RU2441039C2 - Method of obtaining heat- and frost-resistant siloxane rubber - Google Patents
Method of obtaining heat- and frost-resistant siloxane rubber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441039C2 RU2441039C2 RU2010117928/04A RU2010117928A RU2441039C2 RU 2441039 C2 RU2441039 C2 RU 2441039C2 RU 2010117928/04 A RU2010117928/04 A RU 2010117928/04A RU 2010117928 A RU2010117928 A RU 2010117928A RU 2441039 C2 RU2441039 C2 RU 2441039C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anionic
- molecular weight
- temperature
- frost
- siloxane rubber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области кремнийорганических эластомеров, в частности - к процессу получения модифицированных высокомолекулярных силоксановых каучуков с повышенной термо- и морозостойкостью, которые находят применение во многих областях машино- и приборостроения, в кабельной и электротехнической промышленности. Применяемые в настоящее время силоксановые каучуки имеют морозостойкость в пределах - 70°С.The invention relates to the field of organosilicon elastomers, in particular to a process for producing modified high molecular weight siloxane rubbers with high thermal and frost resistance, which are used in many fields of machine and instrument making, in the cable and electrical industry. The currently used siloxane rubbers have frost resistance in the range of - 70 ° C.
Известен [Карлин А.В. и др. Сборник «Кремнийорганические материалы», Москва, «Химия», 1971, стр.170] способ получения кремнийорганичемкого каучука СКТФВ-2 полимеризацией смеси диметилциклосилоксанов и октафенилциклотетрасилоксана (либо других дифенилсодержащих циклов) под влиянием катализатора анионной полимеризации - полидиметилсилоксандиолята калия (ПДСК) при температуре 150°С. Получаемый каучук имеет морозостойкость в пределах минус 70°С.Known [Karlin A.V. et al. Collection of Organosilicon Materials, Moscow, Chemistry, 1971, p. 170] a method for producing organosilicon rubber SKTFV-2 by polymerizing a mixture of dimethylcyclosiloxanes and octaphenylcyclotetrasiloxane (or other diphenyl-containing cycles) under the influence of anionic polymerization catalyst (polydimethylsilioxandi at a temperature of 150 ° C. The resulting rubber has frost resistance within minus 70 ° C.
Недостатками процесса являются необходимость особой очистки дифенилсодержащих циклов от моно- и трифункциональных примесей, являющихся соответственно регуляторами молекулярной массы или трехмерносшивающими агентами, а также риск отщепления фенильных групп под действием сильно нуклеофильного катализатора ПДСК. Еще одним недостатком этого процесса является невозможность получения оптимального, близкого к статистическому, распределения модифицирующих дифенилсилоксизвеньев по цепи макромолекулы.The disadvantages of the process are the need for special purification of diphenyl-containing cycles from mono- and trifunctional impurities, which are respectively molecular weight regulators or three-crosslinking agents, as well as the risk of phenyl groups being cleaved off by the action of a strongly nucleophilic PDSK catalyst. Another disadvantage of this process is the impossibility of obtaining an optimal, close to statistical, distribution of modifying diphenylsiloxyl units along the macromolecule chain.
Наиболее близким по технической сущности является способ [Голдовский Е.А. и др., Сборник «Исследования в области физики и химии каучуков и резин», Ленинград, ЛТИ им. Ленсовета, 1975, стр.140] получения каучуков СКТФВ 2103 и СКТФВ 2101, содержащих 8-10% мольных дифенилсилоксановых звеньев путем анионной сополимеризации при температуре 150±3°С диметил-, метилвинилциклосилоксанов с октафенилциклотетрасилоксаном в присутствии катализатора ПДСК. Получают каучуки с молекулярной массой от 450000 до 1000000 и морозостойкостью в пределах минус 70°С.The closest in technical essence is the method [Goldovsky EA et al., Collection "Research in the field of physics and chemistry of rubbers and rubbers", Leningrad, LTI im. Lensoveta, 1975, p. 140] for the production of rubbers SKTFV 2103 and SKTFV 2101 containing 8-10% molar diphenylsiloxane units by anionic copolymerization of dimethyl-, methylvinylcyclosiloxanes with octaphenylcyclotetrasiloxane in the presence of a PDSK catalyst at a temperature of 150 ± 3 ° С. Rubbers are obtained with a molecular weight of 450,000 to 1,000,000 and frost resistance within minus 70 ° C.
Недостатками процесса являются необходимость особой очистки дифенилсодержащих циклов от моно- и трифункциональных примесей, являющихся соответственно регуляторами молекулярной массы или трехмерносшивающими агентами, а также риск отщепления фенильных групп под действием сильно нуклеофильного катализатора ПДСК. Еще одним недостатком этого процесса является невозможность получения оптимального, близкого к статистическому, распределения модифицирующих дифенилсилоксизвеньев по цепи макромолекулы и, соответственно, с недостаточно высокой молекулярной массой. Как результат термостабильность и морозостойкость этих каучуков недостаточна для эксплуатации в условиях некоторых климатических зон.The disadvantages of the process are the need for special purification of diphenyl-containing cycles from mono- and trifunctional impurities, which are respectively molecular weight regulators or three-crosslinking agents, as well as the risk of phenyl groups being cleaved off by the action of a strongly nucleophilic PDSK catalyst. Another disadvantage of this process is the impossibility of obtaining an optimal, close to statistical, distribution of modifying diphenylsiloxyl units along the macromolecule chain and, accordingly, with insufficiently high molecular weight. As a result, the thermostability and frost resistance of these rubbers is insufficient for operation in some climatic zones.
Целью настоящего изобретения является получение модифицированных высокомолекулярных силоксановых каучуков с высокой термо- и морозостойкостью.The aim of the present invention is to provide modified high molecular weight siloxane rubbers with high heat and frost resistance.
Предлагаемый способ получения особо термо- и морозостойкого высокомолекулярного силоксанового каучука предусматривает модифицирование его дифенилсилоксизвеньями. Указанный способ включает проведение анионной сополимеризации диметилциклосилоксанов, метилвинилциклосилоксанов и дифенилсиландиола при повышенной температуре 150-170°С и перемешивании в присутствии катализатора анионной полимеризации. При этом в качестве модифицирующей дифенилсилоксановой составляющей используют товарный чистый продукт - дифенилсиландиол (ДФСД) общей формулы (С6H5)2Si(OH)2, практически не содержащий трифункциональных сшивающих микропримесей, а также нежелательной рострегулирующей микропримеси тетрафенилдисилоксандиола. Кроме того, с целью исключения отщепления фенильных групп от ДФСД в качестве катализатора анионной полимеризации используют менее нуклеофильный, чем ПДСК, полидиметилсилоксандиолят натрия (ПДСН), не вызывающий заметного отщепления бензола в процессе анионной сополимеризации и образующегося in situ при взаимодействии с NaOH. Отличительными признаками изобретения также являются использование при анионной сополимеризации ароматического углеводорода в качестве растворителя - толуола или ксилола, а также азеотропной отгонки воды, выделяющейся в процессе анионной сополимеризации. Использование таких приемов в процессе анионной полимеризации силоксановых каучуков, по-видимому, обеспечивает гомогенность смеси силоксановых циклов (октаметилциклотетрасилоксана, метилвинилциклосилоксанов) и дифенилсиландиола, а также смещение равновесия реакции сополимеризации в сторону высокомолекулярных продуктов за счет азеотропной отгонки воды, выделяющейся в процессе анионной сополимеризации.The proposed method for producing a particularly heat- and frost-resistant high molecular weight siloxane rubber involves modifying it with diphenylsiloxyl compounds. The specified method involves conducting anionic copolymerization of dimethylcyclosiloxanes, methylvinylcyclosiloxanes and diphenylsilanediol at an elevated temperature of 150-170 ° C and stirring in the presence of an anionic polymerization catalyst. At the same time, a commercially pure product, diphenylsilanediol (DFSD) of the general formula (C 6 H 5 ) 2 Si (OH) 2 , practically containing no trifunctional crosslinking microimpurities, as well as an undesirable growth-regulating microimpurity of tetraphenyldisiloxanediol, is used as a modifying diphenylsiloxane component. In addition, in order to exclude the removal of phenyl groups from DFSD, sodium polydimethylsiloxane diolate (PDSN) less nucleophilic than PDSK, which does not cause noticeable cleavage of benzene during anionic copolymerization and formed in situ upon interaction with NaOH, is used as an anionic polymerization catalyst. Distinctive features of the invention are the use of an aromatic hydrocarbon in the anionic copolymerization as a solvent — toluene or xylene, as well as azeotropic distillation of the water released during the anionic copolymerization. The use of such techniques in the process of anionic polymerization of siloxane rubbers, apparently, ensures the homogeneity of the mixture of siloxane cycles (octamethylcyclotetrasiloxane, methylvinylcyclosiloxanes) and diphenylsilanediol, as well as a shift in the equilibrium of the copolymerization reaction towards high molecular weight products due to azeotropic distillation of water anionotropically.
Ниже приводятся примеры конкретного исполнения изобретения, иллюстрирующие, но не ограничивающие его.The following are examples of specific embodiments of the invention, illustrating, but not limiting it.
Пример 1Example 1
В стеклянный четырехгорлый реактор объемом 1 л, снабженный мешалкой, термометром, прямым нисходящим холодильником Либиха и барботером азота, загружают 250 г октаметилциклотетрасилоксана, 0,5 г метилвинилциклосилоксанов, 10 г кристаллического дифенилсиландиола (ДФСД), 0,01 г NaOH для образования in situ катализатора анионной полимеризациии - ПДСН и заливают 150 мл толуола. Затем нагревают смесь при перемешивании до температуры 150-155°С в течение 1,5 часов с продувкой азотом, собирая в приемник 159 г азеотропа «толуол - вода». Получают сополимеризат с показателем преломления при 20°С пд=1,4280 и молекулярной массой 240 тыс. После нейтрализации ПДСН в лопастном смесителе 20 мл 1%-ного водного раствора MgSO4 в течение 2 часов, а также обезлетучивания в течение 24 часов в вакуум-сушильном шкафу при температуре 150°С, получают 215 г модифицированного каучука СКТФВ с показателем преломления пд 20=1,4292, молекулярной массой 380 тыс. (определяется методом вискозиметрии) и температурой стеклования Tс=-98°C, что соответствует степени морозостойкости -98°С. Такой каучук пригоден для получения универсальных термоморозостойких силоксановых резин. Термостабильность при температуре 280°С равна 4,17%.In a 1 L four-necked glass reactor equipped with a stirrer, thermometer, direct Liebig cooler and nitrogen bubbler, 250 g of octamethylcyclotetrasiloxane, 0.5 g of methyl vinylcyclosiloxane, 10 g of crystalline diphenylsilanediol (DPSD), 0.01 g of NaOH are charged to form an in situ catalyst anionic polymerization - PDSN and pour 150 ml of toluene. The mixture is then heated with stirring to a temperature of 150-155 ° C for 1.5 hours with a nitrogen purge, collecting 159 g of the toluene-water azeotrope in the receiver. Get the copolymerizate with a refractive index at 20 ° C p d = 1.4280 and a molecular weight of 240 thousand. After neutralizing the PDSN in a paddle mixer 20 ml of a 1% aqueous solution of MgSO 4 for 2 hours, as well as de-volatilization for 24 hours in a vacuum oven at a temperature of 150 ° C to give 215 g of the modified rubber SKTFV with a refractive index n d 20 = 1.4292, a molecular weight of 380 thousand. (determined by viscometry) and a glass transition temperature T = -98 ° C, which corresponds to degrees of frost resistance -98 ° C. Such rubber is suitable for the production of universal thermofreeze-resistant siloxane rubbers. Thermostability at a temperature of 280 ° C is 4.17%.
Пример 2Example 2
В стеклянный 1 л четырехгорлый реактор загружают 250 г циклодиметикона (смесь диметильных циклосилоксанов), 0,5 г метилвинилциклосилоксанов, 10 г кристаллического ДФСД, 0,01 г NaOH для образования in situ катализатора анионной полимеризациии - ПДСН и заливают 150 мл толуола. Смесь нагревают при перемешивании до температуры 150-160°С в течение 1 часа с продувкой азота, собирая в приемник 159 г азеотропа «толуол-вода». Получают сополимеризат с показателем преломления при 20°С пд 20=1,4275 и молекулярной массой 285000. После нейтрализации ПДСН в лопастном смесителе 20 мл 1%-ного водного раствора MgSO4, а также после 24 часов обезлетучивания при температуре 150°С в вакуум-сушильном шкафу, получают 218 г каучука СКТФВ с показателем преломления пд 20=1,4288, молекулярной массой 390000 (определяют методом вискозиметрии) и температурой стеклования Тс=-100°С, что соответствует степени морозостойкости -100°С. Такой каучук пригоден для получения универсальных термоморозостойких силоксановых резин. Термостабильность при температуре 280°С равна 3,08%.250 g of cyclodimethicone (a mixture of dimethyl cyclosiloxanes), 0.5 g of methyl vinylcyclosiloxanes, 10 g of crystalline DFSD, 0.01 g of NaOH to form an in situ anionic polymerization catalyst, PDSN, are charged into a 1 liter glass four-necked reactor and 150 ml of toluene are added. The mixture is heated with stirring to a temperature of 150-160 ° C for 1 hour with a nitrogen purge, collecting 159 g of a toluene-water azeotrope in the receiver. A copolymerizate is obtained with a refractive index at 20 ° С p d 20 = 1.4275 and a molecular weight of 285000. After neutralizing the PDS in a paddle mixer, 20 ml of a 1% aqueous solution of MgSO 4 , as well as after 24 hours of volatilization at a temperature of 150 ° C, vacuum oven, get 218 g of rubber SKTFV with a refractive index of n d 20 = 1,4288, a molecular weight of 390000 (determined by the method of viscometry) and a glass transition temperature T c = -100 ° C, which corresponds to a degree of frost resistance of -100 ° C. Such rubber is suitable for the production of universal thermofreeze-resistant siloxane rubbers. Thermostability at a temperature of 280 ° C is 3.08%.
Пример 3Example 3
В стеклянный 1 л четырехгорлый реактор загружают 250 г циклодиметикона (смесь диметильных циклосилоксанов), 0,5 г метилвинилциклосилоксанов, 25 г кристаллического ДФСД, 0,01 г NaOH для образования in situ катализатора анионной полимеризациии - ПДСН и заливают 150 мл о-ксилола. Смесь нагревают при перемешивании при температуре 170±3°С в течение 1 часа с продувкой азота, собирая в приемник 163 г азеотропа «ксилол-вода». Получают сополимеризат с показателем преломления при 20°С пд 20=1,4300-1,4305 и молекулярной массой свыше 260000. После нейтрализации ПДСН в лопастном смесителе 20 мл 1%-ного водного раствора MgSO4, а также после 24 часов обезлетучивания при температуре 150°С в вакуум-сушильном шкафу, получают 225 г каучука СКТФВ с показателем преломления пд 20=1,4312, молекулярной массой более 340000 (определяют методом вискозиметрии) и температурой стеклования Tс ниже -107°С, пригодного для получения универсальных термо- и морозостойких силоксановых резин. Термостабильность при температуре 280°С равна 4,75%.250 g of cyclodimethicone (a mixture of dimethyl cyclosiloxanes), 0.5 g of methyl vinylcyclosiloxanes, 25 g of crystalline DFSD, 0.01 g of NaOH to form an in situ anionic polymerization catalyst, PDSN, are charged into a 1 liter glass four-necked reactor and 150 ml of o-xylene are added. The mixture is heated with stirring at a temperature of 170 ± 3 ° C for 1 hour with a nitrogen purge, collecting 163 g of the xylene-water azeotrope in the receiver. Obtained copolymer with a refractive index at 20 ° C n d 20 = 1,4300-1,4305 and molecular weight above 260000. After neutralization PDSN in a paddle mixer with 20 ml of a 1% aqueous solution of MgSO 4, as well as after 24 hours at obezletuchivaniya temperature of 150 ° C in a vacuum oven to give 225 g SKTFV rubber with a refractive index n d 20 = 1.4312, a molecular weight of more than 340,000 (determined by viscometry) and a glass transition temperature T c below -107 ° C, suitable for producing versatile heat- and frost-resistant siloxane rubbers. Thermostability at a temperature of 280 ° C is 4.75%.
Пример 4 (сравнительный)Example 4 (comparative)
В стеклянный 1 л четырехгорлый реактор загружают 400 г октаметилциклотетрасилоксана, 28 г предварительно дважды перекристаллизованного (из гептана) октафенилциклотетрасилоксана, 0,05 г 20%-ного полиметилсилоксандиолята калия (ПДСК) и 0,15 г метилвинилциклосилоксанов. Смесь нагревают при перемешивании до температуры 155°С и проводят сополимеризацию под азотом 3,5-4,5 часа. В зависимости от качества октафенилциклотетрасилоксана получают либо низкомолекулярный каучук типа СКТНФ разных марок (Г, Д, Е), либо структурированный сильно пахнущий бензолом сополимеризат с показателем преломления пд 20=1,4255, молекулярной массой около 40000 (определяется методом вискозиметрии) и температурой стеклования Tс=-70°С, что соответствует степени морозостойкости -70°С. Такой каучук не пригоден для получения универсальных термо-морозостойких силоксановых резин. Только использование реактивно чистого октафенилциклотетрасилоксана марки «ч.д.а.» позволяет получать сополимеризат с молекулярной массой 310000 (определяется методом вискозиметрии) и температурой стеклования Тс=-85°С, пд 20=1,4260, который после нейтрализации 20 мл 1%-ного водного раствора MgSO4 в течение 2 часов и вакуумного обезлетучивания в течение 24 часов при температуре 150°С дает каучук СКТФВ с пд 20=1,4280 и молекулярной массой 390000 (определяется методом вискозиметрии), пригодный для изготовления резин.400 g of octamethylcyclotetrasiloxane, 28 g of previously double-recrystallized (from heptane) octaphenylcyclotetrasiloxane, 0.05 g of 20% potassium polymethylsiloxane diolate (PDSK) and 0.15 g of methylvinylcyclosiloxane are charged into a 1 L glass reactor. The mixture is heated with stirring to a temperature of 155 ° C and copolymerization is carried out under nitrogen for 3.5-4.5 hours. Depending on the quality of octaphenylcyclotetrasiloxane receive either a low molecular weight rubber type SKTNF different marks (D, E, F) or structured strongly smelling benzene copolymer with a refractive index n d 20 = 1.4255, a molecular weight of about 40000 (determined by viscometry) and glass transition temperature T c = -70 ° C, which corresponds to a degree of frost resistance of -70 ° C. Such rubber is not suitable for universal thermo-frost-resistant siloxane rubbers. Only the use of reactively pure “bpm” grade octaphenylcyclotetrasiloxane allows one to obtain a copolymerizate with a molecular weight of 310,000 (determined by the method of viscometry) and a glass transition temperature T c = -85 ° C, p d 20 = 1.4260, which after neutralization is 20 ml 1% aqueous solution of MgSO 4 for 2 hours and obezletuchivaniya vacuum for 24 hours at a temperature of 150 ° C gives a rubber SKTFV n d 20 = 1.4280 and a molecular weight of 390,000 (determined by viscometry), suitable for the manufacture of rubbers.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010117928/04A RU2441039C2 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Method of obtaining heat- and frost-resistant siloxane rubber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010117928/04A RU2441039C2 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Method of obtaining heat- and frost-resistant siloxane rubber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010117928A RU2010117928A (en) | 2011-11-20 |
RU2441039C2 true RU2441039C2 (en) | 2012-01-27 |
Family
ID=45316260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010117928/04A RU2441039C2 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | Method of obtaining heat- and frost-resistant siloxane rubber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2441039C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788765C1 (en) * | 2022-02-24 | 2023-01-24 | ООО "Аксили" | Organosilicon frost-resistant rubber, the method of its production and rubber based on it |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487143C1 (en) * | 2012-05-22 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Казанский завод синтетического каучука" (ОАО "КЗСК") | Method of producing siloxane rubber modified with diphenyl units |
-
2010
- 2010-05-06 RU RU2010117928/04A patent/RU2441039C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Голдовский Е.А. и др. Новые тепломорозостойкие силоксановые эластомеры: Сб. Исследования в области физики и химии каучуков и резин. - Л., 1975, с.140-144. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788765C1 (en) * | 2022-02-24 | 2023-01-24 | ООО "Аксили" | Organosilicon frost-resistant rubber, the method of its production and rubber based on it |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010117928A (en) | 2011-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105899575B (en) | Copolycarbonate and composition comprising the Copolycarbonate | |
Merker et al. | Preparation and properties of poly (tetramethyl‐p‐silphenylene‐siloxane) | |
JP5283701B2 (en) | Acrylic thermoplastic resin and molded article thereof | |
CN105849153B (en) | Copolycarbonate and the composition comprising the Copolycarbonate | |
Zlatanic et al. | Suppression of crystallization in polydimethylsiloxanes and chain branching in their phenyl-containing copolymers | |
JP6150945B2 (en) | Polyorganosiloxane compound, production method and copolycarbonate resin containing the same | |
Wang | Synthesis and characterization of UV-curable polydimethylsiloxane epoxy acrylate | |
Ramli et al. | Cross-link network of polydimethylsiloxane via addition and condensation (RTV) mechanisms. Part I: Synthesis and thermal properties | |
JPH06184310A (en) | Phenol-modified siloxane with high refractive index | |
TW201333106A (en) | Flame-retardant thermoplastic resin composition and molded article thereof | |
Akhmedov et al. | METHOD FOR PRODUCING SILICONORGANIC COMPOUNDS. | |
Zhan et al. | A novel crosslinking agent of polymethyl (ketoxime) siloxane for room temperature vulcanized silicone rubbers: synthesis, properties and thermal stability | |
JP5990909B2 (en) | One-end functional group-containing organopolysiloxane and method for producing the same | |
RU2441039C2 (en) | Method of obtaining heat- and frost-resistant siloxane rubber | |
JP5143684B2 (en) | Organic-inorganic hybrid material, and composition and additive containing the same | |
CN106883400A (en) | Polycarbonate silicone copolymer and its preparation method | |
CN104327268A (en) | Siloxane copolymer containing ethyl phenyl silica chain links and preparation method thereof | |
Zhu et al. | Toughening of a polysilsesquioxane network by homogeneous incorporation of polydimethylsiloxane segments | |
Schneider et al. | Facile Synthesis of Cx (AB) yCx Triblock Silicone Copolymers Utilizing Moisture Mediated Living‐End Chain Extension | |
EP0008997B1 (en) | Thermoplastic polystyrene-diorganopolysiloxane elastomers and process for the manufacture thereof | |
Lee et al. | Thiol-ene photopolymerization of well-defined hybrid graft polymers from a ladder-like polysilsesquioxane | |
Liang et al. | Transparent silphenylene elastomers from highly branched monomers | |
US10626221B2 (en) | Method of preparing organosiloxane | |
RU2709106C1 (en) | Method of producing poly(organo)(hydroxy)siloxanes with a given degree of polycondensation | |
RU2422472C1 (en) | Polyphenyldimethyl siloxane binding substances and synthesis method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140507 |