DE922370C - OEle fuer Hochvakuum-Diffusionspumpen - Google Patents

Description

• Öle für Hochvakuum-Diffus,ionspumpen Gegenstand der Erfindung sind als Öle für Hochvakuum-Diffusionspumpen verwendbare Organosiloxane, die bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur von Hochvakuum-Diffusionspumpen meist flüssig sind und bei Temperaturen zwischen 250 bis 5oo° bei Atmosphärendruck sieden. Manche dieser Organosiloxane können jedoch bei Zimmertemperatur auch fest sein; Organosiloxane, die bei Zimmertemperatur flüssig sind, werden aber bevorzugt.
• Die verwendeten Organosiloxane weisen eine Zusammensetzung in den Grenzen der Formel (CH3)2-15(C6H5)o-4S12-701-6 auf, wobei die Kohlenwasserstoffreste, und zwar je Si-Atom 1,6 bis 3, vorzugsweise 2 bis 3 Reste, unmittelbar an die mittels Sauerstoff miteinander verbundenen Si-Atome gebunden sind. Von besonderer Bedeutung sind Verbindungen, deren Formel engere Grenzen aufweist, ,z. B. (CH3)4-10(C6H5)2-4512-6O1-5. Es wurde gefunden, daB solche flüssigen Organosiloxane besonders wertvolle Eigenschaften als Öle für Hochvakuum-Diffusions- und Kondensationspumpen besitzen. Auf Grund ihres sehr niedrigen Dampfdruckes sind sie in der Lage, ein sehr hohes Vakuum zu erzeugen. Gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff sind sie selbst bei hohen Temperaturen praktisch inert. Außerdem sind sie im Gegensatz zu den bisher viel verwendeten Ölen auf Basis organischer Ester gegenüber thermischer Zersetzung außerordentlich widerstandsfähig. Bei der Verwendung der beanspruchten Öle in Diffusions-Hochvakuumpumpen kann man einen Druckausgleich bei Temperaturen von z5o bis 2oo° und selbst darüber eine Abkühlung der Pumpe herstellen. Eine mit den beanspruchten Ölen beschickte Pumpe kann also in diskontinuierlichem Betrieb arbeiten, ohne dadurch dem Öl oder der Pumpe zu schaden. Die Verwendung der neuen Öld'_für Diffusions-Hochvakuumpumpen erfordert zudem keine Spezialausrüstung oder besonderen Betriebsbedingungen; sie können in jeder Hochvakuum-Diffusionspumpe gebraucht werden.
• Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Siloxanöle erfolgt nach bekannten Arbeitsverfahren beispielsweise in der Weise, daß man Silane, die ein öder zwei völlig hydrolysierbare Gruppen, insbesondere Halogenatome oder Alkoxyreste, enthalten und die außerdem am Si-Atom durch Phenyl- und Methyl-oder nur durch Methylgruppen substituiert sind, hydrolysiert, kondensiert und die erhaltenen Öle. durch fraktionierte Destillation reinigt, wobei 'im Hochvakuum solche Fraktionen herausgeschnitten werden, die bei Atmosphärendruck oberhalb 50° flüssig sind und zwischen 25o und 500° sieden.
• Beispiele für hydrolysierbare Organosilane, die für die Herstellung der Öle verwendet werden können, sind Dichlordimethylsilan, Äthoxytrimethylsilan, Dichlormethylphenylsilan und Äthoxymethyldiphenylsilan. Bei dem Verfahren zur Herstellung der Organosiloxane wird Wasser zu den hydrolysierbaren Organosilanen in größerer Menge zugegeben, als erforderlich ist, um die hydrolysierbaren Gruppen völlig zu entfernen. Die Hydrolyse kann in Gegenwart von organischen' Lösungsmitteln durchgeführt werden. Katalysatoren, z. B. geringe Mengen von Mineralsäuren oder Alkalien, können ebenfalls anwesend sein. Sobald die Zugabe des Wassers beendet ist, kann das Reaktionsprodukt unter Rühren bis auf Rückflußtemperatur erhitzt und' auf dieser Temperatur so lange gehalten werden, bis alle hydrolysierbaren Reste der Ausgangsstoffe entfernt sind. Wie bereits bekannt ist, tritt gleichzeitig eine Kondensation der Hydrolysierungsprodukte ein, und es entsteht ein nicht mit Wasser mischbares Öl. Beispiel i 6ooo g 85°/oiges reines Methylphenyldichlorsilan, das einen geringen Anteil von Phenyltrichlorsilan enthält, werden mit 1934 g Diäthoxydimethylsilan und. 1073 g Äthoxytrimethylsilan gemischt. Unter Rühren werden dieser Mischung 965o g Wasser zugesetzt. Zur völligen Entfernung der hydrolysierbaren Gruppen wird das Reaktionsgemisch unter Rühren 2 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Nachdem die Mischung sich. in zwei Schichten getrennt hat, wird die nicht mit Wasser mischbare Schicht, die ein. fast farbloses Öl darstellt, mehrere Male mit Wasser gewaschen, um die letzten Spuren Säure zu entfernen. Dieses Öl wird bei i bis 2 nun Hg bis zu Temperaturen zwischen 250 und 27o° destilliert: Dabei. werden 3o b4s 35 % Öl als Destillat gewonnen. Bei der nachfolgenden Redestillation erhält man das Produkt A; das bei o,2 mm Hg bei 16o°, und das Produkt B, das bei o,2 mm Hg bei igo° übergeht. Die beiden Fraktionen stellen etwa 2o bis 25 °/o des Ausgangsöles dar. Das Produkt A hat eine Zusammensetzung, die der Formel (CH3)lo(CIHs)aSie04 entspricht. Es ist eine wasserklare Flüssigkeit mit einer Viskosität von 27 cSt bei 25°, einer Refraktionszahl von 1,5o62 bei 2o°, einem Siedebereich von 400 bis 41o° und einem Stockpunkt von etwa - 40°. Offensichtlich besteht dieses Produkt -aus einer Mischung von Polymeren, die die eben genannte durchschnittliche Zusammensetzung besitzen. Erhitzt man dieses Öl unter Rückfluß auf 400° bei Atmosphärendruck während 25 Stunden, so treten nur ganz geringfügige Änderungen in den Eigenschaften ein. Dieses Öl wurde zur Prüfung auf seine Eignung als Hochvakuumpumpenöl in Glas-und Metalldiffusionspumpen, die bisher mit Ölen auf Basis organischer Ester betrieben wurden, erprobt. Nach dreimonatigem ununterbrochenem Betrieb waren keine- Anzeichen einer Änderung der physikalischen Eigenschaften des Öls festzustellen. Bei den Versuchen war es nicht notwendig, nach einiger Zeit niedrigsiedende Zersetzungsprodukte zu entfernen. DasmitdiesemÖl erreichteVakuumbetrug 8 X 1o-7 mm Hg. Nach Umschalten auf Atmosphärendruck bei etwa. i85° waren weniger als 2o Minuten erforderlich, um bei erneutem Evakuieren das obige Vakuum wieder zu erreichen.
• Die andere Fraktion B hat eine durchschnittliche molekulare Zusammensetzung von (CH3)7(CsHS)3Si505 und ist eine wasserklare Flüssigkeit mit einer Viskosität von 6o cSt bei 25°, einer Refraktionszahl von 1,5171 bei 2o°, einem Siedebereich von 43o bis 44o° bei Atmosphärendruck und einem Stockpunkt von etwa - 35'.
• Dieses Öl wurde im kontinuierlichen Betrieb mehr als iooo Stunden in einer Diffusionsvakuumpumpe aus -Glas erprobt. Am Ende dieser Versuchszeit konnte keine Änderung der physikalischen Eigenschaften des Öls festgestellt werden. Das mit diesem Öl erhaltene Vakuum betrug 2 X 1o-7 mm Hg.
• In gleicher Weise können auch Siloxanöle vorteilhaft als Öle für Hochvakuum-Diffusionspumpen verwendet werden, die folgendermaßen hergestellt werden - Beispiel 2 Eine Mischung von 12 kg Methylphenyldichlorsilan, C H3 C, H5 Si 02, 3,5 kg Diäthoxydimethylsilan, (C H3) 2 S1 (O C2 H5)2, und 2,8 kg Äthoxytrimethylsilan wird 'mit 7,561 Toluol verdünnt und durch Zugabe von 7,56 1 Wasser während 4 Stunden hydrolysiert. Die mit Wasser nicht mischbare Schicht wird mehrmals mit Wasser gewaschen und dann auf eine Temperatur von 15o° erhitzt, um Wasser und Lösungsmittel zu entfernen. Bei einer Destillationstemperatur bis 32o° bei 2 bis 3 mm Hg werden 7,25 kg Destillat erhalten. Der Rückstand beträgt 2,13 kg. Die fraktionierte Destillation ergibt folgende Öle

  Ausbeute Viskosität Refraktionszahl

  Fraktion in o A Siedepunkt in OC in cst - bei 2o°

  ,- A 20,1 i2ö/o,i mm Hg- 32o bis 33o/76o mm . . . . . . . . . . 1o,8 1,4805

  B 37,5 155/005 mm Hg 38o bis 400/76o mm . . . . . . . . . 31,0 1,5076

  35,5 i95/o,o8 nun-- Hg 42o bis 440/76o mm .......... 5g,5- i,5i8o

  Beispiel 3 Eine Mischung von 24,6 kg Methylphenyldichlorsilan, C H3 C6 H5 Si C12 (o,28 Mol), 9 kg Diäthoxydimethylsilan, (C H3) 2 S' (O C2 H5) 2 (0,13M01), und 7 kg Äthoxytrimethylsilan, (C H3)3 S'0 C2 H5 (o,13 Mol), wird mit 15 1 Toluol verdünnt und während 4 Stunden durch Zugabe von 15 1 Wasser hydrolysiert. Die mit dem Wasser nicht mischbare Schicht wird mehrmals mit Wasser gewaschen und dann bei 2 bis 3 mm Hg bis 32o° destilliert. Man erhält 16,5 kg Destillat und 4,5 kg hochsiedenden Rückstand. Das Destillat wird fraktioniert destilliert, wobei man die folgenden Fraktionen erhält

  Ausbeute Viskosität Refraktionszahl

  Fraktion in % Siedepunkt in OC

  in cSt bei 20°

  A 21,0 115 bis 12o/o,1 mm Hg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12,3 1,4819

  B 43,2 15o bis 16o/o,1 mm Hg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28,8 1,5072

  C 28,7 oberhalb 19o/o,i mm Hg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48,0 1,3100

  Beispiel 4 Dimethyltetraphenyldisiloxan, (C H3)2 (C,Hs)4Si20, stellt ein niedrigmolekulares Organosiloxanpolymerisat dar, das bei gewöhnlicher Temperatur kristallin ist. Es kann durch Hydrolyse in der Wärme von Äthoxymethyldiphenylsilan, C H3 (C6 H5)2 Si O C2 H5, hergestellt werden. Dimethyltetraphenyldisiloxan schmilzt etwa bei 5o° und hat einen Siedepunkt von 17o° bei o,2 bis 0,3 mm Hg. Gegenüber Luft ist es bis wenigstens 25o° stabil.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verwendung von oberhalb 5o° flüssigen und zwischen 25o bis 500° siedenden Organosiloxanölen der durchschnittlichen Formel (CH,),-" (C6 H5)0-4 s12-7 0l-61 vorzugsweise (CH3)4_lo(C,He)2-4Si2-601-"welche im Molekül 2 bis 15 mittels Sauerstoff miteinander verbundene Si-Atome und je Si-Atom 1,6 bis 3, vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenwasserstoffreste auf-«-eisen, als Öle für Hochvakuum-Diffusionspumpen.