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Verfahren zur Herstellung von neuen wasserabstoßenden Siliciumverbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer wasserabstoßender
Silicititnverbindungen. Das erfitidungsgeniiiße Verfahren besteht in der Hydrolyse
eines organisch substituierten Halogensilans oder eines Getnisclies organisch substituierter
Halogensilane in Gegenwart von wasserfreiem, fein verteiltem Siliciunioxyd, (las
durch Verbrennung einer Siliciumverbindung entstanden war, und in der Abscheidting
des erhaltenen Produktes, (las in fester, pastöser oder kretniger Fortn anfällt,
von den unerwünschten Nebenprodukten.
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Das Verfahren ist leicht durchzuführen. Es genügt, die Mischung aus
Halogensilan und Siliciunioxyd der Einwirkung eines Ilydrolysemittels zu unterwerfen,
und zwar im allgemeinen bei gewöhnlicher oder schwach erhöhter Temperatur. Fach
beendeter Reaktion werden die Hydrolyseprodukte, welche mit dem Siliciumoxyd innig
vermischt sind, am einfachsten durch Dekantierung vom Überschuß des Hydrolysierungsmittels
abgeschieden, in welchem sie unlöslich sind. Die Nebenprodukte, wie z. B. die gebildeten
Halogenwasserstoffsäuren, die leicht flüchtigen Produkte usw., werden anschließend
durch irgendein geeignetes Mittel, z. B. Verdampfen, Waschen, Neutralisation usw.,
entfernt, wobei man sich insbesondere eines mechanischen Mittels, wie Kneten, bedient,
was die Behandlung erleichtert.
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Besonders wertvolle wasserabstoßende Produkte werden durch die Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens auf solche Halogensilane erhalten, welche unter
normalen Hydrolysebedingungen in Abwesenheit von Siliciumoxyd flüssige
Siloxane
ergeben, und insbesondere solche Halogensilane, in deren Molekül 1,7 bis 2,3 organische
Substituenten, '%lethyl, Äthyl, Benzyl, im Mittel je Siliciumatom enthalten sind,
d. h. disubstituierte Halogensilane, welche von monosubstituierten oder trisubstituierten
Derivaten begleitet sein können. Auf Grund seines geringen Kohlenstoffgehalts, welche
eine um so geringere Brennbarkeit verursacht, ist ein dimethyliertes Halogensilan
besonders für die Erzielung von wasserabstoßenden Produkten, welche sich erst bei
hoher Temperatur unter der Einwirkung von Wärme oder elektrischen Funken entzünden,
geeignet. Das besonders leicht zugängliche Dimethyldichlorsilan stellt ein bevorzugtes
Ausgangsmaterial dar.
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Die Konsistenz der aus diesen disubstituierten Halogensilanen erhaltenen
Produkte variiert je nach der im Endprodukt vorhandenen Menge an Siliciumoxyd, und
dasselbe ist um so konsistenter, je mehr Siliciumoxyd es enthält. So besitzen z.
B. die wasserabstoßenden Produkte, welche am Ende des Herstellungsprozesses 15 bis
250/0 wasserfreies Siliciumoxyd enthalten, die Konsistenz von Vaseline, während
Mengen von 5 bis io% Siliciumoxyd zu flüssigen Produkten führen und man mit größeren
Mengen, z. B. 4o bis 6o%, zähe und selbst harte Massen erhält.
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Die Endprodukte sind entweder als solche technisch verwendbar, oder
sie stellen Ausgangsmaterialien für andere Umwandlungen dar.
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Als direkt verwendbare Produkte kann man z. B. die wasserabstoßenden
Produkte von fettähnlicher Konsistenz erwähnen, welche aus reinem oder rohem Dimethyldichlorsilan
hergestellt und zum Schutz vor Feuchtigkeit von elektrischen Verbindungsstücken
oder Leitungen, elektrischen Drähten oder Teilen einer elektrischen Apparatur, bestimmt
sind. Es seien auch solche erwähnt, welche große Mengen von Siliciumoxyd, ungefähr
40 bis 6o%, enthalten und die zähe bis harte Massen bilden und z. B. als Kitte für
Verbindungen verwendbar sind. Schließlich seien auch in dieser Gruppe die Produkte
auf der Basis von Dibenzyldichlorsilan mit einem hohen Gehalt an Siliciumoxvd erwähnt,
welche man verschiedenen plastischen Materialien. Celluloseacetat, Polyvinylacetal
usw., einverleiben kann. Schließlich seien als Zwischenprodukte jene erwähnt, welche
durch Hydrolyse von reinem Dimethyldichlorsilan in Gegenwart einer großen Menge,
5o% oder mehr, durch Verbrennung gewonnenen Siliciumoxyds erhalten wurden und welche
Massen darstellen, die sich durch geeignete Behandlung in plastische Produkte, z.
B. unter der Einwirkung von Wärme in elastische Produkte, umwandeln lassen.
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Die folgenden Beispiele zeigen die praktische Anwendung der Erfindung,
ohne sie zu beschränken. Beispiel i Man gibt zu 37 Gewichtsteilen fein verteiltem
Siliciumoxyd, das aus der Verbrennung von Siliciumchlorid stammt, 322 Teile Diinethyldichlorsilan,
das durch Reaktion von 2,1 Mol Methylmagnesiumchlorid auf i Mol Siliciumtetrachlorid
erhalten wurde. Das Siliciumoxyd wird durch diese Behandlung wasserabstoßend gemacht.
Man gibt dann zu der wasserfreien Masse nach und nach unter Mischen 14o Teile Wasser,
was anfänglich eine Chlorwasserstoffentwicklung hervorruft, die durch die Hydrolyse
des Chlorsilans verursacht wird. Zum Schluß bleiben ein stark saures Wasser und
ein ziemlich flüssiger Krem übrig. Nach dem Absetzenlassen wird dieses Wasser durch
Dekantieren entfernt. Das zurückbleibende kremige Produkt, ungefähr 214 Teile, wird
dann in einem Vakuum von einigen Millimetern auf i5o° oder besser auf 25o° erhitzt,
um es von restlichem saurem Wasser und unter diesen Bedingungen flüchtigen Produkten
zu befreien.
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Die getrocknete Masse hat das Aussehen einer Paste oder eines ziemlich
festen Gels, welche sich durch Kneten in ein homogenes wasserabstoßendes Produkt
umwandelt, das das Aussehen von. Vaseline hat und diesen Zustand auch beim Lagern
beibehält. Dieses Produkt eignet sich gut zum Schutz von elektrischen Verbindungen
gegen Feuchtigkeit. Es kann in organischen Lösungsmitteln, z. B. Kohlenwasserstoffen,
unter Bildung stabiler kolloidaler Lösungen dispergiert werden. Bei spie12 Man arbeitet
wie im Beispiel i angegeben, jedoch wird die Masse nach der Hydrolyse drei Tage
stehengelassen. Nach dieser Zeit wird das saure Wasser von der Masse abgetrennt
und dieselbe gewaschen, indem man sie mit einem Gemisch aus Wasser und Methylalkohol,
der ein Fünftel seines Volumens an Ammoniak enthält, verknetet. Dann wäscht man
zweimal mit Wasser und trocknet durch fortschreitendes Erhitzen auf 25o° im Vakuum.
Es bleibt ein noch festeres Gel als im Beispiel i übrig, das sich durch Kneten nach
und nach verflüssigt und schließlich ein wasserabstoßendes Produkt vom Aussehen
von Vaseline ergibt. Dieses Produkt eignet sich gut zum Schutz elektrischer Leiter
gegen Feuchtigkeit. Wird dasselbe auf sie aufgetragen, so wandelt sich dieses sehr
thixotrope Produkt in ein zusammenhängendes und fest anhaftendes Gel um, das den
Staub weniger festhält als ein nicht thixotropes Produkt.
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Zu diesem Beispiel sei bemerkt, daß das verwendete Dimethyldichlorsilan
unter denselben Bedingungen in Abwesenheit von Siliciumoxyd Siloxane ergibt, deren
nicht flüchtiger Anteil bei 25o° unter 3 mm weniger als 50% der Siloxane beträgt,
welche man theoretisch erhalten kann (als (CH3]3 S'0 berechnet), während dieser
Anteil in Gegenwart von wasserabstoßend gemachtem Siliciumoxyd mehr als 7501o beträgt.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung und den Beispielen insbesondere
die Verwendung von disubstituierten Halogensilanen als Ausgangsmaterialien angeführt
ist, soll erwähnt sein, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf Halogensitane mit
einer
beliebigen Anzahl von organischen Substituenten angewendet werden kann.