RU2576311C1 - Method of producing polyorganosiloxanes - Google Patents

Method of producing polyorganosiloxanes Download PDF

Info

Publication number
RU2576311C1
RU2576311C1 RU2014147095/04A RU2014147095A RU2576311C1 RU 2576311 C1 RU2576311 C1 RU 2576311C1 RU 2014147095/04 A RU2014147095/04 A RU 2014147095/04A RU 2014147095 A RU2014147095 A RU 2014147095A RU 2576311 C1 RU2576311 C1 RU 2576311C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polycondensation
alkyl
polyorganosiloxanes
alkoxysilanes
product
Prior art date
Application number
RU2014147095/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Азиз Мансурович Музафаров
Александра Александровна Калинина
Максим Николаевич Темников
Игорь Владимирович Эльманович
Марина Алексеевна Пигалёва
Андрей Сергеевич Жильцов
Марат Олегович Галлямов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН)
Priority to RU2014147095/04A priority Critical patent/RU2576311C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576311C1 publication Critical patent/RU2576311C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemical engineering of organosilicon compounds. Disclosed is a method of producing polyorganosiloxanes by polycondensation of alkoxy silanes, which is carried out in an aqueous medium, saturated with carbon dioxide under pressure from 150 to 350 ATM in a temperature range from 20 to 110°C. As initial alkoxysilane used is a compound selected from alkoxy silanes of general formula R1aR2bSi(OR3)4-(a+b), where R1=C1-C4 alkyl or C6H5; R2=C1-C4 alkyl; R3=C1-C4 alkyl; a=0 or 1 or 2; b=0 or 1.
EFFECT: proposed method is producible, enables to obtain a required polyorganosiloxane with quantitative output at low process time and in the absence of an organic solvent.
1 cl, 4 dwg, 1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к химической технологии высокомолекулярных кремнийорганических соединений, а именно к способу получения полиорганосилоксанов гидролитической поликонденсацией алкоксисиланов.The invention relates to the chemical technology of high molecular weight organosilicon compounds, and in particular to a method for producing polyorganosiloxanes by hydrolytic polycondensation of alkoxysilanes.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для производства полиорганосилоксанов, которые составляют основу полимерных композиционных материалов для получения герметиков, компаундов, адгезивов, разнообразных покрытий и т.п., применяемых в машиностроении, радиоэлектронике и других областях техники.The invention can be used in the chemical industry for the production of polyorganosiloxanes, which form the basis of polymer composite materials for the production of sealants, compounds, adhesives, various coatings, etc., used in mechanical engineering, electronics, and other technical fields.

Способ по изобретению позволяет получать полиорганосилоксаны различного строения, в частности линейные или циклические полидиметилсилоксаны, без растворителя и добавления катализаторов.The method according to the invention allows to obtain polyorganosiloxanes of various structures, in particular linear or cyclic polydimethylsiloxanes, without solvent and the addition of catalysts.

Известно, что полиорганосилоксаны различного строения получают гидролитической поликонденсацией функционально замещенных силанов. Гидролитическая поликонденсация - это совокупность процессов гидролиза функциональных групп исходного мономера водой с последующей гомо- и гетерофункциональной поликонденсацией, образующихся при гидролизе интермедиатов.It is known that polyorganosiloxanes of various structures are obtained by hydrolytic polycondensation of functionally substituted silanes. Hydrolytic polycondensation is a set of processes of hydrolysis of the functional groups of the initial monomer with water, followed by homo-and heterofunctional polycondensation formed during the hydrolysis of intermediates.

Известны способы получения полиорганосилоксанов гидролизом органохлорсиланов [Андрианов, К.А. Методы элементоорганической химии. Кремний / К.А. Андрианов. - М.: Наука, 1968. - 699 с.; Соколов, Н.Н. Методы синтеза полиорганосилоксанов / Н.Н. Соколов. - М.: Госхимиздат, 1959. - 197 с.; Гидролитическая поликонденсация органохлорсиланов (обзор) / В.М. Копылов, Л.М. Хананашвили, О.В. Школьник, А.Г. Иванов // ВМС (А) - 1995. - Т. 37, №3. - С. 394-416; Хананашвили, Л.М. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимеров / Л.М. Хананашвили. - М.: Химия, 1998. - 528 с.].Known methods for producing polyorganosiloxanes by hydrolysis of organochlorosilanes [Andrianov, K.A. Organoelemental chemistry methods. Silicon / K.A. Andrianov. - M .: Nauka, 1968 .-- 699 p .; Sokolov, N.N. Methods for the synthesis of polyorganosiloxanes / N.N. Sokolov. - M .: Goskhimizdat, 1959. - 197 p .; Hydrolytic polycondensation of organochlorosilanes (review) / V.M. Kopylov, L.M. Khananashvili, O.V. Schoolboy A.G. Ivanov // Naval Forces (A) - 1995. - T. 37, No. 3. - S. 394-416; Khananashvili, L.M. Chemistry and technology of organoelement monomers and polymers / L.M. Khananashvili. - M.: Chemistry, 1998. - 528 p.].

Процессы с использованием органохлорсиланов протекают быстро, но характеризуются сложностью управления и технологического оформления, наличием промежуточных стадий фильтрации и нейтрализации продуктов, образованием большого количества солянокислых отходов, в том числе промывных вод, которые сложно утилизировать.Processes using organochlorosilanes proceed quickly, but are characterized by the complexity of management and technological design, the presence of intermediate stages of filtration and neutralization of products, the formation of a large amount of hydrochloric acid waste, including washing water, which are difficult to dispose of.

Известны способы получения полиорганосилоксанов гидролитической поликонденсацией алкоксисиланов [Hook, R.J. A 29Si NMR study of the sol-gel polymerization rates of substituted ethoxysilanes / R.J. Hook // J. of Non-Cryst. Sol. - 1996. - V. 195. - P. 1-15; Schmidt, H. Principles of Hydrolysis and Condensation Reaction of Alkoxysilanes / H. Schmidt, H. Scholze, A. Kaiser. // J. Non-Cryst. Sol. - 1984. - V. 63. - P. 1-11; Chemical modification of TEOS with acetic acid / А. Campero, R. Arroyo, C. Sanchez, J. Livage. // Utrastructure processing of advanced ceramics. Edit. J.D. Mackenzie, D.R. Ulrich. - John Wyley&Sons, 1988. - P. 327-332; Tsai, M.T. Hydrolysis and condensation of forsterite precursor alkoxides: modification of the molecular gel structure by acetic acid / M.T. Tsai // J. of Non-Cryst. Sol. - 2002. - V. 298. - P. 116-130; Поликонденсация алкоксисиланов в активной среде - универсальный метод получения полиорганосилоксанов / Е.В. Егорова, Н.Г. Василенко, Н.В. Демченко [и др.] // ДАН. - 2009. - Т. 424, №2. - С. 200-204].Known methods for producing polyorganosiloxanes by hydrolytic polycondensation of alkoxysilanes [Hook, R.J. A 29 Si NMR study of the sol-gel polymerization rates of substituted ethoxysilanes / R.J. Hook // J. of Non-Cryst. Sol. - 1996. - V. 195. - P. 1-15; Schmidt, H. Principles of Hydrolysis and Condensation Reaction of Alkoxysilanes / H. Schmidt, H. Scholze, A. Kaiser. // J. Non-Cryst. Sol. - 1984. - V. 63. - P. 1-11; Chemical modification of TEOS with acetic acid / A. Campero, R. Arroyo, C. Sanchez, J. Livage. // Utrastructure processing of advanced ceramics. Edit J.D. Mackenzie, D.R. Ulrich. - John Wyley & Sons, 1988 .-- P. 327-332; Tsai, M.T. Hydrolysis and condensation of forsterite precursor alkoxides: modification of the molecular gel structure by acetic acid / M.T. Tsai // J. of Non-Cryst. Sol. - 2002. - V. 298. - P. 116-130; Polycondensation of alkoxysilanes in an active medium - a universal method for producing polyorganosiloxanes / E.V. Egorova, N.G. Vasilenko, N.V. Demchenko [et al.] // DAN. - 2009. - T. 424, No. 2. - S. 200-204].

Способы, использующие алкоксисиланы в качестве мономеров, обладают рядом преимуществ: снижается экологическая нагрузка благодаря отсутствию большого количества солянокислых отходов, нет необходимости использовать дорогостоящее коррозионно-стойкое оборудование.Methods that use alkoxysilanes as monomers have several advantages: the environmental load is reduced due to the absence of a large amount of hydrochloric acid waste, there is no need to use expensive corrosion-resistant equipment.

Однако гидролиз алкоксисилильных групп происходит значительно медленнее гидролиза хлорсилильных групп, поэтому для ускорения таких процессов необходимо использование катализаторов.However, the hydrolysis of alkoxysilyl groups occurs much more slowly than the hydrolysis of chlorosilyl groups; therefore, the use of catalysts is necessary to accelerate such processes.

Известны способы получения полиорганосилоксанов гидролизом алкоксисиланов в присутствии кислот и оснований, однако для этих способов характерны неполная конверсия мономера и алкоксисилильных групп, необходимость использования растворителей, отсутствие селективной направленности процессов для образования продуктов заданной структуры в случае гидролиза диорганодиалкоксисиланов, наличие дополнительных стадий очистки продуктов от катализаторов (нейтрализация, фильтрация, отмывка), что приводит к снижению выхода и качества целевого продукта [Rankin, S. 29Si NMR study of base-catalyzed polymerization of dimethyldiethoxysilane / S. Rankin, A.V. McCormick // Magn. Reson. Chem. - 1999. - V. 37. - P. s27-s37; Sanchez, J. 29Si NMR Kinetic Study of Tetraethoxysilane and Ethyl-Substituted Ethoxysilane Polymerization in Acidic Conditions / J. Sanchez, S.E. Rankin, A.V. McCormick // Ind. Eng. Chem. Res. - 1996. - V. 35. - P. 117-129; Zhang, Z. Hydrolysis and Polymerization of Dimethyldiethoxysilane, Methyltrimethoxysilane and Tetramethoxysilane in Presence of Aluminum Acetylacetonate. A Complex Catalyst for the Formation of Siloxanes / Z. Zhang, S. Sakka. // J. Sol-Gel Sci. Technol. - 1999. - V. 16. - P. 209-220; Perfomance enhancement of polybenzoxazine by hybridization with polysiloxane / H. Ardhyananta, M. Wahid, M. Sasaki, T. Agag // Polymer. - 2008. - V. 49. - P. 4585-4591].Known methods for producing polyorganosiloxanes by hydrolysis of alkoxysilanes in the presence of acids and bases, however, these methods are characterized by incomplete conversion of monomer and alkoxysilyl groups, the need to use solvents, the absence of selective processes for the formation of products of a given structure in the case of hydrolysis of diorganodialcoxysilanes, the presence of additional stages of purification of products from catalysts ( neutralization, filtration, washing), which leads to a decrease in the yield and quality of the target Product [Rankin, S. 29 Si NMR study of base-catalyzed polymerization of dimethyldiethoxysilane / S. Rankin, A.V. McCormick // Magn. Reson. Chem. - 1999. - V. 37. - P. s27-s37; Sanchez, J. 29 Si NMR Kinetic Study of Tetraethoxysilane and Ethyl-Substituted Ethoxysilane Polymerization in Acidic Conditions / J. Sanchez, S.E. Rankin, A.V. McCormick // Ind. Eng. Chem. Res. - 1996. - V. 35. - P. 117-129; Zhang, Z. Hydrolysis and Polymerization of Dimethyldiethoxysilane, Methyltrimethoxysilane and Tetramethoxysilane in Presence of Aluminum Acetylacetonate. A Complex Catalyst for the Formation of Siloxanes / Z. Zhang, S. Sakka. // J. Sol-Gel Sci. Technol. - 1999. - V. 16. - P. 209-220; Performance enhancement of polybenzoxazine by hybridization with polysiloxane / H. Ardhyananta, M. Wahid, M. Sasaki, T. Agag // Polymer. - 2008. - V. 49. - P. 4585-4591].

Известен способ получения линейных органополисилоксанов с концевыми гидроксильными группами гидролизом диалкоксисилана в присутствии соляной кислоты в течение 1 часа с последующим добавлением оксидов металла для нейтрализации катализатора, сушкой продукта над сульфатом магния и удалением спирта из продукта (патент Японии JP 2652307).A known method of producing linear organopolysiloxanes with terminal hydroxyl groups by hydrolysis of dialkoxysilane in the presence of hydrochloric acid for 1 hour, followed by the addition of metal oxides to neutralize the catalyst, drying the product over magnesium sulfate and removing alcohol from the product (JP Patent JP 2652307).

Недостатками способа является многостадийность, наличие отходов, неполная конверсия мономера, отсутствие селективности процесса.The disadvantages of the method are multi-stage, the presence of waste, incomplete conversion of the monomer, the lack of selectivity of the process.

Известен двухстадийный способ получения полиорганосилоксанов с концевыми гидроксисилильными группами (патент Японии JP 3079939), где на первой стадии проводят гидролитическую поликонденсацию органоалкоксисиланов в присутствии сульфокатионита в течение 4 часов и получают продукты с концевыми этоксисилильными группами, на второй стадии проводят гидролиз этих продуктов, прибавляя дополнительное количество воды.The known two-stage method for producing polyorganosiloxanes with terminal hydroxysilyl groups (Japanese patent JP 3079939), where in the first stage hydrolytic polycondensation of organoalkoxysilanes is carried out in the presence of sulfocationite for 4 hours and products with terminal ethoxysilyl groups are obtained, in the second stage, hydrolysis of these products is carried out, adding an additional amount water.

Недостатками способа являются неполная конверсия мономера, низкая молекулярная масса продукта, наличие дополнительных стадий очистки и выделения продукта.The disadvantages of the method are the incomplete conversion of the monomer, the low molecular weight of the product, the presence of additional stages of purification and isolation of the product.

Известен способ получения полиорганосилоксанов, заключающийся в проведении поликонденсации органоалкоксисиланов в муравьиной кислоте с использованием ионообменной смолы в качестве катализатора (Европейский патент ЕР 0431409).A known method of producing polyorganosiloxanes, which consists in carrying out the polycondensation of organoalkoxysilanes in formic acid using an ion exchange resin as a catalyst (European patent EP 0431409).

Недостатками данного способа являются: низкая молекулярная масса продукта, отсутствие полной конверсии алкоксигрупп, продолжительность процесса в течение 3-4 дней, отсутствие возможности управления строением и составом продукта.The disadvantages of this method are: low molecular weight of the product, the lack of complete conversion of alkoxy groups, the duration of the process for 3-4 days, the inability to control the structure and composition of the product.

Известны способы гидролиза тетраалкоксисиланов в условиях сверхкритического CO2 в присутствии катализаторов - неорганических и органических кислот, где сверхкритический CO2 выступает в роли растворителя, что является преимуществом этих способов, так как после сброса давления газообразный CO2 улетучивается, и не требуется дополнительных стадий удаления растворителей в отличие от вышеописанных способов (Moner-Girona, М.; Roig, A.; Molins, E.J. Sol-Gel Route to Direct Formation of Silica Aerogel Microparticles Using Supercritical Solvents Sol-Gel Sci. Technol. 2003, 26, 645.; A. Rao, D. Bhagat Solid State Sciences 6 (2004) 945-952; патент США US 6670402). Однако CO2 в указанных способах не является реагентом и не участвует в процессе поликонденсации, его ключевая роль заключается в осушке геля, образовавшегося при взаимодействии тетраалкоксисилана и катализатора, и получении так называемого аэрогеля. Способы, в которых применяют сверхкритический CO2, не использовались для получения замещенных полиорганосилоксанов.Known methods for the hydrolysis of tetraalkoxysilanes under conditions of supercritical CO 2 in the presence of inorganic and organic acid catalysts where supercritical CO 2 acts as a solvent, which is an advantage of these methods, since after depressurization, gaseous CO 2 escapes and additional solvent removal steps are not required in contrast to the methods described above (Moner-Girona, M .; Roig, A .; Molins, EJ Sol-Gel Route to Direct Formation of Silica Aerogel Microparticles Using Supercritical Solvents Sol-Gel Sci. Technol. 2003, 26, 645; A Rao, D. Bhagat Solid State Sciences 6 (2004) 945-952; U.S. Patent US 6,670,402). However, CO 2 in these methods is not a reagent and does not participate in the polycondensation process, its key role is to dry the gel formed by the interaction of tetraalkoxysilane and catalyst, and to obtain the so-called airgel. Methods that employ supercritical CO 2 have not been used to produce substituted polyorganosiloxanes.

Известен способ получения полиорганосилоксанов путем гидролитической поликонденсации алкоксисиланов в активной среде, представляющей собой карбоновую кислоту, которая выступает одновременно в роли реагента, катализатора и растворителя, или смесь карбоновой кислоты и растворителя (RU 2006113775; Е.В. Егорова, Н.Г. Василенко, Н.В. Демченко [и др.] // ДАН. - 2009. - Т. 424, №2. - С. 200-204). При этом количество карбоновой кислоты составляет от 3 до 20 моль на 1 моль алкоксисилана, а количество используемого растворителя в реакционной смеси - от 10 до 90 объемн. %. Продолжительность процесса варьируется от 5 до 20 часов в зависимости от числа алкокси-групп мономера. Выделение продукта в указанном способе осуществляют отгонкой легколетучих компонентов. Этот способ наиболее близок к предлагаемому способу по технической сущности и может рассматриваться как прототип.A known method for producing polyorganosiloxanes by hydrolytic polycondensation of alkoxysilanes in an active medium, which is a carboxylic acid, which simultaneously acts as a reagent, catalyst and solvent, or a mixture of carboxylic acid and solvent (RU 2006113775; E.V. Egorova, N.G. Vasilenko, N.V. Demchenko [et al.] // DAN. - 2009. - T. 424, No. 2. - S. 200-204). The amount of carboxylic acid is from 3 to 20 mol per 1 mol of alkoxysilane, and the amount of solvent used in the reaction mixture is from 10 to 90 vol. % The duration of the process varies from 5 to 20 hours, depending on the number of alkoxy groups of the monomer. Isolation of the product in the specified method is carried out by distillation of volatile components. This method is closest to the proposed method in technical essence and can be considered as a prototype.

Недостатками данного способа являются: наличие побочных продуктов - спирт, вода, сложный эфир карбоновой кислоты, что осложняет и замедляет выделение целевого полиорганосилоксана, необходимость использования больших объемов карбоновой кислоты, растворителя и большая продолжительность процесса по сравнению с продолжительностью гидролитической поликонденсации органохлорсиланов, которая протекает в непрерывном режиме.The disadvantages of this method are: the presence of by-products - alcohol, water, carboxylic acid ester, which complicates and slows the release of the target organopolysiloxane, the need to use large volumes of carboxylic acid, solvent and a longer process compared to the duration of hydrolytic polycondensation of organochlorosilanes, which proceeds in continuous mode.

Задачей заявляемого изобретения является создание эффективного технологичного способа получения полиорганосилоксанов из алкоксисиланов, который обеспечивал бы полную конверсию мономера при малой продолжительности процесса и в отсутствие органического растворителя.The objective of the invention is the creation of an effective technological method for producing polyorganosiloxanes from alkoxysilanes, which would ensure complete conversion of the monomer with a short process time and in the absence of an organic solvent.

Задача решается заявляемым способом получения полиорганосилоксанов путем поликонденсации алкоксисилана, причем поликонденсацию проводят в водной среде, насыщенной диоксидом углерода, под давлением от 150 до 350 атм в температурном интервале от 20 до 110°C. В качестве исходного алкоксисилана используют алкоксисилан, выбранный из соединений общей формулы R1aR2bSi(OR3)4-(a+b), гдеThe problem is solved by the claimed method of producing polyorganosiloxanes by polycondensation of alkoxysilane, and the polycondensation is carried out in an aqueous medium saturated with carbon dioxide, under a pressure of from 150 to 350 atm in a temperature range from 20 to 110 ° C. As the starting alkoxysilane, an alkoxysilane selected from compounds of the general formula R 1 a R 2 b Si (OR 3 ) 4- (a + b) is used , where

R1 обозначает С14 алкил или С6Н5;R 1 is C 1 -C 4 alkyl or C 6 H 5 ;

R2 обозначает С14 алкил;R 2 is C 1 -C 4 alkyl;

R3 обозначает С14 алкил;R 3 is C 1 -C 4 alkyl;

а равно 0, или 1, или 2;and is 0, or 1, or 2;

b равно 0 или 1.b is 0 or 1.

Время проведения поликонденсации зависит от структуры исходного алкоксисилана и составляет от 10 мин до 3 часов (Таблица 1).The time of polycondensation depends on the structure of the initial alkoxysilane and ranges from 10 minutes to 3 hours (table 1).

В отличие от способа-прототипа, где гидролитическую поликонденсацию алкоксисиланов проводят в избытке карбоновой кислоты (RU 2006113775), в заявленном способе поликонденсацию алкоксисилана проводят в водной среде, насыщенной диоксидом углерода, под давлением от 150 до 350 атм и температуре от 20 до 110°C. Раствор диоксида углерода в воде при таких значениях температуры и давления характеризуется значением pH в диапазоне от 2,8 до 3,9, то есть представляет собой угольную кислоту, которая выступает в роли катализатора гидролитической поликонденсации мономера.In contrast to the prototype method, where the hydrolytic polycondensation of alkoxysilanes is carried out in excess of carboxylic acid (RU 2006113775), in the claimed method, the polycondensation of alkoxysilanes is carried out in an aqueous medium saturated with carbon dioxide, under a pressure of from 150 to 350 atm and a temperature of from 20 to 110 ° C . A solution of carbon dioxide in water at such temperature and pressure values is characterized by a pH value in the range from 2.8 to 3.9, that is, it is carbonic acid, which acts as a catalyst for the hydrolytic polycondensation of the monomer.

В общем виде гидролитическая поликонденсация алкоксисиланов в угольной кислоте может быть представлена следующей суммарной схемой:In general, the hydrolytic polycondensation of alkoxysilanes in carbonic acid can be represented by the following summary scheme:

Figure 00000001
Figure 00000001

где: R1 обозначает С14 алкил или С6Н5; R2 обозначает С14 алкил; R3 обозначает С14 алкил; а равно 0, или 1, или 2; b равно 0 или 1; n обозначает количество элементарных звеньев цепи.where: R 1 is C 1 -C 4 alkyl or C 6 H 5 ; R 2 is C 1 -C 4 alkyl; R 3 is C 1 -C 4 alkyl; and is 0, or 1, or 2; b is 0 or 1; n denotes the number of elementary chain links.

Продолжительность гидролитической поликонденсации алкоксисилана в таких условиях составляет не более трех часов, тогда как в прототипе - от 5 до 20 часов. Конечный продукт поликонденсации состоит из полиорганосилоксана, спирта, воды и диоксида углерода, что упрощает выделение целевого продукта. Диоксид углерода самопроизвольно удаляется из реактора при сбросе давления, оставшиеся компоненты представляют собой гетерофазную систему, состоящую из целевого полиорганосилоксана и водно-спиртового слоя. После отделения водно-спиртового слоя силоксановый слой анализируют с помощью ГЖХ, ГПХ, ИК- и ЯМР-спектроскопии. Таким образом, выделение целевого продукта не требует операций, связанных с удалением растворителя и большого избытка кислоты (как в прототипе). Целевой полиорганосилоксан получают с количественным выходом. На примере дифункциональных алкоксисиланов показана возможность управления структурой продукта. Так, повышение температуры поликонденсации диметилдиэтоксисилана от 60°C (пример 1, Таблица 1) до 110°C (пример 5, Таблица 1) приводит к увеличению выхода линейных полиорганосилоксанов от 57 до 88%.The duration of hydrolytic polycondensation of alkoxysilane in such conditions is not more than three hours, whereas in the prototype - from 5 to 20 hours. The final polycondensation product consists of polyorganosiloxane, alcohol, water and carbon dioxide, which simplifies the isolation of the target product. Carbon dioxide spontaneously is removed from the reactor when the pressure is released, the remaining components are a heterophasic system consisting of the target organopolysiloxane and a water-alcohol layer. After separation of the water-alcohol layer, the siloxane layer is analyzed by GLC, GPC, IR and NMR spectroscopy. Thus, the selection of the target product does not require operations associated with the removal of solvent and a large excess of acid (as in the prototype). The desired polyorganosiloxane is obtained in quantitative yield. Using difunctional alkoxysilanes as an example, the possibility of controlling the structure of the product is shown. Thus, an increase in the polycondensation temperature of dimethyldiethoxysilane from 60 ° C (example 1, table 1) to 110 ° C (example 5, table 1) leads to an increase in the yield of linear organopolysiloxanes from 57 to 88%.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в значительном сокращении длительности процесса при полной конверсии мономера; проведении поликонденсации без использования органического растворителя; в менее трудоемком выделении целевого продукта и возможности управления строением образующегося продукта.The technical result achieved in the claimed invention is to significantly reduce the duration of the process with complete conversion of the monomer; polycondensation without the use of an organic solvent; in less time-consuming selection of the target product and the ability to control the structure of the resulting product.

Анализ продукта после сброса давления и отделения водно-спиртового слоя проводили методами ГЖХ, ГПХ, ИК- и 1Н ЯМР-спектроскопии.Product analysis after depressurization and separation of the water-alcohol layer was performed by GLC, GPC, IR and 1 H NMR spectroscopy.

На Фиг. 1 приведен 1Н ЯМР-спектр реакционной смеси, полученной в примере 1 после сброса давления. Для определения количества концевых гидроксильных групп проводили блокирование полученного продукта диметилвинилхлорсиланом в условиях, обеспечивающих их полную конверсию.In FIG. 1 shows 1 H NMR spectrum of the reaction mixture obtained in Example 1 after depressurization. To determine the number of terminal hydroxyl groups, the resulting product was blocked with dimethylvinylchlorosilane under conditions ensuring their complete conversion.

На Фиг. 2 приведен 1Н ЯМР спектр блокированного полидиметилсилоксана из примера 4. Содержание винилдиметилсилильных групп и, соответственно, гидроксильных групп определяют по соотношению интегральных интенсивностей сигналов протонов метальных групп у атомов кремния в области δ=0,06 м.д. и протонов винильных групп в области δ=5,9 м.д.In FIG. Figure 2 shows the 1 H NMR spectrum of the blocked polydimethylsiloxane from Example 4. The content of vinyl dimethylsilyl groups and, accordingly, hydroxyl groups is determined by the ratio of the integrated signal intensities of the protons of the methyl groups of silicon atoms in the region δ = 0.06 ppm. and protons of vinyl groups in the region δ = 5.9 ppm

Молекулярно-массовое распределение полученных образцов определяли ГПХ-анализом образцов, а состав летучих полиорганосилоксанов определяли методом ГЖХ. В качестве примера на Фиг. 3 приведена ГЖХ-кривая для примера 3, которая типична для примеров 1-6. На Фиг. 4 представлены ГПХ-кривые продуктов, полученных в примерах 4 и 5.The molecular weight distribution of the obtained samples was determined by GPC analysis of the samples, and the composition of volatile polyorganosiloxanes was determined by GLC. As an example in FIG. 3 shows the GLC curve for example 3, which is typical for examples 1-6. In FIG. 4 shows the GPC curves of the products obtained in examples 4 and 5.

Условия получения и результаты исследования полученных полиорганосилоксанов представлены в Таблице 1.The conditions of preparation and the results of the study of the obtained polyorganosiloxanes are presented in Table 1.

Изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами его осуществления.The invention is illustrated by the following examples of its implementation.

Пример 1. Поликонденсация (CH3)2Si(OC2H5)2 в среде угольной кислоты.Example 1. Polycondensation of (CH 3 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 2 in a carbonic acid medium.

В автоклав объемом 20 мл помещают 10 мл диметилдиэтоксисилана и 5 мл воды Milli-Q. Затем в автоклав подают СО2 при давлении 150 атм. С помощью электронного термостата задают температуру внутри автоклава, равную 60°C. Процесс проводят в течение 3 часов. Затем давление сбрасывают, отделяют водно-спиртовой слой. Силоксановый слой анализируют с помощью ГЖХ, ГПХ, ИК- и ЯМР-спектроскопии. Выход полидиметилсилоксана количественный. ГЖХ: [(CH3)2SiO]3 - 3%, [(CH3)2SiO]4 - 33%, [(CH3)2SiO]5 - 7%, HO-[(CH3)2SiO]n-H - 57%. ГПХ: Mp=500. По данным 1Н ЯМР продукт содержит 1,2 масс. % остаточных EtO-групп (по соотношению сигналов CH3CH 2OSi- и CH3Si- групп). ИК-спектр (CCl4), v/см-1: 3300 (SiOH). Количество гидроксильных групп, определенное после блокирования диметилвинилхлорсиланом, составляет 9,2 масс. %.10 ml of dimethyldiethoxysilane and 5 ml of Milli-Q water are placed in a 20 ml autoclave. Then, CO 2 is supplied to the autoclave at a pressure of 150 atm. Using an electronic thermostat, the temperature inside the autoclave is set to 60 ° C. The process is carried out for 3 hours. Then the pressure is released, the water-alcohol layer is separated. The siloxane layer is analyzed by GLC, GPC, IR and NMR spectroscopy. The yield of polydimethylsiloxane is quantitative. GLC: [(CH 3) 2 SiO] 33%, [(CH 3) 2 SiO] 4 - 33%, [(CH 3) 2 SiO] 5 - 7%, HO - [(CH 3) 2 SiO ] n -H is 57%. GPC: M p = 500. According to 1 H NMR, the product contains 1.2 mass. % residual EtO-groups (according to the ratio of signals of CH 3 C H 2 OSi- and CH 3 Si-groups). IR (CCl 4 ), v / cm -1 : 3300 (SiOH). The number of hydroxyl groups, determined after blocking with dimethylvinylchlorosilane, is 9.2 mass. %

Примеры 2-8. Поликонденсацию алкоксиланов в примерах 2-8 осуществляют по методике, аналогичной описанной в Примере 1. Условия получения и результаты исследования полученных полиорганосилоксанов представлены в Таблице 1.Examples 2-8. The polycondensation of alkoxylans in examples 2-8 is carried out according to the method similar to that described in Example 1. The conditions for the preparation and results of the study of the obtained organopolysiloxanes are presented in Table 1.

Таким образом, предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:Thus, the proposed method has the following advantages:

- он позволяет получать полиорганосилоксаны различного строения, в частности линейные или циклические полидиметилсилоксаны и регулировать строение образующегося продукта;- it allows you to get polyorganosiloxanes of various structures, in particular linear or cyclic polydimethylsiloxanes and to regulate the structure of the resulting product;

- при этом значительно сокращается время поликонденсации;- this significantly reduces the time of polycondensation;

- нет необходимости добавлять органический растворитель и катализатор;- there is no need to add an organic solvent and catalyst;

- менее трудоемкое выделение целевого продукта;- less time-consuming selection of the target product;

- способ более технологичен, чем прототип.- the method is more technological than the prototype.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Способ получения полиорганосилоксанов путем поликонденсации алкоксисилана, выбранного из алкоксисиланов общей формулы R1aR2bSi(OR3)4-(a+b), где
R1 обозначает С14 алкил или С6Н5;
R2 обозначает С14 алкил;
R3 обозначает С14 алкил;
а равно 0, или 1, или 2;
b равно 0 или 1,
отличающийся тем, что поликонденсацию проводят в водной среде, насыщенной диоксидом углерода, под давлением от 150 до 350 атм в температурном интервале от 20 до 110°C.
A method of producing polyorganosiloxanes by polycondensation of an alkoxysilane selected from alkoxysilanes of the general formula R 1 a R 2 b Si (OR 3 ) 4- (a + b) , where
R 1 is C 1 -C 4 alkyl or C 6 H 5 ;
R 2 is C 1 -C 4 alkyl;
R 3 is C 1 -C 4 alkyl;
and is 0, or 1, or 2;
b is 0 or 1,
characterized in that the polycondensation is carried out in an aqueous medium saturated with carbon dioxide, under a pressure of from 150 to 350 atmospheres in a temperature range of from 20 to 110 ° C.
RU2014147095/04A 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing polyorganosiloxanes RU2576311C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147095/04A RU2576311C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing polyorganosiloxanes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147095/04A RU2576311C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing polyorganosiloxanes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576311C1 true RU2576311C1 (en) 2016-02-27

Family

ID=55435767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014147095/04A RU2576311C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing polyorganosiloxanes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576311C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0431409A2 (en) * 1989-12-04 1991-06-12 General Electric Company A nonaqueous method for making silicone polymers
US5496527A (en) * 1993-11-12 1996-03-05 Matsushita Electric Works. Ltd. Process of forming a hydrophobic aerogel
RU2006113775A (en) * 2006-04-25 2007-11-20 Институт синтетических полимерных материалов (ИСПМ) им. Н.С. Ениколопова РАН (RU) METHOD FOR PRODUCING POLYorganorganosiloxanes by polycondensation of organoalkoxysilanes in an active medium
RU2428438C2 (en) * 2009-11-16 2011-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") Method of producing polyorganosiloxanes based on organoalkoxysilanes
RU2524342C1 (en) * 2013-03-26 2014-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") Method of producing poly(organo)(alkoxy)(hydroxy)siloxanes with given degree of polycondensation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0431409A2 (en) * 1989-12-04 1991-06-12 General Electric Company A nonaqueous method for making silicone polymers
US5496527A (en) * 1993-11-12 1996-03-05 Matsushita Electric Works. Ltd. Process of forming a hydrophobic aerogel
RU2006113775A (en) * 2006-04-25 2007-11-20 Институт синтетических полимерных материалов (ИСПМ) им. Н.С. Ениколопова РАН (RU) METHOD FOR PRODUCING POLYorganorganosiloxanes by polycondensation of organoalkoxysilanes in an active medium
RU2428438C2 (en) * 2009-11-16 2011-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") Method of producing polyorganosiloxanes based on organoalkoxysilanes
RU2524342C1 (en) * 2013-03-26 2014-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП "ГНИИХТЭОС") Method of producing poly(organo)(alkoxy)(hydroxy)siloxanes with given degree of polycondensation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524342C1 (en) Method of producing poly(organo)(alkoxy)(hydroxy)siloxanes with given degree of polycondensation
US6770327B2 (en) Aminoalkylalkoxysiloxane mixtures
JP5627458B2 (en) Process for controlled hydrolysis and condensation of epoxy functional organosilanes and cocondensation of the epoxy functional organosilanes with other organofunctional alkoxysilanes
EP2619245B1 (en) Process for preparing resin-linear organosiloxane block copolymers
EP0564108B1 (en) Process for forming siloxane bonds
US20090253884A1 (en) Polysiloxane And Method For Producing Same
US20130253161A1 (en) Methods Of Modifying Metal-Oxide Nanoparticles
US8859709B2 (en) Method of forming polyhedral oligomeric silsesquioxane compounds
KR20170067658A (en) Silicone rubber composition and cured product thereof
JP4893787B2 (en) Organopolysiloxane and method for producing the same
JP2018505267A (en) Method for preparing organopolysiloxane
JPH06340812A (en) Stabilized hydrogensilsesquioxane resin solution
Feinle et al. Stable carboxylic acid derivatized alkoxy silanes
Kalinina et al. Synthesis of dimethylcyclosiloxanes in the active medium
RU2576311C1 (en) Method of producing polyorganosiloxanes
RU2444540C1 (en) Method of producing polymetallosiloxanes
JP6185165B2 (en) Method for producing SiOH functional polysiloxane
JP3410486B2 (en) Method for producing alkoxy group-containing silicone resin
Tagliazucca et al. Influence of synthesis conditions on the cross-link architecture of silsesquioxanes prepared by in situ water production route
RU2428438C2 (en) Method of producing polyorganosiloxanes based on organoalkoxysilanes
RU2615507C1 (en) Method for producing soluble polymethylsilsesquioxanes
RU2456308C2 (en) Method of producing linear polydimethylsiloxanes with terminal hydroxyl groups via polycondensation of dimethyldialkoxysilanes in active medium
US6949666B2 (en) Process for producing polyorganosiloxane with solid-acid zirconium oxide catalyst
RU2712931C1 (en) Method of producing linear poly(methyl)(hydride)siloxanes with a given average length of a siloxane chain
JP2003105088A (en) Method of producing polyorganosiloxane using solid acidic zirconium oxide catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201126