellt. Die erhaltenen Polyorganosiloxane
sind Ausgangsprodukte für verschiedene Siliconkautschukprodukte.
Phosphornitrilchloride enthaltende Zusammensetzungen für die
Polykondensation/Polymerisation von oligomeren Polyorganosiloxa
nen sind bekannt (DE-AS 12 79 019, US-PS 3 839 388). Als Lö
sungsmittel werden z. B. Benzol, Toluol, Petrolether, Halogenkoh
lenwasserstoffe, Ether und Ketone vorgeschlagen (US-PS 3 652 711).
Ausgezeichnete Lösungsmittel für katalytisch aktive Phos
phornitrilchloride sind Halogenkohlenwasserstoffe, wie z. B. Me
thylenchlorid (US-PS 3 839 388), damit hergestellte Lösungen be
halten ihre katalytische Aktivität über einen langen Zeitraum.
Der Einsatz von Methylenchlorid sollte jedoch, ebenso wie der
anderer Chlorkohlenwasserstoffe, auf Grund seiner Toxizität ver
mieden werden.
Da die Phosphornitrilchloride nur stark verdünnt eingesetzt
werden, sind ihre Lösungen besonders anfällig gegen Verunreini
gungen in den eingesetzten Lösungsmitteln bzw. gegen Hydrolyse,
z. B. durch den Wassergehalt der Luft. Deshalb weisen derartige
Lösungen oft nur eine geringe Lagerstabilität sowie eine zeit
lich begrenzte Aktivität auf.
Lösungsmittel wie Ether, Ketone und Ester, die nicht vollständig
inert gegenüber den Phosphornitrilchloriden sind, führen zu
einer Desaktivierung des Katalysators unter Dunkelfärbung der
gesamten Lösung.
Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile wurde vorgeschlagen,
Phosphornitrilchloride mit einem Gemisch cyclischer Dimethylsi
loxane umzusetzen (JP-A 01 004 528, DE 37 25 377). Hier ist es
jedoch nur möglich, dünnflüssige und damit dosierbare Produkte
zu erhalten, wenn der Gehalt an Phosphornitrilchorid gegenüber
dem Polyorganosiloxan relativ hoch ist; zusätzlich nimmt die
Aktivität des Katalysators bei einem Phosphor-Silicium-Verhält
nis kleiner 0,2 stark ab. Weiterhin sind diese Zusammensetzungen
stark feuchtigkeitsempfindlich.
Als eine andere Möglichkeit zur Herstellung von stabilen Kataly
satorlösungen wird im EP 381 204 die Verwendung von Tensiden
oder Kronenethern als Lösungsvermittler, z. B. zu Essigsäure
ethylester als Lösungsmittel, beschrieben. Dieses Verfahren ist
auf Grund der mehrstufigen Herstellung der Katalysatorlösung
aufwendig. Bei starker Verdünnung (<10-%ig) wird der Katalysator
inaktiv. Außerdem können die eingesetzten Tenside bzw. Kronenet
her, im Gegensatz zu den sonst üblichen Lösungsmitteln, während
der Polykondensation der Siloxanoligomeren nicht entfernt werden
und stören bei der Weiterverarbeitung des Polymers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Katalysator
aufzufinden, der für die Herstellung von Polyorganosiloxanen
hoch effektiv, in beliebigen, vorrangig niedrigen Konzentratio
nen herstellbar sowie weitgehend ökologisch und physiologisch
unbedenklich ist. Weiterhin soll der erfindungsgemäße Katalysa
tor homogen sein und muß eine hohe Stabilität bezüglich Aktivi
tät und Viskosität aufweisen.
Erfindungsgemäß stellt der Silizium, Phosphor, Stickstoff,
Sauerstoff und Chlor enthaltende Katalysator ein Umsetzungs
produkt von Phosphornitrilchlorid mit einem α,ω-Dichlorpolysilo
xan der allgemeinen Formel
C(SiR₂O)mSiR₂Cl (I),
worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät
tigte oder ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1
bis 6 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet und m Werte
von 1 bis 50 000 annimmt, dar.
Vorzugsweise liegt im erfindungsgemäßen Katalysator ein Gew.-
Verhältnis von Phosphor zu Silicium von 2.10-1 bis zu 1.10-5 vor.
Es ist möglich, bis zu 70 Gew.-% des α,ω-Dichlorpolysiloxans
durch ein α,ω-Bis-(Triorganosiloxy)polysiloxan der allgemeinen
Formel
R₃Si(OSiR₂)pOSiR₃ (III),
oder bis zu 40 Gew.-%
durch cyclische Polysiloxane der allgemeinen Formel
(R₂SiO)m (IV)
worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät
tigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Koh
lenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet, p Werte von 0 bis
20 000 und m Werte von 3 bis 8 annimmt, zu substituieren. Im
α,ω-Bis-(Triorganosiloxy)polysiloxan der allgemeinen Formel
(III) können dabei bis zu 90 Gew.-% cyclische Polysiloxane der
allgemeinen Formel (IV) enthalten sein.
Weiterhin können im α,ω-Dichlorpolysiloxan bis zu 20 Gew.-%
Dimethyldichlorsilan enthalten sein. Hierbei ist es ebenfalls
möglich, bis zu 90 Gew.-% des α,ω-Dichlorpolysiloxans durch α,ω-
Bis-(Triorganosiloxy)polysiloxan der allgemeinen Formel (III),
wobei darin bis zu 95 Gew.-% cyclische Polysiloxane der all
gemeinen Formel (IV) enthalten sein können, oder durch bis zu 90
Gew.-% cyclische Polysiloxane der allgemeinen Formel (IV) zu
substituieren.
Der erfindungsgemäße Katalysator ist hervorragend geeignet für
Kondensations- und/oder Äquilibrierungsreaktionen bei der Umset
zung von Polyorganosiloxanen, die Silanolgruppen aufweisen,
miteinander oder mit Polyorganosiloxanen, die Triorganosiloxy
endgruppen aufweisen. Er wird vorzugsweise in Mengen von 0,05
bis 100 Gew.-ppm, bezogen auf den Gehalt an Phosphor und das Ge
wicht der jeweils eingesetzten Menge Polyorganosiloxan, einge
setzt.
Als Polyorganosiloxane, welche Silanolgruppen aufweisen, werden
vorzugsweise α,ω-Dihydroxypolyorganosiloxane der allgemeinen
Formel HO(SiR₂O)mH und als Polyorganosiloxane, welche Triorga
nosiloxygruppen aufweisen, vorzugsweise α,ω-Trimethylsiloxypoly
organosiloxane der allgemeinen Formel R(R₂SiO)SiR₃ eingesetzt,
worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät
tigte und/oder ungesättigte; einwertige Kohlenwasserstoff
reste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet.
Als α,ω-Dichlorpolysiloxan der allgemeinen Formel (I) werden
bevorzugt α,ω-Dichlorpolydimethylsiloxane einer Viskosität von
10 bis 1000 mPa·s eingesetzt. Die Herstellung der α,ω-Dichlorpo
lysiloxane ist dem Fachmann bekannt. So ist es z. B. möglich,
Dimethyldichlorsilan mit Octamethylcyclotetrasiloxan im Gew.-
Verhältnis 1 : 20 in Gegenwart eines sauren Kationenaustausches
umzusetzen.
Als Diorganodichlorsilane werden üblicherweise die durch Umset
zung von Siliciummetall mit Methylchlorid gewonnenen Produkte
eingesetzt.
Die cyclischen Siloxane werden z. B. hergestellt durch alkali
sche Depolymerisation von bei der Hydrolyse von Diorganodichlor
silanen entstehenden Produkte. Sie bestehen zum überwiegenden
Teil aus Octaorganocyclotetrasiloxan (D₄). Vorteilhafterweise
wird das erhaltene Gemisch eingesetzt. Es ist jedoch auch mög
lich, spezielle Cyclosiloxane zu verwenden.
Das eingesetzte Phosphornitrilchlorid besteht im wesentlichen
aus Verbindungen bzw. Gemischen dieser Verbindungen der all
gemeinen Formel
[Cl₃PN(PCl₂N)xPCl₃]⁺*[PyCl5y+1]⁻,
worin x eine ganze
Zahl größer/gleich 0 und y 0 oder 1 bedeutet. Es kann beispiels
weise erhalten werden durch Reaktion von 2 Mol Phosphorpenta
chlorid mit 1 Mol Ammoniumchlorid gem. US 3 839 388.
Das Phosphornitrilchlorid kann sowohl als reiner Feststoff als
auch in Lösung, z. B. in Methylenchlorid gelöst, eingesetzt
werden, wobei jedoch bei Verwendung einer Lösung das Lösungs
mittel nach der Umsetzung entfernt werden sollte. Zur weiteren
Verdünnung können problemlos Polyorganosiloxane mit Trimethylsi
loxyendgruppen verwendet werden.
Nach der Kondensation und/oder Äquilibrierung in Gegenwart des
erfindungsgemäßen Katalysators kann das erhaltene Polyorgano
siloxan, das vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 2.10-1
bis 10⁵ Pa·s aufweist, neutralisiert bzw. stabilisiert werden.
Dafür können u. a. Verbindungen mit Epoxygruppen, n-Butyllithium
oder Amine verwendet werden.
Beispielsweise kann dem erhaltenen Polyorganosiloxan nach Er
reichen der Zielviskosität ein Amin der allgemeinen Formel
R′nNH3-n (III),
worin R′ gleiche oder verschiedene, gesättigte Kohlenwasser
stoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und/oder R₃Si-Gruppen
bedeuten, worin R gleiche oder verschiedene, gesättigte oder
ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
bedeuten und n Werte zwischen 1 und 3 annimmt, vorzugsweise in
Mengen von 0,005 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
eingesetzten Menge an Polyorganosiloxan, zugemischt werden.
Bevorzugt kommen dabei Trialkylamin, wie z. B. Triisooctylamin,
oder Hexaorganodisilazan, wie z. B. Hexamethyldisilazan oder
Tetramethyl-divinyl-disilazan, zum Einsatz.
Der erfindungsgemäße Katalysator weist auch bei geringem Phos
phorgehalt eine sehr hohe Aktivität auf und ist hinsichtlich
Aktivität und Viskosität lagerstabil. Auf Grund des niedrigen
Phosphorgehaltes ist eine problemlose Dosierung auch bei ggf.
erforderlichen geringen Katalysatorkonzentrationen möglich. An
der Dosierstelle treten keinerlei Mischprobleme auf.
In 20 g einer 10-gew.-%igen Lösung von Phosphornitrilchlorid in
Methylenchlorid wurden unter Chlorwasserstoffentwicklung 180 g
α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan einer Viskosität von 50 mPa·s
bei 25°C zugetropft, das entsprach einem Gew.-Verhältnis von
Phosphor zu Silicium von 7,8.10-3. Die Viskosität stieg auf 3000
mPa·s an, das Produkt trübte sich. Innerhalb von drei Stunden
stieg die Viskosität so stark an, daß das Produkt nicht mehr
verwendbar war.
In 20 g einer 10-gew.-%igen Lösung von Phosphornitrilchlorid in
Methylenchlorid wurden 180 g α,ω-Dichlorpolydimethylsiloxan
einer Viskosität von 15 mPa·s bei 25°C zugetropft (Gew.-Verhält
nis Phosphor zu Silicium: 7,8.10-3). Anschließend wurde enthal
tenes Methylenchlorid destillativ entfernt. Der erhaltene Kata
lysator wies eine Viskosität von 50 mPa·s auf. Viskosität und
Aktivität waren länger als 6 Monate konstant.
Analog Beispiel 2, nur enthielt das α,ω-Dichlorpolydimethylsilo
xan 10 Gew.-% Dimethyldichlorsilan. Das Gew.-Verhältnis Phosphor
zu Silicium betrug 8.10-3. Der erhaltene Katalysator wies eine
Viskosität von 50 mPa·s aus, diese blieb, ebenso wie die Aktivi
tät, über einen Zeitraum von mehr als 6 Monaten stabil.
Der gemäß Beispiel 3 hergestellte Katalysator wurde mit gleichen
Gew.-Teilen α,ω-Trimethylsiloxypolydimethylsiloxan einer Visko
sität von 100 mPa·s vermischt (Gew.-Verhältnis Phosphor zu Sili
cium: 4.10-3). Das erhaltene Methylpolysiloxan wies eine Viskosi
tät von 110 mPa·s auf und war länger als 6 Monate hinsichtlich
Aktivität und Viskosität stabil.
2 g reines Phosphornitrilchlorid wurden mit 180 g α,ω-Dichlorpo
lysiloxan einer Viskosität von 50 mPa·s bei 25°C bis zum Errei
chen der Homogenität erwärmt. Der erhaltene Katalysator wies
eine Viskosität von 200 mPa·s auf und war länger als 6 Monate
hinsichtlich Aktivität und Viskosität stabil.
In einem 350-ml-Sulfierkolben, ausgestattet mit Dissolverrührer,
Innenthermometer und Destillationsaufsatz, wurden 150 g eines
α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxanes einer Viskosität von 160 mPa·s
bei 25°C unter Rühren auf 100°C erwärmt. Nach Zugabe von
150 µl des gemäß Beispiel 2 hergestellten Katalysators wurde der
Druck im Reaktionsgefäß auf 100 mbar abgesenkt. Nach 5 min,
gemessen vom Zeitpunkt der Katalysatorzugabe an, wurde das
Reaktionsgefäß belüftet. Anschließend wurden innerhalb von 5 min
6 µl Triisooctylamin eingemischt.
Das so erhaltene α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan wies eine
Viskosität bei 25°C von 145 Pa·s auf.
In einem 350-ml-Sulfierkolben, ausgestattet mit Dissolverrührer,
Innenthermometer und Destillationsaufsatz, wurden 150 g einer
Mischung aus 98 Gew.-% eines α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxanes
einer Viskosität von 160 mPa·s bei 25°C und 2 Gew.-% eines
α,ω-Bis(Trimethylsiloxy)polydimethylsiloxanes mit 4,76 Gew.-%
Trimethylsiloxy-Einheiten unter Rühren auf 100°C erwärmt. Nach
Zugabe von 1,2 ml des gemäß Beispiel 2 hergestellten Katalysa
tors wurde der Druck im Reaktionsgefäß auf 20 mbar abgesenkt.
Nach 30 min, gemessen vom Zeitpunkt der Katalysatorzugabe an,
wurde das Reaktionsgefäß belüftet. Anschließend wurden 20 µl
Hexamethyldisilazan eingemischt.
Das so erhaltene α,ω-Bis(Trimethylsi1oxy)polydimethylsiloxan
wies eine Viskosität bei 25°C von 36 700 mPa·s und einen IR-
spektroskopisch ermittelten Gehalt an siliziumgebundenen
Hydroxylgruppen von 35 ppm auf.
Es wurde analog Beispiel 6 verfahren, mit dem Unterschied, daß
der gemäß Beispiel 3 hergestellte Katalysator zum Einsatz kam
und zum Schluß 8 µl Triisooctylamin eingemischt wurden.
Das so erhaltene α,ω-Dihydroxypo1ydimethylsiloxan wies eine
Viskosität bei 25°C von 190 Pa·s auf.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanen durch
Umsetzung von Polyorganosiloxanen, die Silanolgruppen aufweisen,
miteinander oder mit Polyorganosiloxanen, die Triorganosiloxy
endgruppen aufweisen, in Gegenwart eines Katalysators, dadurch
gekennzeichnet,
daß der Katalysator ein Umsetzungsprodukt von Phosphornitril chlorid mit einem α,ω-Dichlorpolysiloxan der allgemeinen Formel Cl(SiR₂O)mSiR₂Cl (I),worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät tigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Koh lenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet und m Werte von 1 bis 50 000 annimmt, darstellt.
daß der Katalysator ein Umsetzungsprodukt von Phosphornitril chlorid mit einem α,ω-Dichlorpolysiloxan der allgemeinen Formel Cl(SiR₂O)mSiR₂Cl (I),worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät tigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Koh lenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet und m Werte von 1 bis 50 000 annimmt, darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß im
Katalysator ein Gew.-Verhältnis von Phosphor zu Silicium von
2.10-1 bis zu 1.10-3 vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bis zu 70 Gew.-% des α,ω-Dichlorpolysiloxans durch α,ω-Bis-
(Triorganosiloxy)polysiloxan der allgemeinen Formel
R₃Si(OSiR₂)pOSiR₃ (III),worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät
tigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Koh
lenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet und p Werte von 0 bis
20 000 annimmt, substituiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu
90 Gew.-% des α,ω-Bis-(Triorganosiloxy)polysiloxans durch cycli
sche Polysiloxane der allgemeinen Formel
(R₂SiO)m (IV)worin R unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, gesät
tigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Koh
lenstoffatomen oder Wasserstoff bedeutet und m Werte von 3 bis
8 annimmt, substituiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bis zu 40 Gew.-% des α,ω-Dichlorpolysiloxans durch cyclische
Polysiloxane der allgemeinen Formel (IV) substituiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das α,ω-Dichlorpolysiloxan bis zu 20 Gew.-% Dimethyldichlorsilan
enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu
90 Gew.-% des bis zu 20 Gew.-% enthaltenden α,ω-Dichlorpolysilo
xans durch α,ω-Bis-(Triorganosiloxy)polysiloxan der allgemeinen
Formel (III) substituiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu
95 Gew.-% des α,ω-Bis-(Triorganosiloxy)polysiloxans durch cycli
sche Polysiloxane der allgemeinen Formel (IV) substituiert
werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu
90 Gew.-% des bis zu 20 Gew.-% enthaltenden α,ω-Dichlorpolysilo
xans durch cyclische Polysiloxane der allgemeinen Formel (IV)
substituiert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Katalysator, bezogen auf das Gewicht der jeweils eingesetzten
Menge an Polyorganosiloxanen, in Mengen von 0,05 bis 100 Gew.
ppm, bezogen auf den Gehalt an Phosphor, eingesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934323188 DE4323188A1 (de) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934323188 DE4323188A1 (de) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4323188A1 true DE4323188A1 (de) | 1995-01-12 |
Family
ID=6492535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934323188 Withdrawn DE4323188A1 (de) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4323188A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2298429A (en) * | 1995-03-02 | 1996-09-04 | Gen Electric | Silicone equilibration catalyst |
EP0909779A1 (de) * | 1997-10-15 | 1999-04-21 | Dow Corning S.A. | Verfahren zur Herstellung mit substituierten Silethylengruppen teilweise endblockierter Polydiorganosiloxane |
-
1993
- 1993-07-10 DE DE19934323188 patent/DE4323188A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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