RU2293746C1 - Functional polymetallosiloxanes - Google Patents
Functional polymetallosiloxanes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293746C1 RU2293746C1 RU2005141185/04A RU2005141185A RU2293746C1 RU 2293746 C1 RU2293746 C1 RU 2293746C1 RU 2005141185/04 A RU2005141185/04 A RU 2005141185/04A RU 2005141185 A RU2005141185 A RU 2005141185A RU 2293746 C1 RU2293746 C1 RU 2293746C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- functional
- polymetallosiloxanes
- general formula
- metallosiloxane
- above meanings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии кремнийорганических соединений и может найти промышленное применение при получении модификаторов, в частности термостабилизаторов, различных полимеров. Более конкретно изобретение относится к новым функциональным полиметаллосилоксанам.The invention relates to the field of chemical technology of organosilicon compounds and may find industrial application in the production of modifiers, in particular thermal stabilizers, of various polymers. More specifically, the invention relates to new functional polymetallosiloxanes.
Использование металлов, в частности солей органических кислот, в качестве термостабилизирующих добавок к полимерным композициям, в частности к органосилоксановым полимерам, основано на их способности ингибировать цепные свободнорадикальные процессы, протекающие при термическом окислении, дезактивируя образующиеся свободные радикалы или промежуточные продукты окисления (патент США 3142655, 1964; авт.свид. СССР №369131, 1973 г.). Однако для эффективной термостабилизации полимеров необходимо решение ряда проблем, как, например, возможность гомогенного введения добавки, отсутствие ее летучести при высоких температурах, доведение диспергирования стабилизирующих добавок до наноразмеров, в том числе в резиновых смесях, и др.The use of metals, in particular salts of organic acids, as thermostabilizing additives to polymer compositions, in particular organosiloxane polymers, is based on their ability to inhibit free radical chain processes occurring during thermal oxidation, deactivating the formation of free radicals or intermediate oxidation products (US patent 3142655, 1964; ed. Certificate of the USSR No. 369131, 1973). However, for effective thermal stabilization of polymers, it is necessary to solve a number of problems, such as, for example, the possibility of homogeneous introduction of the additive, the absence of its volatility at high temperatures, bringing dispersion of stabilizing additives to nanoscale, including in rubber compounds, etc.
Добавление органических солей ряда металлов к полимерным композициям в качестве термостабилизирующих добавок известно (см. например, патенты США 4193885, 1980; 4528313, 1985). В описаниях к патентам рассмотрен достаточно широкий спектр металлов. Однако плохая совместимость таких соединений и полимерных матриц и проблемы их диспергирования в полимере значительно понижают их эффективность и усложняют процесс введения добавок.The addition of organic salts of a number of metals to polymer compositions as thermostabilizing additives is known (see, for example, US Pat. Nos. 4,193,885, 1980; 4,528,313, 1985). In the descriptions of the patents considered a fairly wide range of metals. However, the poor compatibility of such compounds and polymer matrices and the problems of their dispersion in the polymer significantly reduce their effectiveness and complicate the process of introducing additives.
Известны термостойкие и частично функциональные металлосилоксановые соединения, полученные взаимодействием 1,4-триметилсилоксибензола и гидрооксида натрия, с последующим обменом натрия на алюминий, цинк и кальций (J.Chem. Soc., Dalton trans., 1999, р.4535-4540). Эти соединения обладают плохой растворимостью, содержат остатки воды, и их структура недетерминирована.Heat-resistant and partially functional metallosiloxane compounds are known, obtained by the interaction of 1,4-trimethylsiloxybenzene and sodium hydroxide, followed by the exchange of sodium for aluminum, zinc and calcium (J. Chem. Soc., Dalton trans., 1999, p. 4535-4540). These compounds have poor solubility, contain water residues, and their structure is non-deterministic.
Известны олигомерные и полимерные кремнийорганические соединения, содержащие в структуре атомы металлов, эффективные в качестве термостабилизирующих добавок (патенты США 6336026, 6297302, 6297302, US 6037092). Такие соединения получают взаимодействием солей органических кислот металлов из ряда Zr2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Ce3+, Cr2+, Cr3+ и линейных или циклических органосилоксановых олигомеров с непредельными группами у атомов кремния. Результатом реакции являются силоксановые олигомеры или полимеры, содержащие в составе некоторое количество атомов металлов. В описаниях к патентам указано, что механизм реакции не установлен, реакция недостаточно изучена, и синтезированные соединения обладают неопределенным строением. Однако полученные металлосилоксаны обладают рядом достоинств, они хорошо совместимы с различными типами полимеров, в том числе с различными ПОС, как жидкими, так и твердыми, их молекулярная масса, регулируемая типом силоксанового олигомера при синтезе металлосилоксана, достаточно велика.Known oligomeric and polymeric organosilicon compounds containing metal atoms in the structure, effective as thermostabilizing additives (US patents 6336026, 6297302, 6297302, US 6037092). Such compounds are prepared by reacting metal organic acid salts of the series Zr 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ce 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ and linear or cyclic organosiloxane oligomers with unsaturated groups on silicon atoms. The result of the reaction is siloxane oligomers or polymers containing a certain number of metal atoms. The patent descriptions indicate that the reaction mechanism is not installed, the reaction is not well understood, and the synthesized compounds have an indefinite structure. However, the obtained metallosiloxanes have several advantages, they are well compatible with various types of polymers, including various PICs, both liquid and solid, their molecular weight, regulated by the type of siloxane oligomer in the synthesis of metallosiloxane, is quite large.
Наиболее близкими к заявляемым функциональным полиметаллосилоксанам являются полимерные металлокремнийорганические соединения на основе метилсилсесквиоксановой смолы с включениями атомов металлов [(CH3)3Si0,5][SiO2](M), где М обозначает металл из ряда Cr, Mo, W, Fe, Ni, Со, Mn, Re, Rh, Os, Ir (патент РФ №1743173). Соединения получают взаимодействием метилсилсесквиоксановой смолы с карбонилами металлов. Выход целевых соединений порядка 50%. Реакцию проводят в среде органических растворителей при высоких температурах. Полученные соединения не рассматриваются в качестве термостабилизирующих добавок, а только в качестве катализаторов процессов преобразования кремнийорганических соединений.Closest to the claimed functional polymetallosiloxanes are polymeric organosilicon compounds based on methylsilsesquioxane resin with metal atoms [(CH 3 ) 3 Si 0.5 ] [SiO 2 ] (M), where M denotes a metal from the series Cr, Mo, W, Fe , Ni, Co, Mn, Re, Rh, Os, Ir (RF patent No. 1743173). Compounds are prepared by reacting methylsilsesquioxoxane resin with metal carbonyls. The yield of the target compounds is about 50%. The reaction is carried out in an environment of organic solvents at high temperatures. The resulting compounds are not considered as thermostabilizing additives, but only as catalysts for the conversion processes of organosilicon compounds.
Соединения, более близкие по строению к заявляемым функциональным полиметаллосилоксанам, неизвестны.Compounds closer in structure to the claimed functional polymetallosiloxanes are unknown.
Задачей заявляемого изобретения являлось получение нового технического результата, заключающегося в создании новых функциональных полиметаллосилоксанов, обладающих набором свойств, необходимых для их эффективного использования в качестве термостабилизирующих добавок: содержать в своей структуре определенное количество атомов соответствующего металла, обладать хорошей растворимостью в органических растворителях и хорошей совместимостью с полимерной матрицей, содержать в своем составе функциональные группы, способные к взаимодействию с компонентами полимерной композиции, в состав которой они будут вводиться. В отличие от низкомолекулярных полиметаллосилоксаны должны обладать лучшей совместимостью с высокомолекулярными полимерами, например органосилоксановыми смолами и каучуками.The objective of the invention was to obtain a new technical result, which consists in creating new functional polymetallosiloxanes having the set of properties necessary for their effective use as thermostabilizing additives: contain in their structure a certain number of atoms of the corresponding metal, have good solubility in organic solvents and good compatibility with polymer matrix, contain functional groups capable of interacting action with the components of the polymer composition into which they will be introduced. In contrast to low molecular weight polymetallosiloxanes, they should have better compatibility with high molecular weight polymers, such as organosiloxane resins and rubbers.
Задача решается тем, что созданы новые функциональные полиметаллосилоксаны, характеризующиеся тем, что они имеют статистическое циклолинейное строение общей формулы (I):The problem is solved in that new functional polymetallosiloxanes are created, characterized in that they have a statistical cyclolinear structure of the general formula (I):
где М означает двух- или трехвалентный металл из ряда: Zr, Zn, Fe (II), Fe (III), Се, Cu, Cr, Sm, Eu, а значение m соответствует валентности металла;where M means a divalent or trivalent metal from the series: Zr, Zn, Fe (II), Fe (III), Ce, Cu, Cr, Sm, Eu, and the value m corresponds to the valency of the metal;
Alk означает заместитель СН3- или С2Н5-;.Alk means a substituent of CH 3 - or C 2 H 5 - ;.
R′ означает заместитель СН3- или С6Н5- или NH2(CH2)3-;R ′ is a substituent of CH 3 - or C 6 H 5 - or NH 2 (CH 2 ) 3 -;
R'' означает заместитель СН2=СН-;R ″ means a substituent CH 2 = CH—;
n равно 0 или 1;n is 0 or 1;
R''' означает по крайней мере одно звено из ряда звеньев:R '' 'means at least one link from a number of links:
OSiR'R"n(OAlk)2-n; -OSiR'R"(OAlk)1-nO1/2-; -OSiR'R"n(O1/2-)2-n;OSiR'R " n (OAlk) 2-n ; -OSiR'R" (OAlk) 1-n O 1/2 -; -OSiR'R " n (O 1/2 -) 2-n ;
k составляет от 2 до 500;k is from 2 to 500;
А означает по крайней мере одна простая связь и/или Alk.And means at least one simple bond and / or Alk.
В частности, функциональные полиметаллосилоксаны могут иметь общую формулуIn particular, functional polymetallosiloxanes may have the general formula
где М означает двухвалентный металл из ряда Zr, Zn, Fe (II), Cu;where M is a divalent metal from the series Zr, Zn, Fe (II), Cu;
R′, R", A, n имеют вышеуказанные значения.R ′, R ", A, n have the above meanings.
При этом в случае n равно 1 они могут быть представлены общей формулойMoreover, in the case n is 1, they can be represented by the general formula
где R′, R", А, имеют вышеуказанные значения.where R ′, R ", A, have the above meanings.
В случае n равно 0 общая формула имеет следующий вид:If n is 0, the general formula is as follows:
где R' и А имеют вышеуказанные значения.where R 'and A have the above meanings.
В частности, в случае трехвалентного металла функциональные полиметаллосилоксаны могут иметь общую формулу:In particular, in the case of a trivalent metal, functional polymetallosiloxanes may have the general formula:
где М означает трехвалентный металл; R′, R", R'", А, n имеют вышеуказанные значения.where M is a trivalent metal; R ′, R ", R '", A, n have the above meanings.
При этом в случае n равно 1 они могут быть представлены общей формулой:Moreover, in the case n is equal to 1, they can be represented by the general formula:
где R′, R", R"', A имеют вышеуказанные значения,where R ′, R ", R" ', A have the above meanings,
или в случае n равно 0 общей формулойor in the case n is 0 the general formula
где R', R'", А имеют вышеуказанные значения.where R ', R' ", A have the above meanings.
Как в случае двухвалентного металла, так и в случае трехвалентного металла Alk может означать СН3- или С2Н5-, R' может означать СН3- или С6Н5- или NH2(СН2)3-. В частности, в случаях, когда n равно О, R" означает заместитель СН2=СН-.As in the case of a divalent metal, and in the case of a trivalent metal, Alk may mean CH 3 - or C 2 H 5 -, R 'may mean CH 3 - or C 6 H 5 - or NH 2 (CH 2 ) 3 -. In particular, in cases where n is O, R "means a substituent CH 2 = CH -.
Во всех случаях полиметаллосилоксаны могут иметь молекулярную массу от 500, что соответствует k равно 2, до 100000, что соответствует k равно 500.In all cases, polymetallosiloxanes can have a molecular weight of from 500, which corresponds to k is 2, to 100,000, which corresponds to k is 500.
Функциональные полиметаллосилоксаны получены гидролитической поликонденсацией функциональных металлосилоксанов общей формулыFunctional polymetallosiloxanes are obtained by hydrolytic polycondensation of functional metallosiloxanes of the general formula
где R', R", Alk, n, M, m имеют вышеуказанные значения, которые в свою очередь получены взаимодействием натрийокси(алкокси)органосилана, выбранного из ряда натрийокси(алкокси)органосиланов общей формулы (III),where R ', R ", Alk, n, M, m have the above meanings, which in turn are obtained by the interaction of natrioxy (alkoxy) organosilane selected from the series natrioxy (alkoxy) organosilanes of the general formula (III),
где R', R", Alk, n имеют вышеуказанные значения, с солью металла, выбранной из ряда солей металлов общей формулы (IV),where R ', R ", Alk, n have the above meanings, with a metal salt selected from a number of metal salts of the general formula (IV),
где m, М имеют вышеуказанные значения;where m, M have the above meanings;
Х означает С1 или Br или СН3СОО-.X is C1 or Br or CH 3 COO-.
Соотношение металлосилоксан/вода в молях составляет от 1/0,05 до 1/1 в процессе проведения гидролитической поликонденсацией. Кроме того, металлосилоксаны как исходные реагенты для проведения поликонденсации не обязательно выделять из реакционной смеси.The ratio of metallosiloxane / water in moles is from 1 / 0.05 to 1/1 in the process of hydrolytic polycondensation. In addition, metallosiloxanes as starting reagents for polycondensation do not have to be isolated from the reaction mixture.
Процесс получения исходных металлосилоксанов (в случае их выделения из реакционной смеси) может быть представлен следующим образом:The process of obtaining the starting metallosiloxanes (in the case of their separation from the reaction mixture) can be represented as follows:
В частности, процесс взаимодействия проводят при стехиометрическом соотношении компонентов в среде органического растворителя из ряда низших спиртов: метанол, этанол, пропанол и эфиров: эфир, ТГФ, диоксан, дибутиловый эфир, диметиловый эфир этиленгликоля, диметиловый эфир диэтиленгликоля, преимущественно при температуре в пределах от - 5° до 50°С.In particular, the interaction process is carried out at a stoichiometric ratio of the components in the environment of an organic solvent from a number of lower alcohols: methanol, ethanol, propanol and ethers: ether, THF, dioxane, dibutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, mainly at temperatures ranging from - 5 ° to 50 ° C.
Процесс взаимодействия натрийокси(алкокси)органосилана общей формулы (III) с солями металлов общей формулы (IV) можно проводить, в частности, одновременно с процессом образования натрийокси(алкокси)органосилана общей формулы (III) взаимодействием гидроксида натрия с алкоксиорганосиланом общей формулы (V):The process of the interaction of sodium nioxy (alkoxy) organosilane of the general formula (III) with metal salts of the general formula (IV) can be carried out, in particular, simultaneously with the process of formation of the sodium nioxy (alkoxy) organosilane of the general formula (III) by the interaction of sodium hydroxide with the alkoxyorganosilane of the general formula (V) :
где R', R", Alk, n имеют вышеуказанные значения. В данном случае процесс осуществляют без выделения натрийокси(алкокси)органосилана, и металлосилоксан получают в одну стадию по следующей общей схеме:where R ', R ", Alk, n have the above meanings. In this case, the process is carried out without isolation of the sodiumoxy (alkoxy) organosilane, and the metallosiloxane is obtained in one step according to the following general scheme:
Общая схема процесса получения функциональных полиметаллосилоксанов гидролитической поликонденсацией исходных металлосилоксанов может быть представлена следующим образом:The general scheme of the process for producing functional polymetallosiloxanes by hydrolytic polycondensation of the starting metallosiloxanes can be represented as follows:
Степень поликонденсации металлосилоксана определяется количеством воды, введенной в реакцию - молекулярная масса полиметаллосилоксана увеличивается с уменьшением количества воды. Таким образом, есть возможность получать как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные функциональные полиметаллосилоксаны.The degree of polycondensation of metallosiloxane is determined by the amount of water introduced into the reaction - the molecular weight of polymetallosiloxane increases with decreasing amount of water. Thus, it is possible to obtain both low molecular weight and high molecular weight functional polymetallosiloxanes.
В частности, при М равно Cu+2, R' равно СН3-, n равно 0, А означает простая связь и/или СН3-, полученный полиметаллосилоксан представляет собой статистический циклолинейный полимер вида:In particular, when M is Cu + 2 , R 'is CH 3 -, n is 0, A means a simple bond and / or CH 3 -, the resulting polymetallosiloxane is a statistical cyclolinear polymer of the form:
В случае М равно Fe+3, при R' равно СН3-, Alk равно С2Н5-, n равно 0 конечный продукт представляет собой статистическую циклолинейную структуру:In the case of M, it is Fe +3 , when R 'is CH 3 -, Alk is C 2 H 5 -, n is 0, the final product is a statistical cyclolinear structure:
В случае М равно Zr+2, при R' равно СН3-, R" равно СН2=СН-; Alk равно С2Н5-, n равно 1 конечный продукт представляет собой следующую структуру:In the case of M, it is equal to Zr +2 , when R 'is equal to CH 3 -, R "is CH 2 = CH-; Alk is C 2 H 5 -, n is 1, the final product is the following structure:
В отличие от известного полиметаллосилоксана заявленные функциональные полиметаллосилоксаны содержат различные органические заместители, в том числе функциональные, у атомов кремния, а также металлы различной валентности. Это позволяет значительно улучшить совместимость таких соединений и полимерных композиций различных типов, включая лаки и жидкости, получать различные модификации этих соединений с использованием функциональных групп, а также варьированием типа металла улучшать их термостабилизирующее действие при введении в полимер.In contrast to the known polymetallosiloxane, the claimed functional polymetallosiloxanes contain various organic substituents, including functional ones, on silicon atoms, as well as metals of different valencies. This makes it possible to significantly improve the compatibility of such compounds and polymer compositions of various types, including varnishes and liquids, to obtain various modifications of these compounds using functional groups, and also by varying the type of metal to improve their heat-stabilizing effect when introduced into the polymer.
Структуру синтезированных соединений доказывали данными элементного анализа, ЯМР и ИК-спектроскопии, хроматографическими методами анализа.The structure of the synthesized compounds was proved by elemental analysis, NMR and IR spectroscopy, and chromatographic analysis methods.
По данным ГПХ как исходный олигомер, так и продукты его поликонденсации при k от 2 до 500 обладают мономодальным распределением по молекулярному весу (см. Фиг.1 и Фиг.2). По данным ГПХ, полученным с использованием линейных полистирольных стандартов, молекулярные массы металлосилоксанов соответствуют ~200 (Фиг.1). Более точное определение ММ не представляется возможным по причине отсутствия соответствующих стандартов разветвленной структуры. На Фиг.2 приведена в качестве примера кривая ГПХ полимерного железосодержащего этоксифункционального металлосилоксана, с Мр~100000.According to GPC, both the starting oligomer and the products of its polycondensation at k from 2 to 500 have a unimodal molecular weight distribution (see Figure 1 and Figure 2). According to GPC data obtained using linear polystyrene standards, the molecular weights of metallosiloxanes correspond to ~ 200 (Figure 1). A more accurate definition of MM is not possible due to the lack of appropriate standards for a branched structure. Figure 2 shows as an example the GPC curve of the polymer iron-containing ethoxy-functional metallosiloxane, with M p ~ 100000.
Заявленные соединения имеют структуру, оптимальную для введения в состав силоксановых полимерных композиций благодаря своей полимерной природе и наличию функциональных групп, использование которых позволяет проводить полимераналогичные превращения с целью дальнейшего улучшения совместимости с определенными полимерными композициями, в отличие от известных соединений, либо мономерных, плохо совместимых с полимерами, либо дорогостоящих полимерных и не обладающих функциональными группами. Наличие в их структуре химически связанных атомов переходных металлов позволяет использовать данные соединения как эффективные термостабилизирующие добавки. Термостабильность самих функциональных металлосилоксанов оценена как высокая на основании данных исследования их термодеструкции (см. фиг.3). На Фиг.3 приведены кривые ТГА железовинилсилоксанового олигомера на воздухе и в инертной среде. Как следует из приведенных результатов, их термо- и термоокислительная деструкция не сопровождается разрушением молекулярного скелета и образованием осколков. Потери массы начинаются довольно рано (следствие высокой концентрации концевых групп) - суммарные потери в аргоне меньше 10%, а на воздухе около - 25%, что существенно меньше реальной органической составляющей металлосилоксана.The claimed compounds have a structure that is optimal for incorporation into siloxane polymer compositions due to their polymer nature and the presence of functional groups, the use of which allows polymer-like transformations to further improve compatibility with certain polymer compositions, in contrast to known compounds, or monomeric, poorly compatible with polymers, or expensive polymer and not having functional groups. The presence of chemically bonded transition metal atoms in their structure allows the use of these compounds as effective thermostabilizing additives. The thermal stability of the functional metallosiloxanes themselves was rated as high based on data from studies of their thermal degradation (see figure 3). Figure 3 shows the TGA curves of the iron-vinyl siloxane oligomer in air and in an inert medium. As follows from the above results, their thermo- and thermo-oxidative degradation is not accompanied by the destruction of the molecular skeleton and the formation of fragments. Mass losses begin rather early (due to the high concentration of end groups) - the total losses in argon are less than 10%, and in air about 25%, which is significantly less than the real organic component of metallosiloxane.
Исследование термостабилизации полимера в присутствии синтезированных металлосилоксановых добавок проводили методом ДТА (методика приведена в примерах). В качестве полимера термостабилизируемого полимера использовали метилсилсесквиоксановую смолу. Введение металлосилоксановых добавок в состав смолы осуществляли путем совместного растворения. Полученные результаты ДТА испытаний, приведенные в таблице, показывают, что активность полученных добавок в качестве термостабилизаторов высока. В качестве сравнительного примера в таблице приведены параметры для силсесквиоксановой смолы без добавления металлосилоксанов.The study of thermal stabilization of the polymer in the presence of synthesized metallosiloxane additives was carried out by the DTA method (the procedure is given in the examples). Methylsilsesquioxane resin was used as the polymer of the thermally stabilized polymer. The introduction of metallosiloxane additives in the composition of the resin was carried out by co-dissolution. The obtained results of the DTA tests, shown in the table, show that the activity of the obtained additives as heat stabilizers is high. As a comparative example, the table shows the parameters for silsesquioxane resin without the addition of metallosiloxanes.
Во всех случаях количество вводимой добавки составляло 2-3% в расчете на чистый металл. Как видно из приведенных данных, во всех случаях наблюдается эффект стабилизации, так, температура 10%-ых потерь при введение метилэтоксижелезосилоксана смещается на 90°С, а в случае аминопропилэтоксицерийсилоксана - более чем на 120°С в сторону высоких температур. Содержание коксового остатка не изменяется, однако положение максимума на кривой ДТА смещается в случае первой добавки почти на 180°С, а в случае церийсодержащего модификатора - на 140°С. Менее эффективным оказался аминопропилэтоксижелезосилоксан, но и в этом случае свойства композиции выше, чем в сравнительной системе.In all cases, the amount of added additive was 2-3% calculated on pure metal. As can be seen from the data presented, in all cases, the stabilization effect is observed, so that the temperature of 10% loss with the introduction of methylethoxyzhelezosiloxane shifts by 90 ° C, and in the case of aminopropylethoxyceryl siloxane - by more than 120 ° C towards high temperatures. The coke residue content does not change, however, the maximum position on the DTA curve shifts in the case of the first additive by almost 180 ° C, and in the case of a cerium-containing modifier, by 140 ° C. Aminopropylethoxyzhelezosiloxane turned out to be less effective, but even in this case the properties of the composition are higher than in the comparative system.
На Фиг.1 представлена ГПХ кривая железосодержащего метилдиэтоксисилоксана.Figure 1 presents the GPC curve of iron-containing methyldiethoxysiloxane.
На Фиг.2 представлена ГПХ кривая продукта гидролитической поликонденсации железосодержащего метилдиэтоксисилоксана.Figure 2 presents the GPC curve of the product of hydrolytic polycondensation of iron-containing methyldiethoxysiloxane.
На Фиг.3 представлены кривые ТГА железометилвинилэтоксисилоксана;Figure 3 presents the TGA curves of iron-methylvinyl ethoxysiloxane;
кривая 1 - нагрев в среде аргона, 2 - нагрев на воздухе (скорость нагрева 5°С/мин).curve 1 - heating in an argon medium, 2 - heating in air (heating rate of 5 ° C / min).
В таблице приведены данные ДТА метилсилсесквиоксановой смолы в присутствии металлосилоксанов как термостабилизирующих добавок по примерам 5 и 8. Как сравнительный пример приведены данные ДТА чистой метилсилсесквиоксановой смолы. Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами:The table shows the DTA data of methylsilsesquioxane resin in the presence of metallosiloxanes as thermostabilizing additives according to examples 5 and 8. As a comparative example, the DTA data of pure methylsilsesquioxane resin are given. The invention can be illustrated by the following examples:
Синтез функциональных полиметаллосилоксановSynthesis of functional polymetallosiloxanes
Пример 1. Синтез поли(медь)метилвинилсилоксана:Example 1. Synthesis of poly (copper) methylvinylsiloxane:
11,9 г (0,04 моль) медьсодержащего метоксифункционального метилвинилсилоксана Cu[OSiMeVinOMe]2 растворяют в 100 мл ТГФ и добавляют при перемешивании 0,08 мл (0,004 моль) воды, в соотношении 1 моль металлосилоксана / 0.05 моль Н2О. Через 10 ч перемешивания при комнатной температуре удаляют в вакууме летучие компоненты. Выход продукта 73%. ГПХ: широкое мономодальное распределение Мр~100000 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0,15 м.д. (с. 3Н); δ=1,2 м.д. (м. 9Н); δ=3,71 м.д. (м. 3Н); δ=5,92 м.д. (м. 3Н).11.9 g (0.04 mol) of copper-containing methoxyfunctional methylvinylsiloxane Cu [OSiMeVinOMe] 2 is dissolved in 100 ml of THF and 0.08 ml (0.004 mol) of water is added with stirring in a ratio of 1 mol of metallosiloxane / 0.05 mol of H 2 O. After 10 hours of stirring at room temperature, the volatiles were removed in vacuo. Product yield 73%. GPC: wide monomodal distribution M p ~ 100000 (by polystyrene standards). NMR - 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (p. 3H); δ = 1.2 ppm (m. 9H); δ = 3.71 ppm (m. 3H); δ = 5.92 ppm (m. 3H).
Пример 2. Синтез поли(железо)метилсилоксана:Example 2. Synthesis of poly (iron) methylsiloxane:
Синтез осуществляют по методике, описанной в примере 1, но вместо Cu[OSiMeVinOMe]2 берут Fe[OSiMe(OEt)2]3. Выход продукта 73%. ГПХ: широкое мономодальное распределение Мр~500 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0,15 м.д. (с. 3Н); δ=1,2 м.д. (м. 9Н); δ=3,71 м.д. (м. 3Н); δ=5,92 м.д. (м. 3Н).The synthesis is carried out according to the procedure described in example 1, but instead of Cu [OSiMeVinOMe] 2 take Fe [OSiMe (OEt) 2 ] 3 . Product yield 73%. GPC: wide monomodal distribution M p ~ 500 (by polystyrene standards). NMR - 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (p. 3H); δ = 1.2 ppm (m. 9H); δ = 3.71 ppm (m. 3H); δ = 5.92 ppm (m. 3H).
Пример 3. Синтез поли(церий)метилвинилсилоксана:Example 3. Synthesis of poly (cerium) methylvinylsiloxane:
Синтез осуществляют по методике, описанной в примере 1, но вместо Cu[OSiMeVinOMe]2 берут Ce[OSiMeVinOEt]3, и количество добавляемой воды рассчитывают из соотношения 1 моль металлосилоксана / 1 моль Н2О. Выход продукта 73%. ГПХ: широкое мономодальное распределение Мр~500 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0,15 м.д. (с.3Н); δ=1,2 м.д. (м.); δ=3,71 м.д. (м.); δ=5,92 м.д. (м. 3Н). По данным ИК-спектроскопии: полоса -Si-O-Si- - 1100 см-1; полоса -Ce-O-Si- - 790 см-1.The synthesis is carried out according to the procedure described in example 1, but instead of Cu [OSiMeVinOMe] 2, Ce [OSiMeVinOEt] 3 is taken, and the amount of added water is calculated from the ratio of 1 mol of metallosiloxane / 1 mol of H 2 O. Product yield 73%. GPC: wide monomodal distribution M p ~ 500 (by polystyrene standards). NMR - 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (s.3H); δ = 1.2 ppm (m.); δ = 3.71 ppm (m.); δ = 5.92 ppm (m. 3H). According to infrared spectroscopy: band-Si-O-Si- - 1100 cm -1 ; band —Ce-O-Si- —790 cm −1 .
Пример 4. Синтез поли(цирконий)метилсилоксана:Example 4. Synthesis of poly (zirconium) methylsiloxane:
Смешивают 0,0274 моль хлорида циркония, 0,0822 моля метилтриэтоксисилана и 3,29 г (0,0822 моль) гидроксида натрия в 200 мл ТГФ, при температуре 0°С, в среде инертного газа. Реакционную смесь перемешивают 4 часа при комнатной температуре. В реакционную смесь добавляют при перемешивании 0,0274 моль воды, в соотношении 1 моль металлосилоксана / 1 моль Н2О. Через 10 ч перемешивания при комнатной температуре удаляют в вакууме летучие компоненты. Выход продукта 73%. ГПХ: широкое мономодальное распределение Мр~500 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0,15 м.д. (с.3Н); δ=1,2 м.д. (м.); δ=3,71 м.д. (м.); δ=5,92 м.д. (м. 3Н).0.0274 mol of zirconium chloride, 0.0822 mol of methyltriethoxysilane and 3.29 g (0.0822 mol) of sodium hydroxide are mixed in 200 ml of THF, at a temperature of 0 ° C, in an inert gas medium. The reaction mixture was stirred for 4 hours at room temperature. 0.0274 mol of water is added to the reaction mixture with stirring, in a ratio of 1 mol of metallosiloxane / 1 mol of H 2 O. After 10 hours of stirring at room temperature, volatile components are removed in vacuo. Product yield 73%. GPC: wide monomodal distribution M p ~ 500 (by polystyrene standards). NMR - 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (s.3H); δ = 1.2 ppm (m.); δ = 3.71 ppm (m.); δ = 5.92 ppm (m. 3H).
Синтез исходных олигомеров:Synthesis of starting oligomers:
Пример 5. Синтез железосодержащего этоксифункционального метилсилоксана.Example 5. Synthesis of iron-containing ethoxy-functional methylsiloxane.
К 4,45 г (0,0274 моль) хлорида железа (III) в 200 мл ТГФ прикапывают раствор (0,0822 моль) натрийоксиметилдиэтоксисилана в 70 мл ТГФ при температуре+5°С.Реакционную смесь перемешивают при 50°С 28 часов. Осадок хлористого натрия отфильтровывают, удаляют летучие в вакууме. Выход продукта 68%. По данным элементного анализа найдено: Fe 9,39%; Si 17,41%; С 36,28%; Н 8,02%. Вычислено: Fe 11,09%; Si 16,74%; С 35,8%; Н 7,75%.To 4.45 g (0.0274 mol) of iron (III) chloride in 200 ml of THF, a solution (0.0822 mol) of sodium oxymethyldiethoxysilane in 70 ml of THF was added dropwise at a temperature of + 5 ° C. The reaction mixture was stirred at 50 ° C for 28 hours. The precipitate of sodium chloride is filtered off, the volatiles are removed in vacuo. Product yield 68%. According to the elemental analysis found: Fe 9.39%; Si 17.41%; C 36.28%; H, 8.02%. Calculated: Fe 11.09%; Si 16.74%; C 35.8%; H 7.75%.
Пример 6. Синтез самарийсодержащего этоксифункционального метилсилоксана.Example 6. The synthesis of samarium-containing ethoxyfunctional methylsiloxane.
Смешивают 7,036 г (0,0274 моль) хлорида самария, 14,64 г (0,0822 моля) метилтриэтоксисилана и 3,29 г (0,0822 моль) гидроксида натрия в 200 мл ТГФ, при температуре 0°С, в среде инертного газа,. Реакционную смесь перемешивают 4 часа при комнатной температуре. Осадок хлористого натрия отфильтровывают, удаляют этиловый спирт и избыток метилтриэтоксисилана в вакууме масляного насоса. Выход продукта 79%. ГПХ: мономодальное распределение Мр=200 по полистирольным стандартам. По данным элементного анализа найдено: Sm 24,52%; Si 14,46%; С 43,03%; Н 6,99%. Вычислено: Sm 25,11%; Si 14,06%; С 42,19%; Н 6,53%.7.036 g (0.0274 mol) of samarium chloride, 14.64 g (0.0822 mol) of methyltriethoxysilane and 3.29 g (0.0822 mol) of sodium hydroxide are mixed in 200 ml of THF, at a temperature of 0 ° C, in an inert medium gas. The reaction mixture was stirred for 4 hours at room temperature. The precipitate of sodium chloride is filtered off, ethanol and excess methyltriethoxysilane are removed in an oil pump vacuum. Product yield 79%. GPC: monomodal distribution of M p = 200 according to polystyrene standards. According to elemental analysis, found: Sm 24.52%; Si 14.46%; C 43.03%; H 6.99%. Calculated: Sm 25.11%; Si 14.06%; C 42.19%; H 6.53%.
Пример 7. Синтез медьсодержащего этоксифункционального метилвинилсилоксана.Example 7. Synthesis of copper-containing ethoxy-functional methylvinylsiloxane.
Синтез осуществляют по методике, описанной в примере 6, но вместо хлорида самария используют хлорид меди, вместо метилтриэтоксисилана используют метилвинилдиэтоксисилан, все в эквимольном количестве. Выход продукта 82,2%. ГПХ: мономодальное распределение Мр=200 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0.15 м.д. (с.9Н); δ=1.2 м.д. (м. 9Н); δ=3,71 м.д. (м. 6Н); δ=5,92 м.д. (м. 9Н). Элементный анализ: найдено %: Si 22,68; Cu 13,39; С 29,76; Н 5,71. Вычислено %: Si 18,75; Cu 12,46; С 40,06; Н 7,35.The synthesis is carried out according to the method described in example 6, but instead of samarium chloride, copper chloride is used, instead of methyltriethoxysilane, methylvinyl diethoxysilane is used, all in an equimolar amount. The yield of 82.2%. GPC: monomodal distribution M p = 200 (by polystyrene standards). NMR 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (s.9H); δ = 1.2 ppm (m. 9H); δ = 3.71 ppm (m. 6H); δ = 5.92 ppm (m. 9H). Elemental analysis: found%: Si 22.68; Cu 13.39; C 29.76; H, 5.71. Calculated%: Si 18.75; Cu 12.46; C 40.06; H, 7.35.
Пример 8. Синтез церийсодержащего этоксифункционального метилвинилсилоксана:Example 8. The synthesis of cerium-containing ethoxyfunctional methylvinylsiloxane:
Синтез осуществляют по методике, описанной в примере 7, но вместо хлорида меди используют хлорид церия, в эквимольном количестве. Выход продукта 79,2%. ГПХ: мономодальное распределение Мр=200 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0,15 м.д. (с.9Н); δ=1,2 м.д. (м. 9Н); 5=3,71 м.д. (м. 6Н); 5=5,92 м.д. (м. 9Н).The synthesis is carried out according to the method described in example 7, but instead of copper chloride, cerium chloride is used in an equimolar amount. The product yield of 79.2%. GPC: monomodal distribution M p = 200 (by polystyrene standards). NMR - 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (s. 9H); δ = 1.2 ppm (m. 9H); 5 = 3.71 ppm (m. 6H); 5 = 5.92 ppm (m. 9H).
Пример 9. Синтез цирконийсодержащего метоксифункционального силоксана:Example 9. Synthesis of zirconium-containing methoxy-functional siloxane:
Синтез осуществляют по методике, описанной в примере 6, но вместо хлорида железа используют хлорид циркония, в эквимольном количестве. Выход продукта 89,5%. ГПХ: мономодальное распределение Мр=200 (по полистирольным стандартам). ЯМР-1Н спектр в CDCl3: δ=0,15 м.д. (с.9Н); δ=1,2 м.д. (м. 9Н); δ=3,71 м.д. (м. 6Н); δ=5,92 м.д. (м. 9Н). Элементный анализ: найдено %: Si 17,66; Zr 27,79; С 14,66; Н 5,71. Вычислено %: Si 17,20; Zr 28,04; С 14,76; Н 5,5.The synthesis is carried out according to the method described in example 6, but instead of iron chloride, zirconium chloride is used in an equimolar amount. The product yield of 89.5%. GPC: monomodal distribution M p = 200 (by polystyrene standards). NMR - 1 H spectrum in CDCl 3 : δ = 0.15 ppm. (s. 9H); δ = 1.2 ppm (m. 9H); δ = 3.71 ppm (m. 6H); δ = 5.92 ppm (m. 9H). Elemental analysis: Found%: Si 17.66; Zr 27.79; C 14.66; H, 5.71. Calculated%: Si 17.20; Zr 28.04; C 14.76; H 5.5.
Методика испытания термостабилизирующего действия металлосилоксанов.Test procedure for the thermostabilizing action of metallosiloxanes.
Смешивают раствор 0,7 г метилсилсесквиоксановой смолы в 6,5 мл метилтретбутилового эфира (МТБЭ) и раствор 0,14 г трис(диэтоксиметилсилокси)железа (или другого синтезированного металлосилоксана) в 2 мл МТБЭ (1,8% Fe к массе смолы). Полученный гомогенный раствор выдерживают на воздухе в тонком слое до высыхания растворителя. Полученную однородную прозрачную пленку нагревают в вакуумном шкафу при температуре 200°С в течение 2 часов. Анализируют полученный образец методом ДТА и сравнивают с данными ДТА метилсилсесквиоксановой смолы без добавок металлосилоксанов. Результаты ряда испытаний приведены в таблице.A solution of 0.7 g of methylsilsesquioxoxane resin in 6.5 ml of methyl tert-butyl ether (MTBE) and a solution of 0.14 g of tris (diethoxymethylsiloxy) iron (or other synthesized metallosiloxane) in 2 ml of MTBE (1.8% Fe by weight of resin) are mixed. The resulting homogeneous solution is kept in air in a thin layer until the solvent dries. The obtained uniform transparent film is heated in a vacuum oven at a temperature of 200 ° C for 2 hours. Analyze the obtained sample by DTA and compare with the DTA data of methylsilsesquioxane resin without the addition of metallosiloxanes. The results of a number of tests are shown in the table.
Claims (24)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005141185/04A RU2293746C1 (en) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | Functional polymetallosiloxanes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005141185/04A RU2293746C1 (en) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | Functional polymetallosiloxanes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2293746C1 true RU2293746C1 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37863425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005141185/04A RU2293746C1 (en) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | Functional polymetallosiloxanes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2293746C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015156703A2 (en) | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Enikolopov Institute Of Synthetic Polymeric Materials, A Foundation Of The Russian Academy Of Sciences (Ispm Ras) | Functional metallosiloxanes, products of their partial hydrolysis and their use |
RU2798831C2 (en) * | 2021-10-18 | 2023-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук (ИСПМ РАН) | New metallosiloxane hardeners for epoxy resins |
-
2005
- 2005-12-29 RU RU2005141185/04A patent/RU2293746C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015156703A2 (en) | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Enikolopov Institute Of Synthetic Polymeric Materials, A Foundation Of The Russian Academy Of Sciences (Ispm Ras) | Functional metallosiloxanes, products of their partial hydrolysis and their use |
RU2649392C2 (en) * | 2014-04-11 | 2018-04-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук (ИСПМ РАН) | Functional metallosiloxanes, products of their partial hydrolysis and their application |
RU2798831C2 (en) * | 2021-10-18 | 2023-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук (ИСПМ РАН) | New metallosiloxane hardeners for epoxy resins |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006022207A (en) | Silicon compound | |
JP7249954B2 (en) | Hydrosilylation-curable silicone resin | |
EP1828212A1 (en) | Silicone condensation reaction | |
RU2649392C2 (en) | Functional metallosiloxanes, products of their partial hydrolysis and their application | |
US9695316B2 (en) | Cyclic siloxane compounds and compositions comprising the same | |
CN111133035B (en) | Process for preparing siloxanes comprising oxamido ester groups | |
RU2296767C1 (en) | Functional metallosiloxanes and method for their preparing | |
TWI798293B (en) | Silane mixtures and processes for preparation thereof | |
RU2293746C1 (en) | Functional polymetallosiloxanes | |
KR101208460B1 (en) | Process for assembly of poss monomers | |
JP2007182528A (en) | Polymer obtained by reacting silsesquioxane derivative and method for producing the same | |
CN113402712B (en) | Phosphorus-containing ladder-shaped polysiloxane and preparation method and application thereof | |
US7491784B2 (en) | Method for the production of organosiloxanes modified by a phosphonic acid ester | |
EP1783131A1 (en) | Process for producing organosilicon compound | |
JP6263085B2 (en) | Phosphorus-containing polymer | |
US11299628B2 (en) | Organopolysiloxane composition | |
KR101946071B1 (en) | Fluorine-containing maleimide compound and method for making the same | |
CN110573555B (en) | Process for preparing urea-functionalized siloxanes | |
JP4265117B2 (en) | Method for producing novel silsesquioxane having protected catechol group | |
JP2023543676A (en) | Method of preparing alkyl functionalized polysiloxane | |
JP4765356B2 (en) | Siloxane block copolymer and process for producing the same | |
JPH0717752B2 (en) | Process for producing alkoxy-functional organopolysiloxane | |
Zhang et al. | Synthesis and thermal curing of liquid unsaturated polysilsesquioxane and its mechanical and thermal properties | |
JP5311091B2 (en) | Polycarbosilane and method for producing the same | |
RU2293743C1 (en) | Polysodiumoxyorganosilanes and a method for preparation thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151230 |