JPH01223129A - 成形されたポリマーの網状化されていてもよいオルガノシロキサン‐アンモニウム化合物、その製法、これからなるイオン交換体、及び溶液から金属陰イオンを除去する方法 - Google Patents

成形されたポリマーの網状化されていてもよいオルガノシロキサン‐アンモニウム化合物、その製法、これからなるイオン交換体、及び溶液から金属陰イオンを除去する方法

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JPH01223129A
JPH01223129A JP1003885A JP388589A JPH01223129A JP H01223129 A JPH01223129 A JP H01223129A JP 1003885 A JP1003885 A JP 1003885A JP 388589 A JP388589 A JP 388589A JP H01223129 A JPH01223129 A JP H01223129A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の対象は、従来公知のオルガノシロキサン−アン
モニウム化合物に比べて、巨視的に球状であることによ
り処理並びに使用上有利である球状のポリマーオルガノ
シロキサン−アンモニウム化合物に間する。同時に新規
生成物をその都度の使用にとって理想的な大きさで製造
し得るだけではなく、適当な物理的特性をも付加して製
造することのできる方法を目的とする、更にこの成形さ
れたオルガノシロキサン−アンモニウム化合物を使用す
る方法に関する。
従来の技術 西ドイツ国特許第3120195号明細書には、例えば
強塩基性イオン交換体、吸着剤、触媒担体、作用物質担
体として一般的に又は不均質系相転移触媒として使用す
ることのできる、ポリマーのオルガノシロキサン−アン
モニウム化合物が記載されている。これらの不溶性アン
モニウム系は、例えば「ウルマンズ・エンチクロベディ
・デア・テヒニツシェン・ケミ−」 (旧トmanns
 Enzyklop!Idie der techni
schen Che+*ie)、第4版、第13巻、第
279頁に記載されているような、有機ポリマーをベー
スとする比較可能の系に比べて、−層高い熱的、機械的
及び化学的安定性及びその物理的性質において優れた利
点を有しており、またその構造は圧力、温度及び環境の
ような外部要因によってはほとんど影響を受けない。
いわゆる担体固着によって、すなわち適当なアンモニウ
ム基を無機担体に結合させることによって得られ、従っ
て基本的には無機マトリックスをも使用できる不溶性の
アンモニウム化合物に比べて、オルガノシロキサン−ア
ンモニウム化合物は特にアンモニウム基容量が一層大き
いという利点を有する(西ドイツ国特許出願公開第24
33409号明細書参照)。
このオルガノポリシロキサンのマトリックスは、例えば
珪素、チタン、ジルコニウム及びアンモニウムのいわゆ
る架橋基を組込むことによってアンモニウム基の密度を
制御するか又はその間隙率を左右することので°きる方
法により、種々の使用分野でのそれぞれの要求に適合さ
せることができる。すなわちこの生成物は化学的にもま
た物理的にも極めて広範に変えることができる。使用技
術上の観点からその若干の欠点はこれまで該生成物が多
くの技術使用分野で必要とされる球状としてではなく、
片状又は粉末状でしか得ることができなかったことであ
る。
発明が解決しようとする課題 従って本発明の課題は、この不溶性オルガノシロキサン
−アンモニウム化合物を球状に変えることにあるが、そ
の際同時に所望の物理的特性が確保されることは保証さ
れなければならない。
課題を解決するための手段 本発明の対象は、−最大: [式中R1及びR2は同−又は異なっていてよく、−最
大: の基を表し、この場合式(I)中の窒素原子は基R5を
介して式(II)中の珪素原子と結合し、R5は炭素原
子数1〜lOのアルキレン基、炭素原子数5〜8のシク
ロアルキレン基又は一般式=(式中nは1〜6の数であ
りかつ窒素位のメチレン基の数を表し、mは0〜6であ
る)の単位を表し、また珪素原子に結合された酸素原子
の遊離原子価は珪酸骨格の場合と同様式(II)の他の
基の珪素原子によって及び/又は網状化可能の橋状構成
単位: 又は (Mは珪素原子、チタン原子又はジルコニウム原子であ
り、Roは炭素原子数1〜5の線状又は分枝アルキル基
である)の1個又は数個の金属原子で飽和されており、
一般式(「)の基からの珪素原子対橋状構成単位中の金
属原子の比は1:0〜1:lOであり、 R3はR1又はR2と同じであるか又は水素、炭素原子
数1〜20の線状又は分枝アルキル基、5〜8個の炭素
原子からなるシクロアルキル基又はベンジル基であり、 R4は水素、炭素原子数1〜20の線状又は分枝アルキ
ル基又は5〜8個の炭素原子からなるシクロアルキル基
、ペンシル基、アリル基、10パルギル基、クロルエチ
ル基、ヒドロキシエチル基、クロルプロピル基であり、 またXはハロゲン、次亜塩素酸、硫酸、硫酸水素、亜硝
酸、硝酸、燐酸、燐酸二水素、燐酸水素、炭酸、炭酸水
素、ヒドロキシ、塩素酸、過塩素酸、クロム酸、重クロ
ム酸、シアン、シアン酸、ロダン、硫黄、硫化水素、セ
レン、テルル、ホウ酸、メタホウ酸、アジド、テトラフ
ルオロホウ酸、テトラフェニルホウ酸、ヘキサフルオル
燐酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、トリフルオル
酢酸、トリクロル酢酸又は安息香酸の群から選択される
Xの原子価が1〜3の陰イオンである]の単位からなる
珪酸様の基本骨格を有する、成形されたポリマーの綱状
化されていてもよいオルガノシロキサン−アンモニウム
化合物において、この化合物が直径0.01〜3 、0
 am、比表面積O〜1000w?/g、化量隙率O〜
5、MI/g、嵩密度50〜1000g#並びに容量に
対する乾燥骨50〜750g/jQの巨視的に球状の粒
子であることを特徴とする、成形されたポリマーのオル
ガノシロキサン−アンモニウム化合物である。この生成
物は巨視的規模で直径0.01〜3.0■■、有利には
0.1〜2.5■、比表面積O〜1000♂/g、有利
には0〜700♂/g、比問隙率0〜5.Oid/g、
有利にはO〜3.0d1g、嵩密度50〜1000g/
jl 、有利には100〜900g/f及び容量に対す
る乾燥骨50〜750g/J 、有利には100〜70
0g/fの球状粒子からなる。
容量に対する乾燥骨とはドイツ工業規格(DI N )
  54408に定義されている。これは湿性生成物l
l中の乾燥骨含有量を示し、一般にイオン交換体を特性
表示するのに使用される。この容量に対する乾燥骨から
、理論重量を介して実地における使用にとって重要な理
論容量を算出することができる。
R5は線状又は分枝状アルキレン基であってよく、これ
により物質的に著しく異なった最終生成物が生じること
はない。
本発明によるポリマーのオルガノシロキサン−アンモニ
ウム化合物の単位に関する代表的な例は次のものである
: [(HsC)zN(CHaSiOs7z)zドC1″″
((HsC)N((CIIz)tosioizals)
 ” OH−[IN(CH2CH2SiOsz2)sド
N03′″。
R1、R2及びR’sが同じものを表す式(I)の、成
形されたポリマーのアンモニウム化合物は熱安定性及び
化学的攻撃(特に塩基による)に対する不活性度の一点
からまた不溶性に関して特に有利である0本発明の有利
な一実施態様によればR1、R2及びHsは同一であり
 li4はメチル基゛であり、Xは塩素イオン、臭素イ
オン、沃素イオンである。
出発物質の有用性及び成形されたポリマーのアンモニウ
ム化合物の物質的特性に関して特に有利であるのは、式
: %式% のポリマー単位から構成されている化合物である。
本発明の特に重要な対象は成形されたオルガノシロキサ
ン−アンモニウム化合物を製造するための方法手段であ
る。基本的な方法は同日付けで出願された西ドイツ国特
許出願第3800563.8号明細書の調製技術により
得られる、成形されたポリマーの球状オルガノシロキサ
ンアミン化合物を第4級化することである。この本発明
方法は詳細には、−最大: [式中R6及びR)は同−又は異なっていてよく、−最
大: %式%() (R%は式(II)におけると同じものを表し、R9は
炭素原子数1〜5の線状又は分枝アルキル基を表す)の
基を表し、 R8はR6及びR?と同じであるか又は水素、炭素原子
数1〜lOの線状又は分枝アルキル基、5〜8個の炭素
原子からなるシクロアルキル基又はベンジル基を表す]
の第2又は第3アミノシランを、場合によっては一般式
: %式% [式中Mは珪素原子、チタン原子又はジルコニウム原子
であり、Roは炭素原子数1〜5の線状又は分枝アルキ
ル基であり、−最大(It/)の基からの珪素原子対架
橋剤中の金属原子の比は1:0〜1:lOである]の架
橋剤1種又は数種を加えた後、十分に水と混ざるがアミ
ノオルガノシラン及び架橋剤を溶解する常用の溶剤に溶
かし、この溶液に攪拌下に、少なくとも完全に加水分解
しかつ縮合するのに十分な量の水を加え、反応混合物を
更に攪拌しながら室温から200℃までの範囲内の一定
の温度で、ゲル化開始時又はその後1時間まではアミノ
オルガノシラン(III)及び場合によっては架橋剤の
合計量に対して10〜2000重量%、有利には50〜
500重量%の、十分に水不溶性であるがゲル化した反
応混合物は溶解する常用の溶剤を有するような条件で、
ゲル化させ、均質化し、粘性の均質物に直ちに又は1時
間以内に、場合によっては元の調整温度を高めながら、
アミノオルガノシラン及び場合によって架橋剤の合計量
に対して10〜2000重量%、有利には50〜100
0重量%の水を加え、この時点でシロキサンを含む有機
相を液状の2相系に分散させ、球状で生じる固体物質を
室温ないし200℃でこれにとって十分な反応時間を置
いた後液相から分離し、次いで場合によっては抽出し、
室温〜250℃で場合によっては保護ガス下に又は真空
中で乾燥させ、150〜300℃の温度で1〜100時
間熱処理し、及び/又は分級し、こうして得られる一般
式: [式中R@、 R2及びR1は式(I)におけると同じ
ものを表す]の成形されたポリマーのオルガノシロキサ
ンアミンを化学量論的量の、有利には過剰量の a)  1〜20個の炭素原子からなる線状又は分枝ア
ルキルハロゲン化物、5〜8個の炭素原子からなるシク
ロアルキルハロゲン化物又はベンジルハロゲン化物(ハ
ロゲン基は塩素原子、臭素原子又は沃素原子である)と
か又は b) 無機又は有機プロトン酸と。
場合によっては環状又は開鎖状エーテル、クロル炭化水
素化合物、脂肪族又は芳香族ニトロ化合物、脂肪族又は
芳香族ニトリル、開鎖状又は環状脂肪族炭化水素、非置
換又はアルキル基で置換された芳香族化合物、炭素原子
数1〜12の線状又は分枝アルコール、炭素原子数3〜
8の対称又は非対称ケトン、若しくはジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド又は水の群から選択される
溶剤又は溶解助剤の存在で、室温から250℃までの温
度でまた、その都度の温度で反応混合物の各成分の部分
圧の合計に相当する圧力で、数分から数日にわたって反
応させ、生じた成形されたポリマーのオルガノシロキサ
ン−アンモニウム生成物から場合によってはまず気体成
分を除去し、次いで慣用の後処理法により液相を分離し
、上記溶剤の1種でか又は水で洗浄するか又は抽出し、
場合によっては溶剤中で高めた温度で処理し、溶剤から
分離した生成物を常圧で、真空下に又は保護ガス下に部
分的にか又は完全に、室温から250℃までの温度で1
〜60時間乾燥させ、100〜300℃で100時間ま
での時間にわたって熱処理し、分級するが、この慣用の
後処理の順序は可変であることより成る。
優れた変法は、1〜20個の炭素原子からなる線状又は
分枝アルキルハロゲン化物、5〜8個の炭素原子からな
るシクロアルキルハロゲン化物又はベンジルハロゲン化
物(ハロゲン基は塩素原子、臭素原子又は沃素原子であ
る)を有する式(V)の成形されたポリマーアミンを乾
燥することなく、溶剤で湿った状態でその形成後直ちに
第4級化することから成る。
この変法は1)類の第4級化剤を用いて第4級化する際
に有利に使用される0式(V)のアミンをプロトン酸(
b)類の第4級化剤)と反応させる場合には予め乾燥処
理することも可能である。
a)類の第4級化剤を使用する場合、式(V)のアミン
を式(I)のアンモニウム化合物に完全に変えるには、
基本的には化学量論的量で十分である。
しかし第4級化反応をより迅速に実施するには第4級化
剤を過剰に使用することが好ましい、この過剰量は任意
に選択することができ、極端な場合には第4級化剤を溶
剤として使用することもできる。しかし基本的には第4
級化速度にとってハロゲン基の選択も重要である。すな
わち周知の通りこの反応速度はCl−1Br″″、■−
の順序で早くなる。
b)類に属するプロトン酸の使用に関しても同様のこと
がいえるが、これは基本的には暑)類の試薬よりも急速
に反応する。
1)類の第4級化剤を用いて第4級化反応を実施するに
あたって使用される上記溶剤の群のうち有利なものは、
前駆体すなわち成形された式(V)のオルガノシロキサ
ンアミンを製造する際はすでに存在していたものである
この技術に即した観点から炭素原子数1〜lOの線状又
は分枝アルコール又はトルオール、o−1m−1p−キ
シロール又はそれらの混合物のような溶剤を例外的に使
用する。これは特に式(V)のオルガノシロキサンアミ
ンを溶剤で湿った状態で第4級化する場合に該当する。
球状のポリマーオルガノシロキサンアミンを無機又は有
機プロトン酸でプロトン化する場合(この場合オルガノ
シロキサンアミンは溶剤で湿った状態でもまた乾燥した
状態でも使用することができる)、基本的には同様に溶
剤の使用を省くことができる。しかし溶剤を使用する場
合には、これを酸の特殊な性質を考慮して選択すべきで
ある。この溶剤が容易に入手できる室温で液状の酸であ
る限り、これは純粋な物質として使用することが好まし
い、また水及び、炭素原子数1〜10の線状又は分枝ア
ルコール中の溶液として使用することもできる。
a)類の第4級化剤を使用する場合、有利な第4級化温
度は室温以上であることが好ましい。
それというのも高められた温度は通常の第4級化の場0
台と同様反応速度を著しく早めるからである0反応温度
の上昇は低沸点の第4級化剤の場合、常圧を越える圧力
上昇を伴う、第4級化剤の種類、第4級化温度及び時間
との間には、立体的に一層広がっているアルキル−、シ
クロアルキル−又はベンジル−ハロゲン化物の場合には
、より高い反応温度及びより長い反応時間を使用すべき
であるという、基本的な関係が鳥る。
同様のことは第4級化剤プロトン酸についてもいえ、こ
の場合この試薬は一般に室温で既(こ急速かつ完全に鎮
静化する。
反応完了後における気体成分の除去は、例えば塩化メチ
ルのような室温で気体である第4級化剤を使用した場合
又はより高い第4級化温度で気体副生成物を少量生じる
場合に必要となる液相からの第4級化生成物の分離は、
デカンテーション、濾過、遠心分離又は吸引濾過のよう
な慣用の技術によって行うことができる。
本発明方法の優れた変法は、気体成分及び液相を除去し
たがなお湿っている第4級化生成物を抽出前に、場合に
よってはハロゲン化水素酸で酸性化されている、第4級
化のために提案された溶剤の1種中で、200℃までの
温度で100時間以内に温度処理することよりなる。こ
の処理によって球状オルガノシロキサンアミンの機械的
特性は一層改良することができる。
次の屹燥処理前に行う生成された生成物の洗浄及び抽出
処理は、第4級化に際して高沸点の溶剤(これは後の乾
燥処理では除去することができない)を使用するか又は
この溶剤がなお溶剤で湿っている成形されたアミンによ
って反応混合物中に導入される場合に、効果的である。
乾燥後の熱処理は、成形されたオルガノシロキサン−ア
ンモニウム化合物の機械的安定性を高めるのに有効であ
る。
優れた一変法によれば、形成された式(I)のオルガノ
シロキサン−アンモニウム化合物を第4級化の完了後乾
燥することなく、水又は他の溶剤で洗浄した後直ちに次
の使用に供給する、この場合第4級化の条件下に球状で
存在する生成物は、すでに乾燥処理を省略し得るほど固
化している。
成形されたポリマーアミンの直接第4級化によっては得
ることのできない、すべての成形されたポリマーアンモ
ニウム化合物、すなわち第4級窒素原子が完全にオルガ
ニル基で置換されておりまたXが式(I)による陰イオ
ンを表すが、ハロゲンイオンではない上記化合物は、直
接第4級化することによって得られた、未乾燥、乾燥及
び/又は熱処理されたポリマーオルガノシロキサン−ア
ンモニウム化合物を、陽イオン及び陰イオンに解離可能
の無機又は有機試薬と反応させて、静的又は動的イオン
交換原理により陰イオンを相互交換させることにより得
ることができる。
このイオン交換法は、すでに公知のイオン交換樹脂にお
いて静的又は動的原理により実施することができるよう
な中和の形でのイオン交換である。
イオン交換は少なくとも部分的に溶解した反応体を有す
る成形されたポリマーの出発アンモニウム化合物の揺動
懸濁液中で実施ることができる。この場合不溶性のポリ
マーアンモニウム化合物が水性懸濁液又は有利には有極
性の有機懸濁媒体中で、交換を実施する少なくとも部分
的に溶解した同じ反応成分と接触する。引続き成形され
た固体物質を分離し、場合によっては再度反応体の新鮮
な溶液と攪拌させる。この処理を、イオン交換が定量的
に完了するまでしばしば繰返す、引続き固体物質を、塩
を含まなくなるまで洗浄し、例えば濾過、遠心分離及び
/又はデカンテーションのような常用の技術で分離し、
洗浄し、室温又は250℃までの高めた温度で場合によ
っては真空を使用してか又は保護ガス雰囲気下に乾燥さ
せ、100〜300℃の温度で100時間以内に場合に
よっては保護ガス雰囲気下に又は真空中で熱処理し、引
続き種々異なる粒径に分級することが寸きる。上記処理
の各々は省くこともできまた他の順序で実施することも
できる。
動的原理により処理する場合、ポリマーの出発アンモニ
ウム化合物を、場合によっては移動していてもよい交換
体床として使用し、これを少なくとも部分的に溶解した
反応体の溶液と接触させる。この場合にも静的方法によ
り得られた生成物の場合とi様後処理を前記の範囲で行
うことができる。
交換体床として交換カラムを使用する場合には、成形さ
れたポリマーの出発生成物は、カラムの寸法との関連に
おいても決定される最小の粒径を有していなければなら
ない、交換が完了した後この場合にも塩を含まなくなる
まで洗浄し、次いで後処理するか又は更に交換処理を実
施することができる。
本発明による対象は、成形された球状のオルガノポリシ
ロキサン−アンモニウム化合物及び相応する製造法を提
供することにあるにもかかわらず、必要な場合には例外
的に、その特定の物理的特性を有する成形された生成物
を成形されていない微小な状態に変えることもできる。
これはもちろん湿った状態又は乾燥した形で粉砕する慣
用の技術により容易に行うことができ、この場合オルガ
ノポリシロキサン−アンモニウム化合物の化学的組成が
変わることはない。
この成形された生成物の最も重要な用途、すなわち万能
的に利用し得る陰イオン交換体としての用途は、成形さ
れたポリマーのアンモニウム化合物の陰イオン交換能に
基づくものであり、この場合上記の交換体は温度及び溶
剤に対して極めて安定なマトリックス、強固に固着され
かつ分離に対して安定なアンモニウム基、水性又は有機
媒体中での非膨潤性という各利点の他に更に使用技術上
の利点を有する。
この成形されたポリマーのアンモニウム化合物の他の用
途は、極めて希薄な状態で存在し得る金属陰イオンの交
換、すなわち結合にある。
金属陰イオンのこの結合はもちろん高値なものが好まし
く、常用の無機又は有機陰イオンの結合と同様に行われ
る。この特性は例えば、好ましくない金属を汚水から除
去するか又は有用な金属を著しく薄められた溶液から回
収するのに利用することができる。
成形されたポリマのオルガノシロキサン−アンモニウム
化合物の分解は空気中では200℃をはるかに越える温
度で初めてまた保護ガス雰囲気下では約400℃で生じ
る。
実施例 例  1 式: N[(CHi)sSi(OCalls)slsの
第3級アミノシラン200gをエタノール200−と、
半月状の攪拌板を有するKPG−攪拌器、還流冷却器及
び滴下ロートを備えた二重ジャケットの円筒状2J−ガ
ラス容器中で合した。還流温度に加熱した後、この溶液
に脱塩水70−を加え、次いで更に15分間還流下に攪
拌した。55℃に冷却し、ゲル化が始まるまでこの温度
を保った。ゲル化開始3分後に生しるゲルに50℃の温
かいキジロール400−を加えた。攪拌を600回転/
分に調整し、再び澄明な粘性溶液が生じた後50℃の温
かい脱塩水400−を加えた。水400−に予めポリエ
チレングリコール[モビオール(關oviol) 4−
9812gを溶かした。この2−相系を還流温度に加熱
し、更に2時間600回転/分で攪拌した。
次いでフラスコ内容物を冷却し、完全に球状で存在する
アミノシロキサンN[(CHa)ssiosz*]sを
液相から濾別し、2jl−鋼製オートクレープに移した
。キジロール250−を加えた後オートクレーブを密閉
し、圧力容器からこの内容物に塩化メチル100−を加
えた。徐々に攪拌しながらオートクレーブ内容物を13
0℃に加熱し、この温度で3時間攪拌した。引続き冷却
し、過剰の塩化メチルを蒸発させ、回収した。オートク
レーブから取り出した生成物懸濁液を濾過器に移し、固
体物質を濾別した0球状で存在する固体物質を水中に入
れ、合計2jlの水で洗浄した固体物質を空気中で室温
で乾燥させ、次いで粒径に応して分級した0合計して次
の組成:[(HsC)N(CH2CIhC)l*5iO
s/z)sドCt−の生成物112gが得られ、そのう
ちの98%が粒径0.3〜2.0■論であった。試料を
乾燥した結果、生成物は嵩密度750g/Jを有してい
た。水に入れた後いわゆる容量に対する乾燥分(DIN
 54408による) 590g/ Jが算出された。
生成物は比表面積85m”/g、間隙率0.4id/g
及びCI−含有量10.25%(理論値:  10.2
2%)を有してぃた。
例  2 式: N[(CHa)ssi(OCzHg)sls 1
00.4g 、 5i(ODaHs)499.6g及び
エタノール200−を、二重ジャケット、KPG−攪拌
器、還流冷却器及び滴下ロートを備えた円筒状21−ガ
ラス容器中で合した。水70−を加えた後、この溶液を
還流温度に加熱し、この温度で25分間攪拌した。 7
0℃に冷却した後このバッチをゲル化した。ゲル化開始
2分後に60℃の温かいドルオール375−を加え、攪
拌を700回転/分に調整した。混合物を加熱し、70
℃に達した除水375−を加えた。引続き還流下に45
分間攪拌し、次いで冷却し、懸濁液を濾過器に移した。
液相を濾別し、成形された生成物を21−1111オー
トクレーブに移した。ドルオール300−を加えた後オ
ートクレーブを密関し、圧力容器からこの内容物に塩化
メチル80−を加えた。徐々に攪拌しながらオートクレ
ーブ内容物を120℃に加熱し、この温度で5時間攪拌
した。引続き冷却し、過剰の塩化メチルを蒸発させた0
球状で存在する固体物質を液相から濾別し、乾燥槽に移
した。ここでNx−雰囲気下にまず80℃で4時間、1
00℃で4時間及び130℃で16時間乾燥し、引続き
同様にN2−雰囲気下に180℃で24時間熱処理した
。室温に冷却した後、固体物質をその粒径に応じて分級
した。得られた生成物合計して85.0gのうちの97
%が粒径0.1〜0.81を有していた。
CI−一含有量=6.8%(理論値:6.7%)比表面
積 :  456m”/ 1 間隙率  :  0.7−7g 嵩密度  : 45Gg/ 1 引続き式: %式% の単位からなる、成形されたポリマー生成物を、水蒸気
で飽和した空気を含むカラム中で48時間ガス処理し、
次いで水中に入れた。生成物は容量に対する乾燥分(D
IN 54408による) 370g/lを有していた
例  3 式: N[(C)Is)ssi(OCzHう)srsの
第3級アミノシラン100gを、まず例1におけると同
様にして反応させて、式: N[(CHi)ssios
zilsのポリマー単位からなる成形されたポリマーの
オルガノシロキサンアミンを製造した。実際にキジロー
ルで湿った球状の生成物を11−オートクレーブに移し
、キジロール20〇−並びにプロパルギルクロリド60
gを加えた。徐々に攪拌しながら懸濁液を130℃に加
熱し、この温度で5時間攪拌した0次いで冷却し、球状
で存在する固体物質を液相から濾別し、次いで100℃
で2時間及び150℃で22時間乾燥した0式: %式% のポリマー単位からなる生成物56.6gが得られた。
a!状物の95%が粒径0.3〜1.21を有していた
CI−含有量:  9.35%(理論値:9.6%)比
表面積 :  169m”/ g 化量隙率 :  0.5d/g 嵩密度  :  670g / J 湿った空気で48時間ガス処理した後、生成物を水中に
入れた。
容量に対する乾燥分(DIN 5440g) 580g
/ J 。
例  4 式: N[(CHi)sSi(OCzHs)slsの第
3級アミノシラン100gを、まず例1におけると同様
にして反応させて、式: N[(CHi)ssiOsz
zlsのポリマー単位からなる成形されたポリマーのオ
ルガノシロキサンアミンを製造した。実際にキジロール
で湿った球状の生成物を11−オートクレーブに移し、
キジロール13G−並びに2−クロルエタノール70g
を加えた。徐々に攪拌しながら懸濁液を130℃に加熱
し、この温度で3時間攪拌した0次いで冷却し、成形さ
れた物質を液相から濾別し、次いでエタノールで洗浄し
た後乾燥欄中に移した。僅かな真空下に80℃で4時間
及び130℃で20時間乾燥した後、粒径0.2〜1.
4gmを有する生成物55.6gが得られた。
CI−含有量、 CI−9,80%(理論値: 9.4
0%)比表面積 : ’ 211+a”/ g化量隙率
 :0.8d/g 嵩密度  : 690g/ J 湿った空気で48時間ガス処理した後、生成物を水中に
入れた。
容量に対する乾燥骨(DIN 5440g) 570g
/ jl 。
例  5 式: N[(Ch)ssi(OC2Hう)s lsの第
3級アミノシラン200gをまず例1におけると同様に
して反応させて、式: N[(C1曹z)ssiOsz
alsのポリマー単位からなる成形されたポリマーのオ
ルガノシロキサンアミンを製造した。アミノシランを2
4F−オートクレーブに移した後、キジロール25〇−
及びイソプロピルクロリド130−を加えた。
130℃で6時間反応させ、更に例4におけると同様に
して後処理した後、粒径0.3〜1.4冨璽の式: %式%] のポリマー単位からなるポリマー生成物105.3gが
得られた。
CI−一含有量: Cl−8,8%(理論値: 9.4
5%)比表面積 :  4618”7g 化量隙率 :  0.9d1g 嵩密度  : 4g1g/j1 容量に対する乾燥骨(DIN 5440g) 412g
/ f 。
例  6 式: HN[(C11*)ssi(OCa)Is)s1
2の第2級アミノシラン100g、エタノールlO〇−
及びオクタツール150−を、半月状の攪拌板を有する
KPG−攪拌器、還流冷却器及び滴下ロートを備えた二
重ジャケットの円筒状1g−ガラス容器中で合した。溶
液を還流温度に加熱し、沸騰熱で脱塩水15−を加えた
。15分間還流下に攪拌し、次いで混合物を35℃に冷
却した。ゲル化が始まった際直ちに混合物にオクタツー
ル150−を加えた、攪拌速度を500回転/分に調整
し、混合物を均質化した後脱塩水300−を加えた。引
続き還流温度に加熱し、この温度で1時間攪拌した。
冷却した後、球状で存在する式: HN[(CH2)s
si。
s/*]zのポリマー単位からなる固体物質を11−オ
ートクレーブに移し、オクチルクロリド200gを加え
、130℃で10時間攪拌した。引続き固体物質を液相
から濾別し、エタノールで洗浄し、次いで2%塩酸水溶
液(200+d)中で100℃で更に24時間熱処理し
、次いで80℃で4時間及び130℃で16時間乾燥さ
せた0粒径0.3〜1゜6mlの式: %式% のポリマー単位からなるポリマー生成物78.4gが得
られた。
CI−一含有量=9.5%(理論値: 10.1%)比
表面積 :  540m”7g 化量隙率 :  1.8ad/g 嵩密度  :380g/J 湿った空気で48時間ガス処理した後、生成物を水中に
入れた。
容量に対する乾燥骨(DIN 5440g) 180g
/ jl 。
例  7 式 :  HN((C112)tosi(OCIIs)
sls  100g、  Si(QC2Hg)477g
、エタノール50−111.025−及びヘキサノール
75−を攪拌容器中で合し、還流温度に加熱した。これ
をゲル化が始まるまで逆流させた(約2時間)、ゲル化
開始5分後このゲルに、予めモビオール1gを溶かした
70℃の温水150−を加えた。引続き還流下に600
回転/分で更に4間攪拌し、次いで冷却し、全反応混合
物を濾過器に移し、固体物質を液相から濾別し、エタノ
ールで洗浄した0球状で存在する固体物質を1j!−オ
ートクレーブに移し、エタノール15〇−及び塩化メチ
ル50−を加え、120℃で24時間攪拌した0例6に
おけると同様にして更に処理した後、粒径0.3〜2.
2■の、式:%式% のポリマー単位からなるポリマー生成物を103゜2g
が得られた。
CI−含有量=6.2%(理論値:6.4%)比表面積
 : 〈1謙”7g 化量隙率 : 測定不能 嵩密度  :  630g/ jl 。
例  8 式: N[(CHz)3Si(OCzlls)sls 
161−9g 、(H3C)25i(OC2Hs)a 
3g、1g、水70−をエタノール20〇−中で合した
0例2におけると同様にして15分間還流し、70℃で
ゲル化し、キジロール320−を加え、500回転/分
で還流下に45分間攪拌し、鋼製オートクレーブに移し
、沃化メチル(150g)で第4級化し、乾燥し、熱処
理した後、式:%式% のポリマー単位からなるポリマーのアンモニウム化合物
148.6gが得られた0粒径:98%が0.3〜1.
6mm  。
■−含有量:  20.6%(理論値: 21.6%)
比表面積 :<1■”7g 間隙率  :測定不能 嵩密度  : 650g/ jI。
湿った空気で48時間ガス処理した後、生成物を水中に
入れた。容量に対する乾燥骨: 490g/l。
例  9 、 CO。
■ IN[CHzCHCHsSl(OCsH〕)ski 1
00g、イソプロパツール13〇−及び水30−を円筒
状1jI−ガラス容器中で15分間還流下に攪拌し、次
いで70℃に冷却し、ゲル化が始まるまで更に徐々に攪
拌した。ゲル化開始後直ちに生じるゲルに2−エチル−
ヘキサノール250−1次%% テZr(QC4Hg)
4142.6g及び最後に水250−を加えた。攪拌を
500回転/分に調整した後、還流下に2時間攪拌し、
次いで冷却し、球状で存在する固体物質を濾別し、イソ
プロパツール各200−で2回抽出し、オートクレーブ
に移した。イソプロパツール40〇−及び塩化メチル5
0−を加えた後、130℃で5時間攪拌し、次いで冷却
し、球状で存在する生成物を直接水中に入れ、再度水で
抽出した0式: のポリマー単位からなる生成物97.8gが得られた。
粒径   :0.2〜1.8−一 (99%)CI−一
含有量:6.5%(理論値:6.7%)比表面積 : 
 2g6m”7g 止置隙率 :  0.7ad/g 嵩密度  :  562g / ji 容量に対する乾燥骨: 47Gg/ J 。
例  10 (J)−N[(CHi)ssi(OCHs)ski 2
00g、エタノール2〇−及び水70−を円筒状2澹−
ガラス容器中で少なくとも45分間還流下に攪拌した。
75℃に冷却した後バッチをゲル化し、ゲル化開始1分
後にまずジイソプロピルエーテル400d 、次いでT
i(OCsHy)4134.2g及び最後に水50G−
を加えた。引続き600回転/分で還流下に2時間撹拌
し、次いで冷却し、球状で存在する生成物を液相から濾
別し、次いでジイソプロピルエーテル400−を加えた
。徐々に攪拌しながらこの懸濁液に室温で8時間にわた
って、固体物質による吸収がもはや観察し得なくなるま
で塩化水素ガスを通した。引続きこの懸濁液を更に3時
間還流下に攪拌し、次いで冷却し、液相を濾別した、式
: %式% からなる球状で存在する固体物質を水で洗浄し、次いで
直接以後の処理に使用した。
粒径   :0.3〜2.4■■ C璽−含有量:8.9%(理論値=8.8%)比表面積
 :  513m”7g 止置隙率 :  1.2d/g 嵩密度  :470g/J 容量に対する乾燥骨: 360g/ J 。
例  11 メタノール200−で希釈した式: N[(CHz)s
Si(OCHs)sls 200gに沸騰熱でu、o 
60−を加え、直ちに50℃に冷却した。ゲル化開始3
0秒後に50℃の温かいデカノール500−を加えた。
混合物が完全に均質化した後まずAI(QC41b)s
 97.8gを、また数分後に50℃の温水500−を
加えた。攪拌を500回t/分に調整し、次いで還流温
度下に2時間攪拌した。その後冷却し、球状で存在する
固体物質を液相から濾別し、n−ブタノールで2回洗浄
し、最後にブタノール300−を加え、オートクレーブ
に移し、これに塩化メチル100 −を加えた。成形し
た固体物質を130℃で4時間攪拌し、例1Oにおける
と同様にして後処理した0式: %式% のポリマー単位からなる成形された生成物156.3g
が得られた。
粒径   :98%が0.1〜2.2關C1−−含有量
=8.7% 比表面積 :470−F/g 化量隙率 :  1.3d/g 嵩密度  :490g/l 容量に対する乾燥分: 370g/ j? 。
例  12 HN[CH+5i(OCa)Is)sli 200g、
エタノール2001m19及び水70−を円筒状21−
ガラス容器中でまず45分間還流下に攪拌した。70℃
に冷却した後バッチをゲル化し、ゲル化開始後直ちにオ
クタツール500−を、次いでC,Hツー5i(OC2
H5)379、Og及び最後に水500−を加えた。引
続き600回転/分で還流下に2時間攪拌し、次いで冷
却し、球状で存在する固体物質を濾別し、エタノール各
400−で3回抽出し、80℃で6時間、100℃で6
時間及び130℃で12時間窒素下に乾燥した。湿った
空気で48時間ガス処理した後、生成物を水中に入れ、
次いでカラムに移した。
引続きカラムに5%■CI−溶液1j1を1時間で加え
、その漬水2j1で後洗浄した0次いで式:のポリマー
単位からなる生成物を80℃で6時間また100℃で1
2時間乾燥した0粒径0.3〜1.4■■の生成物15
9.3gを得ることができた。
CI−一含有量=8.2% 比表面積 :961”7g 化量隙率 :  0.5+tll/g 嵩密度  :530g/J 容量に対する乾燥分: 490g/ jl 。
例  13 N((CHz)ssi(OCzlls)ls 161.
9g、 (CHshSi(OCaH,)、 19.05
g及び5i(OCiHs)426.1gから出発して、
例2におけると同様にして式: %式% の単位からなるポリマーのアンモニウム化合物108.
7gが得られた。
粒径分布 =0.3〜1.4■− CI−一含有量:8.5% 比表面積 :  310■”7g 化量隙率 :  0.62d/g 嵩密度  :  580g / J 容量に対する乾燥分= 480g/ jl 。
例  14 式: N[(CH2)3Si(OCaHs)slsの第
3級アミノシラン200gを、例1におけると同様にし
て反応させて、式:  N[(CHz)ssioszz
lsのアミノシロキサンを製造した。窒素雰囲気下に8
0℃で4時間乾燥し、1000℃で4時間乾燥し、13
0℃で16時間乾燥した後、生成物を48時間にわたっ
てカラム中で、水蒸気で飽和した空気でガス処理し、次
いで水中に入れた0次いでカラムに3%ICI水溶液1
1を1時間以内に加え、その漬水21で洗浄した。80
℃で4時間乾燥し、100℃で10時間乾燥した後、式
: %式% の生成物105.6gが得られた。
粒径   :0.3〜2.0■− C鳳−含有量:  10.6% 比表面積 :  152m”7g 化量隙率 :  0.6d/g 嵩密度  :  620g / J 容量に対する乾燥分: 500g/ J 。
例  15 例1により製造した成形されたオルガノシロキサン−ア
ンモニウム化合物50−をカラムに移し、2%アンモニ
ア溶液250−を30分以内に加えた。引続き水250
−で後洗浄し、洗浄液及び通過液を一緒に合した。これ
で測定されたCI−量は3.0g (理論値の99.6
%)であった、この時点で0■−の形で存在するイオン
交換体を再び1n−塩酸溶液100−と反応させること
により定量的にC1−形に移した。これは過剰の酸を逆
滴定することによって確認することができた。
例  16 例1に基ずき製造した、成形されたオルガノシロキサン
−アンモニウム化合物50−を、8%NaHCO3溶液
300−を用いて例14におけると同様にして完全に、
式: %式% のポリマー単位からなる生成物に移した。80℃で6時
間乾燥し、100℃で10時間乾燥した後、31.6g
が得られた。
例  17 例1により製造した成形されたオルガノシロキサン−ア
ンモニウム化合物50−をカラムに移した。引続きカラ
ムに1時間以内にクロム酸塩濃度10pp■の溶液1j
を加えた0次いで水20〇−で後洗浄し、全通過液から
クロム酸塩分析を行った。その結果クロム酸塩濃度は0
.1pp■よりも少なかった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) [式中R^1及びR^2は同一又は異なっていてよく、
    一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(II) の基を表し、この場合式( I )中の窒素原子は基R^
    5を介して式(II)中の珪素原子と結合し、R^5は炭
    素原子数1〜10のアルキレン基、炭素原子数5〜8の
    シクロアルキレン基又は一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中nは1〜6の数でありかつ窒素位のメチレン基の
    数を表し、mは0〜6である)の単位を表し、また珪素
    原子に結合された酸素原子の遊離原子価は珪酸骨格の場
    合と同様式(II)の他の基の珪素原子によって及び/又
    は網状化可能の橋状構成単位: ▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式
    、表等があります▼又は▲数式、化学式、表等がありま
    す▼ 又は ▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式
    、表等があります▼ (Mは珪素原子、チタン原子又はジルコニウム原子であ
    り、R’は炭素原子数1〜5の線状又は分枝アルキル基
    である)の1個又は数個の金属原子で飽和されており、
    一般式(II)の基からの珪素原子対橋状構成単位中の金
    属原子の比は1:0〜1:10であり、 R^3はR^1又はR^2と同じであるか又は水素、炭
    素原子数1〜20の線状又は分枝アルキル基、5〜8個
    の炭素原子からなるシクロアルキル基又はベンジル基で
    あり、 R^4は水素、炭素原子数1〜20の線状又は分枝アル
    キル基又は5〜8個の炭素原子からなるシクロアルキル
    基、ベンシル基、アリル基、プロパルギル基、クロルエ
    チル基、ヒドロキシエチル基、クロルプロピル基であり
    、 またXはハロゲン、次亜塩素酸、硫酸、硫酸水素、亜硝
    酸、硝酸、燐酸、燐酸二水素、燐酸水素、炭酸、炭酸水
    素、ヒドロキシ、塩素酸、過塩素酸、クロム酸、重クロ
    ム酸、シアン、シアン酸、ロダン、硫黄、硫化水素、セ
    レン、テルル、ホウ酸、メタホウ酸、アジド、テトラフ
    ルオロホウ酸、テトラフェニルホウ酸、ヘキサフルオル
    燐酸、キ酸、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、トリフルオル
    酢酸、トリクロル酢酸又は安息香酸の群から選択される
    xの原子価が1〜3の陰イオンである]の単位からなる
    珪酸様の基本骨格を有する、成形されたポリマーの網状
    化されていてもよいオルガノシロキサン−アンモニウム
    化合物において、この化合物が直径0.01〜3.0m
    m、比表面積0〜1000m^2/g、比間隙率0〜5
    .0ml/g、嵩密度50〜1000g/l並びに容量
    に対する乾燥分50〜750g/lの巨視的に球状の粒
    子であることを特徴とする、成形されたポリマーのオル
    ガノシロキサン−アンモニウム化合物。 2、R^5が線状又は分枝アルキレン基である、請求項
    1記載の成形されたポリマーのオルガノシロキサン−ア
    ンモニウム化合物。 3、R^1、R^2及びR^3が同一であり、R^4が
    メチル基であり、Xが塩素イオン、臭素イオン及び沃素
    イオンである、請求項1又は2記載の成形されたポリマ
    ーのオルガノシロキサン−アンモニウム化合物。 4、式: [(H_3C)N(CH_2CH_2CH_2SiO_
    3_/_2)_3]^+Cl^−の単位からなる、請求
    項1から3までのいずれか1項記載の成形されたポリマ
    ーのオルガノシロキサン−アンモニウム化合物。 5、一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(III) [式中R^6及びR^7は同一又は異なっていてよく、
    一般式: −R^5−Si(OR^9)_3(IV) (R^5は式(II)におけると同じものを表し、R^9
    は炭素原子数1〜5の線状又は分枝アルキル基を表す)
    の基を表し、 R^5はR^6及びR^7と同じであるか又は水素、炭
    素原子数1〜10の線状又は分枝アルキル基、5〜8個
    の炭素原子からなるシクロアルキル基又はベンジル基を
    表す]の第2又は第3アミノシランを、場合によっては
    一般式: M(OR)_2_−_4R’_0_−_2又はAl(O
    R)_2_−_3R’_0_−_1[式中Mは珪素原子
    、チタン原子又はジルコニウム原子であり、R’は炭素
    原子数1〜5の線状又は分枝アルキル基であり、一般式
    (IV)の基からの珪素原子対架橋剤中の金属原子の比は
    1:0〜1:10である]の架橋剤1種又は数種を加え
    た後、十分に水と混ざるがアミノオルガノシラン及び架
    橋剤を溶解する常用の溶剤に溶かし、この溶液に撹拌下
    に、少なくとも完全に加水分解しかつ縮合するのに十分
    な量の水を加え、反応混合物を更に撹拌しながら室温か
    ら200℃までの範囲内の一定の温度で、ゲル化開始時
    又はその後1時間まではアミノオルガノシラン(III)
    及び場合によっては架橋剤の合計量に対して10〜20
    00重量%の、十分に水不溶性であるがゲル化した反応
    混合物は溶解する常用の溶剤を有するような条件でゲル
    化させ、均質化し、粘性の均質物に直ちに又は1時間以
    内に、場合によっては元の調整温度を高めながら、アミ
    ノオルガノシラン及び場合によっては架橋剤の合計量に
    対して10〜2000重量%の水を加え、この時点でシ
    ロキサンを含む有機相を液状の2相系に分散させ、球状
    で生じる固体物質を室温ないし200℃でこれにとって
    十分な反応時間を置いた後液相から分離し、次いで場合
    によっては抽出し、室温〜250℃で場合によっては保
    護ガス下に又は真空中で乾燥させ、150〜300℃の
    温度で1〜100時間熱処理し、及び/又は分級し、こ
    うして得られる一般式:▲数式、化学式、表等がありま
    す▼(V) [式中R^1、R^2及びR^3は式( I )における
    と同じものを表す]の成形されたポリマーのオルガノシ
    ロキサンアミンを化学量論的量の a)1〜20個の炭素原子からなる線状又は分枝アルキ
    ルハロゲン化物、5〜8個の炭素原子からなるシクロア
    ルキルハロゲン化物又はベンジルハロゲン化物(ハロゲ
    ン基は塩素原子、臭素原子又は沃素原子である)とか又
    はb)無機又は有機プロトン酸と、 場合によっては環状又は開鎖状エーテル、クロル炭化水
    素化合物、脂肪族又は芳香族ニトロ化合物、脂肪族又は
    芳香族ニトリル、開鎖状又は環状脂肪族炭化水素、非置
    換又はアルキル基で置換された芳香族化合物、炭素原子
    数1〜12の線状又は分枝アルコール、炭素原子数3〜
    8の対称又は非対称ケトン、若しくはジメチルホルムア
    ミド、ジメチルスルホキシド又は水の群から選択される
    溶剤又は溶解助剤の存在で、室温から250℃までの温
    度でまた、その都度の温度で反応混合物の各成分の部分
    圧の合計に相当する圧力で、数分から数日にわたって反
    応させ、生じた成形されたポリマーのオルガノシロキサ
    ン−アンモニウム生成物から場合によってはまず気体成
    分を除去し、次いで慣用の後処理法により液相を分離し
    、上記溶剤の1種でか又は水で洗浄するか又は抽出し、
    場合によっては溶剤中で高めた温度で処理し、溶剤から
    分離した生成物を常圧で、真空下に又は保護ガス下に部
    分的にか又は完全に、室温から250℃までの温度で1
    〜60時間乾燥させ、100〜300℃で100時間ま
    での時間にわたって熱処理し、分級するが、この慣用の
    後処理の順序は可変であることを特徴とする請求項1か
    ら4までのいずれか1項記載の成形されたポリマーのオ
    ルガノシロキサン−アンモニウム化合物の製法。 6、1〜20個の炭素原子からなる線状又は分枝アルキ
    ルハロゲン化物、5〜8個の炭素原子からなるシクロア
    ルキルハロゲン化物又はベンジルハロゲン化物(ハロゲ
    ン基は塩素原子、臭素原子又は沃素原子である)を有す
    る式(V)の成形されたポリマーアミンを乾燥すること
    なく、溶剤で湿った状態でその形成後直ちに第4級化す
    る、請求項5記載の方法。 7、第4級化に際しての溶剤として、炭素原子数1〜1
    0の線状又は分枝アルコール、トルオール、o−、m−
    、p−キシロール又はこれらの混合物又は水を使用する
    、請求項5又は6記載の方法。 8、なお湿っている第4級化生成物を、場合によっては
    ハロゲン化水素酸で酸性化されている、第4級化に適し
    た溶剤中で、200℃までの温度で100時間以内で温
    度処理する、請求項5から7までのいずれか1項記載の
    方法。 9、場合によっては溶剤で湿っている浸漬された第4級
    化生成物を水又は先に使用したものとは異なる溶剤で抽
    出した後未乾燥状態で、使用に供する、請求項5から8
    までのいずれか1項記載の方法。 10、第4級窒素原子が完全にオルガニル基で置換され
    ておりまたXがハロゲンイオンである成形されたポリマ
    ーのオルガノシロキサン−アンモニウム化合物を、陽イ
    オン及び陰イオンに解離可能の無機又は有機試薬と反応
    させて、静的又は動的イオン交換原理により陰イオンを
    相互交換させ、その都度場合によっては液相を分離し、
    洗浄し、乾燥し、熱処理し及び/又は分級することより
    なる、第4級窒素原子が完全にオルガニル基で置換され
    ておりまたXが式( I )による陰イオンを表すがハロ
    ゲンイオンではない、請求項1又は2記載の成形された
    ポリマーのオルガノシロキサン−アンモニウム化合物の
    製法。 11、請求項1から4までのいずれか1項記載の成形さ
    れたポリマーのアンモニウム化合物を使用するイオン交
    換体。 12、請求項1から4までのいずれか1項記載の成形さ
    れたポリマーのアンモニウム化合物を使用する、溶液か
    ら金属陰イオンを除去する方法。
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