JPH11246664A - 触媒組成物 - Google Patents

触媒組成物

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JPH11246664A
JPH11246664A JP10367926A JP36792698A JPH11246664A JP H11246664 A JPH11246664 A JP H11246664A JP 10367926 A JP10367926 A JP 10367926A JP 36792698 A JP36792698 A JP 36792698A JP H11246664 A JPH11246664 A JP H11246664A
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JP
Japan
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pcl
catalyst
phosphonitrile
formula
compound
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JP10367926A
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English (en)
Inventor
Jean Habimana
ジーン・ハビマーナ
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Dow Silicones UK Ltd
Original Assignee
Dow Corning Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24Nitrogen compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/06Preparatory processes
    • C08G77/08Preparatory processes characterised by the catalysts used
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0201Oxygen-containing compounds
    • B01J31/0209Esters of carboxylic or carbonic acids
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境的によくない塩素化炭化水素の使用を排
除し、また慣用のキャリアを含む触媒組成物によって示
される活性と匹敵する活性を示す一方で、中和剤の存在
下において、更に熱安定性、透明さ及び臭いの低い生成
物を与えるオルガノポリシロキサンの調製に使用する触
媒組成物を提供する。 【解決手段】 触媒組成物がγ−ブチロラクトンキャリ
アとホスホニトリル触媒とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、触媒組成物、特
に、ホスホニトリル触媒含有組成物、このような組成物
の存在下におけるオルガノポリシロキサンの作製方法、
及びこのような触媒のためのキャリアとしてのγ−ブチ
ロラクトンの使用に関する。
【0002】
【従来の技術】特定のホスホニトリル化合物は、重合又
は共重合によるオルガノポリシロキサンの生成を触媒す
るための触媒として当業界で既知である。例えば、英国
特許明細書765744号は、式(PNCl)で表
される高分子塩化物の使用を開示しており、ここで式中
nは、少なくとも3の整数、最も好ましくは3から6で
あり、液体オルガノシロキサンの重合のための好ましい
ホスホニトリルハライドは、1.9から2.1の、各ケイ
素原子に結合する有機基の平均置換度を有する。この重
合反応は、シリコーンゴムの製造での使用のためのオル
ガノシロキサンの生成に特に有用であると記載されてい
る。英国特許明細書910513号は、安定化高粘性オ
ルガノポリシロキサン油の作製方法での使用のためのホ
スホニトリルハライド触媒を開示している。この方法
は、ヒドロキシ末端化ジオルガノポリシロキサン及びト
リオルガノシリル末端封止ジオルガノポリシロキサンと
触媒との流体混合物を調製し、その後、この混合物を室
温で気流に接触させ、それから混合物の粘度が安定する
まで、100から200℃の温度で気流に接触させるこ
とを含む。
【0003】米国特許第3,549,680号は、転位反応にお
けるホスホニトリルハライド触媒の使用を開示してお
り、例えば、分子当たりケイ素に結合する少なくとも1
つのハロゲン原子を含むオルガノハロゲンシロキサン化
合物と、100,000mm/s未満の粘度を有する
ハロゲン置換物を含まないオルガノシロキサンが、ホス
ホニトリルハライド触媒と混合される、オルガノハロゲ
ノケイ素化合物の作製方法を開示している。欧州特許明
細書第319978号は、各末端ユニットにケイ素結合ヒドロ
キシ基を含むジオルガノポリシロキサンの作製方法にお
ける使用のためのクロロホスホニトリル触媒を開示して
おり、この方法では、環状ジオルガノポリシロキサン及
び/又はジオルガノクロロシラン加水分解生成物が、ジ
オルガノクロロシランと反応し、その後、水又は水性溶
液によって処理され、低沸点置換物及び水性相が除去さ
れる。最近では、英国特許明細書第2,252,969A号は、オ
ルガノポリシロキサンの重合のための触媒としてホスホ
ニトリルハライド付加物を開示しており、この付加物
は、カチオン性ホスホニトリル部分と、ルイス酸から誘
導されたアニオン性部分とを有しており、また英国特許
明細書第2,252,975号は、これらの触媒を用いたオルガ
ノポリシロキサンの作製方法を開示している。米国特許
第5,380,902号は、酸素含有ホスファゼン(phosphazene)
触媒を用いた有機ケイ素化合物の濃縮及び/又は平衡化
方法を開示しており、米国特許第5,424,385号は、この
ような反応のための触媒として有機ケイ素基を含有する
酸素含有クロロホスファゼンを開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】多くのホスホニトリル
触媒、特に直鎖イオン性ホスホニトリル触媒は、実質的
にポリシロキサン反応混合物中で不溶性であり、従っ
て、その混合物へのデリバリー及び/又は分散のために
キャリアが要求される。典型的なキャリアは、塩素化炭
化水素であるが、塩素化炭化水素へのホスホニトリル化
合物の可溶性は制限されており、これはキャリアからの
触媒の沈殿を引き起こし、また塩素化溶媒は環境的に、
もはや許容できるものではない。従って、ポリシロキサ
ン反応混合物へホスホニトリル触媒をデリバリーするた
めの代替的な手段に対する要請がある。米国特許第5,00
8,229号は、無ハロゲン有機溶媒、例えばエチルアセテ
ート含有可溶化剤中へデリバリーするために調製される
ホスホニトリルハライド触媒を開示する。
【0005】更に、特定のホスホニトリル触媒は、ポリ
マー反応生成物を安定化するために、例えば重合度、そ
れゆえ生成物の粘度を調製するために、重合反応の終わ
りで中和することを要求する。ホスホニトリル触媒のた
めの中和剤は、アルカリ物質であり、このような中和剤
の典型的な例はアミンである。しかしながら、慣用の塩
素化溶媒キャリアと共に用いる場合、アミン中和剤は、
加熱の際にポリマー生成物に望ましくない黄色くなって
しまう傾向がある。反応混合物中のアミノの濃度の減少
がこれらの影響を緩和することができるが、かなり低い
熱安定性を有するポリマー生成物をももたらしてしま
う。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、従って、オル
ガノポリシロキサンの生成において使用される触媒組成
物であって、環境的によくない塩素化炭化水素の使用を
排除し、また慣用のキャリアを含む触媒組成物によって
示される活性と匹敵する活性を示す一方で、中和剤の存
在下において、更に熱安定性、透明さ及び臭いの低い生
成物を与えることができるものを提供することができ
る。
【0007】本発明によれば、γ−ブチロラクトンキャ
リアとホスホニトリル触媒、好ましくはホスホニトリル
ハライド触媒を含む、オルガノポリシロキサンの作製に
おいて使用される触媒組成物が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】ここで用いられる場合、用語「ホ
スホニトリル触媒」には、例えば、下記の式を有する化
合物が含まれる:
【0009】
【化2】 (X(PX=N)PX)(PX) (I) (X(PX=N)PX)(MX(b−c+1) ) (II) Y(PX=N)PXO) (III)
【0010】式中、Mはポーリングのスケール(Paulin
g's scale)において1.0から2.0の電気陰性度を有す
る元素であり、Rはアルキル基であり、aは1から9
までの整数であり、bはMの原子価酸化状態であり、0
≦c≦bであり、Xはハロゲン原子、例えば塩素又は臭
素であり、式(III)のホスホニトリル触媒について
は、各Xはヒドロキシル基、一価有機基、場合により酸
素を介してリンに結合する有機ケイ素基、及びリン含有
基から選択されたものであることもでき、Yはハロゲ
ン、ヒドロキシル基、又は酸素を介してリンに結合した
有機ケイ素基である。
【0011】式(I)において、Xは好ましくは塩素で
あり、aは好ましくは2又は3である。
【0012】式(II)において、Xは好ましくは塩素
であり、aは好ましくは2から4の値であり、最も好ま
しくは2である。Mは、好ましくは1.2から1.9、最
も好ましくは1.5から1.9のポーリングのスケールに
よる電気陰性度を有し、Mとして適当な元素は、周期律
表においてIb、IIa、IIb、IIIa、IVa、IVb、V
a、Vb、VIIb及びVIII族に見出され、例えばAl、
B、Be、Mg、Sb及びSiである。例示化合物に
は、式(ClP=N−(PCl=N)−PCl)
(SbCl)を有するものが含まれ、ここで式中d
は1から4の値を有する。
【0013】式(III)において、Xは好ましくは塩素、
ヒドロキシル又は、酸素を介してリンに結合される有機
ケイ素基であり、aは好ましくは1から5、より好まし
くは2から4である。式(III)による化合物の好適例
には、PCl=N−PCl O、PCl=N−PC
=N−PClO、PCl=N(−PCl=N)
−PClO、PCl=N(−PCl=N)−P
ClO、HO−PCl=N−PClO、HO−P
Cl=N−PCl=N−PClO、HO−PCl
=N(−PCl=N)−PClO、及びOH−P
Cl=N(−PCl=N)−PClOである。Y
が酸素を介してリンに結合された有機ケイ素基を表す場
合、該有機ケイ素基は好ましくは、式RSiO
(4− d−e)/2の単位から実質的になり、式中各R
は水素原子又は一価の有機基から個々に選択され、各X
は好ましくは、塩素原子又は−OR基であって式中R
は一価の有機基であるものから個々に選択され、dは
0、1、2又は3であり、eは0、1又は2であってd
+e≦3である。一価の有機基は、好ましくは1から1
2の炭素原子を有するアルキル基であり、最も好ましく
はメチル及びエチル基であり、有機ケイ素基は、好まし
くは300から30,000の分子量を有する。特に好
ましい有機ケイ素基を含有するホスホニトリル化合物
は、式Cl(MeSiO)PCl=N(−PCl
=N)−PClOであって式中fは2から400の
整数であり、gは1から3の整数であり、Meはメチル
基である。
【0014】本発明の組成物中での使用に最も好ましい
直鎖イオン性ホスホニトリル触媒は、ClPNPCl
NPCl ・PCl である。
【0015】本発明の組成物における使用について上述
されたホスホニトリル触媒と、これのオルガノポリシロ
キサンの重合のための作製方法及びこれの使用方法は当
業界で周知である。式(I)の触媒は、米国特許第3,83
9,388号に記述されており、式(II)のものは英国特許明
細書第2,252,969号、2,252,975号及び欧州特許明細書第
0522776号に記述されており、式(III)のものは米国特
許第5,380,902号及び5,424,385号に記述されており、こ
れらの文献の教示内容を全て援用して本文の一部とす
る。
【0016】本発明の組成物は、ホスホニトリル触媒を
γ−ブチロラクトンキャリア中に溶解することによって
作製される。γ−ブチロラクトン中の触媒の飽和濃度
は、リットル当たり1000グラム程度以上(実際の数
値は用いられた特定の触媒による)にすることができ、
ジクロロメタン中での最大飽和濃度であるリットル当た
り245グラムを大きく超える。従って、本発明におい
てキャリアとしてのγ−ブチロラクトンの使用は、広範
囲の触媒組成物濃度の作製を可能にし、例えば、1リッ
トルのγ−ブチロラクトン当たり1グラムの触媒から1
リットルのγ−ブチロラクトン当たり1000グラムの
触媒であり、慣用の塩素化炭化水素キャリアを用いる場
合よりも有用である。
【0017】本発明によれば、また、γ−ブチルラクト
ンキャリア及びホスホニトリル触媒を含む触媒組成物の
存在下での重合によるオルガノポリシロキサンの作製方
法も提供される。当業界において周知であるように、ホ
スホニトリル触媒は、オルガノシロキサンの重合に有用
であり、濃縮の触媒だけでなく、転位の触媒にも有用で
ある。従って、本発明の組成物は、一般式R SiO
(4−h)/2の単位を有するオルガノポリシロキサン
の作製方法において有用であり、式中各Rは独立して
水素原子、1から18の炭素原子を有する炭化水素基、
1から18の炭素原子を有する置換炭化水素基、または
18までの炭素原子を有するヒドロカルボノキシ基を表
し、hは平均して1.8から2.2の値を有する。R置換
体は、アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、イ
ソブチル、ヘキシル、ドデシル又はオクタデシル、アル
ケニル、例えば、ビニル、アリル、ブテニル、ヘキセニ
ル又はデセニル、アルキニル、例えばプロパルジル、ア
リール、例えばフェニル、アラルキル、例えばベンジ
ル、アルカリール、例えばトリル又はキシリル、アルコ
キシ、例えばメトキシ、エトキシ又はブトキシ、アリー
ロキシ、例えばフェノキシ、置換基、例えばトリフルオ
ロプロピル、クロロプロピル、又はクロロフェニルであ
ってもよい。好ましくは、全R基の少なくとも80%が
アルキル又はアリール基であり、より好ましくはメチル
基である。最も好ましいのは、実質的に全てのR基がア
ルキル又はアリール基であり、特にメチル基である。
【0018】オルガノポリシロキサンは、好ましくは、
実質的に全ての単位においてhの値が2であるが、末端
封止単位を含まず、シロキサンが実質的に一般式R
(R SiO)SiR の直鎖ポリマーであ
り、式中Rは上述されたものであり、RはR基又は
ヒドロキシル基であり、iは整数であるものである。し
かしながら、hが0又は1となる小さい数の単位も存在
することができ、鎖中でのこのような単位を有するポリ
マーは、小さい量の分岐を有するであろう。好ましくは
Rはヒドロキシル基又はアルキル若しくはアリール基、
例えばメチル又はフェニルを表す。本発明の組成物を用
いて生成され得るオルガノポリシロキサンの粘度は、お
よそ1000から多100万mm/sの範囲内にする
ことができ、これは反応条件及び用いられる原料に依存
している。本発明の組成物が用いられる重合方法に試薬
として用いられる適当なオルガノシロキサンには、末端
ヒドロキシジオルガノシロキサン単位を有するポリジオ
ルガノシロキサン、例えばヒドロキシジメチルシロキサ
ン末端封止ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシジメチ
ル末端封止ポリジメチルポリメチルフェニルシロキサン
コポリマー、トリオルガノシロキサン末端封止ポリジメ
チルシロキサン、例えばトリメチルシロキサン末端封止
ポリジメチルシロキサン及び環状ポリジオルガノシロキ
サン、例えばポリジメチルシクロシロキサンが含まれ
る。オルガノシロキサン重合反応を触媒するためのホス
ホニトリル触媒の使用は、全て援用して本文の一部とさ
れる上記で言及された文献に記述されている。
【0019】ホスホニトリル触媒は、重合工程に試薬と
して用いられるオルガノシロキサンの全重量に基づいて
1から500重量ppmの濃度で普通用いられる。好ま
しくは5から150重量ppmが用いられ、最も好まし
くは5から50ppmである。用いられる触媒の量は、
有機ケイ素化合物及び触媒が接触するときの温度が上昇
する場合には減らしてもよい。重合反応は、慣用的に室
温で実施してもよいが、250℃程度の高さでもよい。
好ましくは温度範囲は、20から150℃であり、最も
好ましくは50から120℃である。
【0020】本発明による触媒組成物は、例えば粘度の
観点で反応生成物を安定させるために、特に上記式
(I)又は式(II)による触媒を含有する触媒組成物の
場合には、重合反応の終わりで中和を要求してもよい。
中和は、重合工程のいずれのステージにおいてしてもよ
く、例えばオルガノポリシロキサンの所望粘度が達成さ
れた直後である。この触媒のための中和剤は、アルカリ
物質であり、好ましくは軽アルカリ物質である。適当な
中和剤の例は、ジエチルアミン、プロピルアミン、アン
モニア及びヘキサメチルジシラザンである。
【0021】
【実施例】本発明は、ここで実施例により詳細に説明さ
れるであろう。
【0022】実施例1 黄色発色の減少 100グラムの予め作製されたポリジメチルシロキサン
(粘度50,000mm/s)を、2.0×10−7
ルのホスホニトリルクロライドアンチモネート触媒及び
10−6モルのトリヘキシルアミン中和剤と、最初に1
−6モルのγ−ブチロラクトンの存在下で、次いでγ
−ブチロラクトンの非存在下で混合した。得られた混合
物を150℃で5日間加熱した。5日後、γ−ブチロラ
クトンを含有する組成物は、完全に無色であったが、一
方、γ−ブチロラクトンを含有しない組成物は黄色くな
った。
【0023】実施例2 キャリアとしてのγ−ブチロラクトンとジクロロメタン 5グラムのホスホニトリルクロライドアンチモネート触
媒を、γ−ブチロラクトンとジクロロメタンとに溶解さ
せた。各溶液を、ヒドロキシ末端封止ポリジメチルシロ
キサン(100mm/s)を重合するために、シロキ
サン中の触媒濃度24ppmで用いた。2mlの触媒溶
液を、シロキサン1kgあたり1.3×10−2モルの
γ−ブチロラクトンに対応させて用いた。γ−ブチロラ
クトンとジクロロメタンとの触媒溶液を用いたヒドロキ
シ末端封止ポリジメチルシロキサンの重合速度を測定
し、表1に結果を示した。表中、「2792III」は、
作製直後に使用されたγ−ブチロラクトン中の触媒を示
し、「9792III」は、1週間の保管後に用いられた
同一の触媒を示し、「2792CHCl」は、ジクロロ
メタン中の同一の触媒を示す。
【0024】重合反応の測定は、重合反応の進行によっ
て反応混合物の粘度が上昇することを利用し、混合する
ために要する混合器モータの電流の強さを測定すること
によって行った。従って、これらの電流の強さ(mA)
を比較することによって、個々の触媒による重合速度を
比較することができる。
【0025】結果は、ジクロロメタン溶液と比較して本
発明の触媒組成物を用いると重合速度がかなり類似する
こと、及びそれゆえホスホニトリル触媒の活性は、キャ
リアとして、ジクロロメタンに対してγ−ブチロラクト
ンを使用することによって悪影響を受けないことを示し
ている。
【0026】
【表1】

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルガノポリシロキサンの調製に使用す
    る触媒組成物であって、前記触媒組成物がγ−ブチロラ
    クトンキャリアとホスホニトリル触媒とを含むことを特
    徴とする当該触媒組成物。
  2. 【請求項2】 前記ホスホニトリル触媒が下記式を有す
    る化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の触媒
    組成物: 【化1】 (X(PX=N)PX)(PX) (I) (X(PX=N)PX)(MX(b−c+1) ) (II)又は、 Y(PX=N)PXO) (III) 式中、Mはポーリングのスケールにおいて1.0から2.
    0の電気陰性度を有する元素であり、Rはアルキル基
    であり、aは1から9までの整数であり、bはMの原子
    価酸化状態であり、0≦c≦bであり、Xはハロゲン原
    子であり、式(III)のホスホニトリル触媒について
    は、各Xはヒドロキシル基、一価有機基、場合により酸
    素を介してリンに結合する有機ケイ素基、及びリン含有
    基から選択されたものであることができ、Yはハロゲ
    ン、ヒドロキシル基、又は酸素を介してリンに結合した
    有機ケイ素基である。
  3. 【請求項3】 前記ホスホニトリル触媒が、式Iであっ
    て式中Xが塩素であり、aが2又は3である化合物を含
    むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 前記ホスホニトリル触媒が、式(X(P
    =N)PX) (MX(b−c+1) )であ
    って式中Xは塩素であり、aは2、3、4又は5であ
    り、MはAl、B、Be、Mg、Sb及びSiから選択
    された元素である化合物を含むことを特徴とする請求項
    1に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 前記ホスホニトリル触媒が、式(Cl
    P=N−(PCl=N)−PCl)(SbCl)
    であって式中dは1から4までの値を有する化合物で
    あることを特徴とする請求項4に記載の組成物。
  6. 【請求項6】 前記ホスホニトリル触媒が、式Y(PX
    =N)aPXOであって式中Xは塩素、ヒドロキシ、
    又は酸素を介してリンに結合する有機ケイ素基であり、
    aは1から5である化合物であることを特徴とする請求
    項1に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 前記ホスホニトリル触媒は、PCl
    N−PClO、PCl=N−PCl=N−PCl
    O、PCl=N(−PCl=N)−PClO、
    PCl=N(−PCl=N)−PClO、HO−
    PCl=N−PClO、HO−PCl=N−PC
    =N−PClO、HO−PCl =N(−PCl
    =N)−PClO、又はOH−PCl=N(−P
    Cl=N)−PClOを含むことを特徴とする請
    求項6に記載の組成物。
  8. 【請求項8】 触媒組成物の存在下において重合反応
    によりオルガノポリシロキサンを生成する方法であっ
    て、前記触媒組成物がγ−ブチロラクトンキャリア及び
    ホスホニトリル触媒を含むことを特徴とする当該生成方
    法。
  9. 【請求項9】 オルガノポリシロキサンの作製における
    ホスホニトリル触媒のためのキャリアとしてのγ−ブチ
    ロラクトンの使用。
JP10367926A 1997-12-24 1998-12-24 触媒組成物 Pending JPH11246664A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9727136.5A GB9727136D0 (en) 1997-12-24 1997-12-24 Catalyst composition
GB9727136.5 1997-12-24

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