JP3657633B2 - オルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布用の新規触媒 - Google Patents
オルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布用の新規触媒 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は短鎖線状ホスファゼンならびにそれらと水、アルコール、酸、フェノール及びオルガノシロキサンのような化合物との反応生成物に関するものである。これらの化合物はオルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布に対して活性な触媒である。
【0002】
【従来の技術】
低分子量シロキサノール油の重縮合又は重合は数年前から実用化されている。これらの反応工程を適度な反応時間及び温度で達成するために広範囲の触媒が使用されている。使用し得る触媒は硫酸、トリフルオルスルホン酸、ある種のルイス酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムシラノレート及びある種のアミンを包含する(たとえば(a)Voronkov,M.G.;Mileshkevich,V.P.;Yuzhelevskii,Yu.A.編、“The SiloxaneBond”,Consultant Bureau,New York and London,1978年発行;及び(b)Noll,W.“Chemistry and Technology of Silicones”,Academia Press,New York,1968年発行参照)。線状塩化ホスホニトリルの製造及び低粘度シロキサン重合体の重縮合及び再分布用の触媒としてのそれらの使用については多数の特許文献に開示されている。特に、Wacker Chemie社の米国特許第2,830,967号(1958)、同第3,186,967号(1965)、同第3,839,388号(1974)、同第4,725,643号(1988)、同第4,975,510号(1990)明細書には式Cl3 P(NPCl2 )n NPCl3 + PCl6 - (式中、nは1−6の整数、好ましくは1である)によって表わされる線状塩化ホスホニトリルが低粘度シロキサン重合体の重縮合及び平衡化用の触媒として有効であることが開示されている。これらの触媒はヒドロキシル末端基を低含量で有するシリコーンゴム及びシロキサン油の製造に特に有効である。より最近の米国特許第4,888,405号及び同第5,008,229号(1991)明細書(Wacker Chemie社)には塩化ホスホニトリル及び/又は塩化ホスホニトリルとオルガノポリシロキサン及び/又はオルガノシランとの反応生成物を含有し、後者はさらに可溶化剤及びハロゲン不含溶剤も含有する新規触媒組成物が開示されている。最近の特許明細書(1992年発行のダウ・コーニング社の英国特許第2,252,969号明細書)には一般式:Cl3 P(NPCl2 )n NPCl3 + EClm - (式中、EはAl、Sb、P、Sn、Zn及びFeのような1.2−2の電気陰性度値をもつ元素である)の触媒化合物が開示されている。
【0003】
前述した技術の開発にもかゝわらず、オルガノシロキサンの重合における活性を改善するであろう触媒についての研究が続けられている。標準的な線状塩化ホスホニトリル(LPNC)を低分子量シロキサンジオールの重縮合用の触媒として使用すると環式オリゴシロキサンを含まない高分子量ゴムを製造し得ること及び該ゴムは短いサイクル時間で製造し得ることは既知である。本発明者の研究は高分子量オルガノポリシロキサン及び低分子量シロキサンの物理的混合物を有意量の環状体を生成することなしに平均数の分子量をもつ線状重合体に再分布し得ることを示した。さらに、線状塩化ホスホニトリルと活性プロトンを含み、18より低いpKa値をもつ化合物との新規反応生成物を含有する組成物はオルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布用の活性触媒であることが認められた。特に、たとえば式:
Cl3 P(NPCl2 )n NPCl3 ・PCl6
のLPNC1モルと、活性プロトンを含み、18より低いpKa値をもつ化合物の好ましくは1−4モルとの反応により得られる新規生成物はオルガノシロキサンの重縮合及び転位のためのきわめて活性な触媒を与えることが認められた。使用した溶剤及び低沸点生成物は80℃で2時間真空吸引することによって反応系から除去された。生ずる薄黄色残渣は塩化メチレン、メタノール、エーテル及び低粘度シリコーン油のような多数の有機溶剤中に可溶である。塩素の分析はこの新規組成物は出発物質であるLPNCよりも著しく低含量で塩素を含有することを示した。前述した新規化学組成物をさらにオルガノシロキサンの重縮合及び再分布用の触媒として試験した。この新規触媒の触媒活性は標準LPNCよりも高かった。オルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布反応の生成物はオリゴマー状の環状体を含有しない。本発明の本質はオルガノシロキサンの重縮合及び再分布用のかゝる標準の及び新規な改善された触媒の開発及び使用にある。
【0004】
【発明の目的】
本発明の主目的はオルガノシロキサンの重縮合及び再分布のための新規方法及び新規触媒を提供するにある。
本発明の別の目的は低分子量シロキサンジオールの環状オリゴシロキサンを含まない高分子量ゴムへの重縮合用の触媒としての線状ホスファゼン及びそれらの誘導体を提供すること及び該重縮合を短いサイクル時間で行うことにある。
【0005】
本発明のさらに別の目的は高分子量オルガノポリシロキサン及び低分子量シロキサンの物理的混合物−−該混合物はこれら両方の出発物質の間の平均分子量をもつ線状重合体に、しかも環状重合体を同時に形成することなしに、再分布されるべきものである−−を提供するにある。
【0006】
【発明の概要】
本発明によれば、これらの目的及びその他の目的は、一般式(Ia)又は(Ib):
O(X)2-m Ym P{NP(X)2 }n NP(X)3-q (Y)q (Ia)
O(X)2-m Ym P{NP(X)2 }n N(H)P(O)(X)2-p (Y)p (Ib)
[式中、n=0又は1−8の整数;m=0又は1の整数;p=0又は1の整数;q=0又は1−2の整数;X=ハロゲン;Y=OH、OR、O(O)CR(たゞしRはアルキル又はアリール基)]の短鎖線状ホスファゼンを製造しかつそれらをオルガノポリシロキサンの重縮合及び再分布のための触媒として使用することによって達成される。
【0007】
さらに本発明は前記短鎖線状ホスファゼン化合物と活性プロトンを含有し、18より低いpKa値をもつ化合物、たとえばカルボン酸、ハロゲノアルカンカルボン酸、スルホン酸、アルコール、フェノール及び水、との反応生成物を提供するものである。
本発明の新規触媒の好ましい種類は低含量の塩素を含有するものであり、式(Ic)、(Id)及び(Ie):
OCl2 P(NPCl2 )n NPCl2 OH (Ic)
OCl2 P(NPCl2 )n N(H)PCl2 O (Id)
OCl2 P(NPCl2 )n NPCl3 (Ie)
(式中、nは0又は1−8の整数、好ましくは1−3の整数である)の化合物を包含する。nが0又は1である式(Ic)、(Id)及び(Ie)の化合物はエーテル、ケトン、たとえばアセトン、エステル、たとえば酢酸エチル、芳香族炭化水素、たとえばトルエン、それらの任意の混合物、等のようなハロゲン不含溶剤中に可溶である。
【0008】
本発明の新規触媒の好ましい実施態様によれば、各X基が塩素原子を表わす場合の式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)及び(Ie)の短鎖線状ホスファゼン触媒;各Y基がヒドロキシル基を表わす場合のこれらの式の触媒;mの値が0ないし1である場合のこれらの式の触媒;qの値が0ないし2である場合のこれらの式の触媒;pの値が0ないし1である場合のこれらの式の触媒が挙げられる。
【0009】
本発明はさらに、ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有する低分子量オルガノポリシロキサンジオールの重縮合を触媒有効量の前記に規定した式の短鎖線状ホスファゼンを使用して行なうことによって短いサイクル時間で実質的割合の環状体を生成することなしに高分子量オルガノポリシロキサンを製造する重縮合法を提供するものであり;さらにまた該反応混合物中にオリゴオルガノシロキサノール又はトリオルガノシロキシ末端オルガノシロキサンを連鎖停止剤として含有させることを特徴とするかゝる方法を提供するものである。
【0010】
本発明のさらに別の形態によれば、前記に規定したごとき触媒を、ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有するオルガノポリシロキサンの低分子量トリオルガノシロキシ末端オルガノシロキサンの存在における再分布反応による低粘度トリオルガノシロキシ末端油の製造、特に増加した割合の環状副生物を実質的に含有しないかゝる低粘度油の製造に使用することが意図される。
【0011】
本発明の方法の好ましい実施態様は最終生成物を170℃を超える温度、好ましくは200℃に加熱することによって触媒を失活させる工程;又は最終生成物をアンモニア、アミン、オルガノシラザンのような塩基性窒素化合物で処理することによって触媒を失活させる工程;又は最終生成物を金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩(たゞし金属はリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、及びアルミニウムのような一価、二価及び三価金属から選ばれる)のような強塩基化合物、ブチルリチウム、リチウムビス(トリメチルシリル)アミドのようなオルガノ金属化合物、又はそれらの任意の混合物、等で処理することによって触媒を失活させる工程を包含する。
【0012】
本発明はその好ましい特徴の中で、とりわけ、式:X3 P(NPX2 )n NPX3 ・EXv+1 (式中、nは0−6の範囲で変動し得る値であり、そしてEは燐又はポーリングの尺度に従って1−2の範囲の電気陰性度をもつ他の元素、たとえばアルミニウム、アンチモン、鉄等を表わし、そしてvは平衡収支する原子価状態又は酸化状態である)のハロゲン化ホスホニトリルと活性プロトンを含みかつ18より低いpKa値をもつ化合物、たとえばカルボン酸、ハロゲノアルカンカルボン酸、スルホン酸、アルコール、フェノール及び水、との反応の生成物を含有してなるハロゲン化物含量、好ましくは塩化物含量の低い新規触媒組成物、好ましくは各X基が塩素原子を表わすかゝる触媒組成物の合成法を包含する。好ましい製造法は活性プロトンを含む化合物を塩化メチレン中の塩化ホスホニトリルの溶液中に添加し、その後に低沸点物質を除去する工程、たとえばカルボン酸を塩化メチレン中の塩化ホスホニトリルの溶液中に添加し、ついで低沸点物質を除去する工程を含んでなる。さらに本発明は、かゝる触媒組成物を、ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有する低分子量オルガノポリシロキサンジオールの重縮合のために使用すること;及びかゝる触媒組成物を、ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有する低分子量シロキサンジオールの重縮合のために、連鎖停止剤としてオリゴオルガノシロキサノールの存在下で使用すること;及びかゝる触媒組成物を、ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有するオルガノポリシロキサンジオールの重縮合及び再分布のために、連鎖停止剤として低分子量トリオルガノシロキシ末端オルガノシロキサンの存在下で使用すること;ならびにかゝる触媒組成物を、ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有するトリオルガノシロキシ末端オルガノポリシロキサンの再分布のために、低分子量トリオルガノシロキシ末端オルガノシロキサンの存在下で使用して低粘度トリオルガノシロキシ末端油を製造することを意図するものである。
【0013】
【発明の詳細な開示】
本発明のホスファゼンは上記した一般式の線状低分子量重合体、すなわちオリゴマー及び前述したそれらの誘導体である。ハロゲンXはクロル、ブロム、ヨード、フルオル等であり得るが、ハロゲンXは塩素原子であることが好ましい。nが8よりも大きい値をもつホスファゼンは触媒としてあまり適当ではない。nが0−3の値である場合のホスファゼンがもっとも好ましい。異なるn値をもつオリゴマー状ホスファゼンは分離が困難な場合があり、しばしば混合物が使用される。nが1の値をもつホスファゼンオリゴマーはもっとも活性な触媒であるので、該オリゴマーの含量ができるだけ高いことが特に好ましい。nが1の値をもつ本発明に従う化合物のみからなる触媒が特に好ましい。
【0014】
Yで表わされる触媒の部分はヒドロキシル、アルコキシ、フェノキシ、アリールオキシ、カルボキシルオキシ基でありそしてR基はたとえば1−18個の炭素原子をもつアルキル又は置換アルキル基、又は6−18個の炭素原子をもつアリール又は置換アリール基である。
本発明に従う線状短鎖ホスファゼン触媒は五ハロゲン化燐及びハロゲン化アンモニウム、硫酸アンモニウム、又は他の等価の塩を反応させ、そして所望ならばついで対応する試薬:水、アルコール、フェノール、カルボン酸又はそれらの反応性誘導体、オルガノシロキサン、オルガノシラン、オルガノシラザン、それらの任意の混合物、等を反応させることによって製造し得る。好ましくは、これらは不活性溶剤として芳香族炭化水素又はより好ましくは塩素化脂肪族又は芳香族炭化水素、たとえばトルエン、対称−テトラクロルエタン、塩化メチレン、又は1,2,4−トリクロルベンゼン、等の存在下で五ハロゲン化燐、たとえば五塩化燐、アンモニウム塩、たとえば塩化アンモニウム又は硫酸アンモニウム、及び選定された随意の試薬を反応させることによって製造される。適当な随意の試薬の例は水、メチルアルコール、エチルアルコール、t−ブチルアルコール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、オクタデカノール−1、等、フェノール、4−エチルフェノール、1−ナフトール、等、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、n−ヘキサン酸、ステアリン酸、等、二酸化硫黄、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシシラザン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルテトラシロキサンジオール、それらの任意の混合物、等である。五塩化燐及びアンモニウム塩の両試薬は任意の時間、たゞし好ましくは1−10時間の範囲で変動し得る時間、相互に接触させ得る。この反応は3時間を超える時間続けることが好ましい。これらの試薬は生成するホスファゼンのかなりの量が2個を超える単位をもつオリゴマーとなるまで反応させることが好ましい。反応条件は線状トリマー及びテトラマーを高割合で与えるように適合させることが好ましい。環状ホスファゼンハライドに対する線状ホスファゼンハライドの収率は化学量論量よりも少ない量のアンモニウム塩を使用することによって増加することができ、それが好ましい方法である。かゝる好ましい方法においては、五ハロゲン化燐1モル当たり0.9−0.05モル、より好ましくは0.6−0.2モルの選定されたアンモニウム塩が使用される。
【0015】
本発明において使用し得る不活性溶剤である代表的な塩素化脂肪族又は芳香族炭化水素は対称−テトラクロルエタン、塩化メチレン、モノクロルベンゼン、o−ジクロルベンゼン及び1,2,4−トリクロルベンゼンを包含する。溶剤として使用される塩素化炭化水素の使用量は固体反応剤、すなわち五ハロゲン化燐及びハロゲン化アンモニウム、硫酸アンモニウム、等の少なくとも一部を溶解するに十分な量で使用される限り、臨界的であるとは考えられない。勿論、固体反応剤のかなりの割合が溶液状である場合には反応速度が実質的に改善される。しかしながら、大量の溶剤の使用はその後に反応生成物から溶剤を除去する必要があるので推奨されない。所望の変性ホスファゼン重合体組成物の回収法は臨界的ではない。反応混合物中に何等かの固体物質が存在する場合、それは任意慣用の方法で、たとえば熱濾過、傾瀉、遠心分離、等によって除去し得る。揮発性物質、たとえば溶剤もまた、慣用の方法、例えば蒸留によって除去し得る。触媒の好ましい回収法は蒸留、結晶化、又はもっとも好ましい化合物のみを溶解しない溶剤、たとえばヘキサン、石油エーテル、等の添加を包含する。これらの好ましい化合物はついで濾別することができる。本発明に従う触媒はそのまゝで又は溶剤中で、好ましくは窒素ガスシール下で好都合に貯蔵し得る。したがって、本発明はさらに、本発明に従う触媒を含有してなる触媒組成物を包含する。該組成物の他の部分は溶剤、担体、支持体及び触媒の製造に使用された若干の未反応物質を包含し得る。上記の式に従うがnが8より大である若干の化合物が存在することもある。かゝる化合物の量は最低限に保持されることが好ましい。かゝる組成物中における触媒の濃度は1−50重量%の範囲であり得る。触媒濃度5−20重量%の範囲が重合工程におけるその使用を一層容易にする点で特に好ましい。
【0016】
本発明の触媒はオルガノシロキサンの重合のために有用である。したがって、本発明はさらに前記に規定したごとき式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)及び(Ie)の線状ホスファゼン触媒のオルガノシロキサンの重合法における使用を提供する。これらの触媒は縮合触媒として特に有用であるが、再分布触媒としても適当である。たとえば、これらの触媒は一般式(II):
R1 a SiO4-a/2 (II)
(式中、R1 は水素原子、1−18個の炭素原子をもつ炭化水素基、1−18個の炭素原子をもつ置換炭化水素基を表わし、そしてaは平均で1.8−2.2の値をもつ)の単位を有するオルガノポリシロキサンの製造法のために有用であろう。R1 置換基はアルキル基、たとえばメチル、エチル、プロピル、イソブチル、ヘキシル、ドデシル又はオクタデシル基;アルケニル基、たとえばビニル、アリル、ブテニル、ヘキセニル又はデセニル基;アルキニル基、たとえばプロパルギル基;アリール基、たとえばフェニル基;アラルキル基、たとえばベンジル基;アルカリール基、たとえばトリル又はキシリル基;置換炭化水素基、たとえばトリフルオルプロピル、クロルプロピル又はクロルフェニル基であり得る。すべてのR1 基の少なくとも80%はアルキル又はアリール基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。実質的にすべてのR1 基がアルキル又はアリール基、特にメチル基であることがもっとも好ましい。オルガノポリシロキサンは好ましくは末端ブロック単位を除いて実際上すべての単位についてaの値が2であるようなものであり、そして該シロキサンは一般式(III):
R2 (R1 2 SiO)r SiR1 2 R2 (III)
(式中、R1 は前記の意義を有し、R2 は基R1 、又はアルコキシもしくはアリールオキシ基、又はヒドロキシル基であり、そしてrは整数である)の実質的に線状の重合体である。しかしながら、aの値が0又は1を表わす少量の単位が存在することもできる。鎖中にかゝる単位をもつ重合体は少量の分岐の存在を示すであろう。R2 基は好ましくはヒドロキシル基又はアルキル又はアリール基、たとえばメチル又はフェニル基を表わす。本発明に従う触媒を使用する方法によって製造し得るオルガノポリシロキサンの粘度は本発明の方法において使用される反応条件及び原料物質に応じて50mm2 /sないし数百万mm2 /sの範囲であり得る。本発明の触媒を使用する重合法において試薬として使用するに適当なオルガノシロキサンは末端ヒドロキシジオルガノシロキサン単位をもつポリジオルガノシロキサン、たとえばヒドロキシジメチルシロキサン末端停止ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシジメチルシロキサン末端停止ポリジメチルポリメチルフェニルシロキサン共重合体;トリオルガノシロキサン末端停止ポリジメチルシロキサン、たとえばトリメチルシロキサン末端停止ポリジメチルシロキサン;及び環式ポリジオルガノシロキサン、たとえばオクタメチルシクロテトラシロキサンを包含する。
【0017】
本発明の触媒は重合工程において試薬として使用されるオルガノシロキサンの全重量に基づいて1−1000重量ppmの濃度で使用し得る。この使用量はより好ましくは5−150重量ppm,もっとも好ましくは5−50重量ppmの範囲である。本発明の方法における触媒の使用量は該オルガノケイ素化合物と該触媒との接触温度が増大する場合には減少し得る。本発明の方法は好都合には室温で実施し得る。接触温度はまた190℃程度の高温でもよく、あるいは0℃程度の低温でもよい。しかしながら、温度範囲は好ましくは20−160℃、もっとも好ましくは50−120℃である。真空下で操作することが好ましく、真空は縮合反応速度を顕著に増大する。
【0018】
本発明に従う触媒は、反応生成物をたとえばその粘度について安定化するために、重合反応の終了時に中和し得る。中和は重合工程の任意の段階で、たとえばオルガノポリシロキサンの粘度が所望の値に達した時点で直ちに行い得る。これらの触媒に対する中和剤はアルカリ性物質、好ましくは軽度にアルカリ性の物質である。適当な中和剤の例はジエチルアミン、プロピルアミン、アンモニア及びヘキサメチルジシラザンである。
【0019】
式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)及び(Ie)の短鎖線状オリゴホスファゼンはオルガノシロキサンの重縮合及び再分布用のきわめて有効な触媒であることが認められた。オルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布に使用した場合のこれらの新規触媒の触媒活性は線状塩化ホスホニトリルの触媒活性に匹敵する。オルガノシロキサン重合体の重縮合及び再分布の生成物は痕跡量を超える、すなわち2.0重量%を超えるようなオリゴマー状環状体を含有しない。
【0020】
さらに、式Cl3 P(NPCl2 )n NPCl3 ・PCl6 の線状塩化ホスホニトリル(LPNC)1モルと低分子量シロキサンジオール(PS341、MW=4,000、Huls)1モル及びノナメチルテトラシロキサン−1−オール1モルとを塩化メチレン中で室温で反応させると2、3分程度の短時間でLPNC、シロキサン重合体及び水を含有する低粘度の二相混合物を与えることも認められた。該塩化メチレン、水、HCl及びシロキサン物質を80℃で2時間真空吸引することによってこの系から除去した。得られる黄色残渣は塩化メチレン、メタノール、エーテル及び低粘度シリコーン油のような多数の有機溶剤中に可溶性である。塩素分析の結果、この新規触媒は出発物質であるLPNCの塩素含量80%に比較して、わずかに57.5%の著しくより低含量の塩素を含むことを示した。
【0021】
上述した新規な化学的組成物を、後記の実施例に詳述するごとく、オルガノシロキサンの重縮合及び再分布用の触媒として試験した。この新規触媒は標準的なLPNCよりもさらに一層高い触媒活性を有していた。低分子量シロキサンジオールの重縮合による高分子量生成物は増加した含量のオリゴマー状環状体を含有しない。この触媒が0℃ないし160℃の温度範囲で活性であることは注目すべきことである。160℃を超える温度では、この触媒の活性は急激に減少する。200℃では、この新規触媒は不活性である。触媒のこの挙動は最終生成物中の触媒の失活を200℃に短時間加熱することによって達成可能とする。この新規触媒を120℃で使用することによって製造され、ついで200℃に5分間加熱することによって得られる高分子量シリコーンゴムは高い熱安定性を示す。かく得られるシリコーン物質はGE社のシリコーン規格E−68試験に合格する。
【0022】
【実施例の記載】
つぎに本発明を実施例によってさらに詳述するがこれらは特許請求の範囲に規定した本発明の技術的範囲を何等限定するものではない。特に示さない限り、すべての部は重量部を表わす。E−68試験法はつぎのごとく実施する。すなわち、試験条件は試料1gを金属カップ中に装入しそしてこのカップを350℃に加熱された加熱室中に装入する。室温で水で飽和され、ついで350℃まで加熱された窒素流をこのオーブン中の試料上に吹き込む。15分後、この試料を取り出しそして重量減少を測定する。この試験は該重合体の熱安定性を評価するものであり、そして温度はきわめて安定なポリジメチルシロキサンが熱分解し始める温度に丁度合致するように選定される。この試験において、低い重量減少度は供試重合体が活性な平衡化触媒を含まないことを示している。
【0023】
実施例1
OCl 2 PNPCl 3 の製造
容量100mlのフラスコに五塩化燐20.8g(0.1モル)、硫酸アンモニウム2.93g(0.022モル)及び対称−テトラクロルエタン50mlを装入した。この混合物を1時間撹拌下に還流した。反応終了後、溶剤を除去し、そして生成物を真空蒸留によって精製した(沸点:110−115℃/0.1mmHg)。薄黄色結晶としての標題の生成物の収量は12gであった。
【0024】
実施例2
OCl 2 PNPCl 2 NPCl 3 の製造
容量100mlのフラスコに実施例1の標題の化合物13.5g(0.05モル)、HN(Si(CH3 )3 )2 11.6ml(0.055モル)及び塩化メチレン20mlを装入した。この混合物を12時間撹拌下に還流した。反応終了後、PCl5 10.3g(0.05モル)を添加し、そして反応混合物をさらに12時間還流した。溶剤を回転式気化器上で除去しそして生成物を真空蒸留によって精製した(沸点:170−175℃/0.1mmHg)。薄黄色液体としての標題の生成物の収量は8gであった。
【0025】
実施例3
実施例2の生成物の加水分解による
OCl 2 PNPCl 2 NPCl 2 OHの製造
容量100mlのフラスコに実施例2の生成物0.5g(0.0013モル)及び塩化メチレン5mlを装入した。ついで水(23.3μl、0.0013モル)を添加した。この混合物を2時間撹拌した。反応終了後、溶剤を回転式気化器上で蒸発除去した。黄色液体としての標題の生成物の収量は0.36gであった。
【0026】
実施例4
実施例1の触媒を使用する室温での
ポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
容量50mlのビーカーにPS341(MW=4,000のポリジメチルシロキサンジオール、Huls)10g及び塩化メチレン中の実施例1の触媒の3%溶液10μlを装入した。塩化メチレンの代わりに酢酸エチルを使用して同一の結果を得ることができる。この混合物を2分間撹拌した。2分後、濁った混合物が生成した。この混合物を室温(23℃)で24時間放置した。2時間後、この曇りを帯びた混合物の上面に透明な高分子量ポリシロキサンが生成した。透明な高分子量ポリシロキサンの層は時間とともに増加しそしてそれは24時間でビーカーの底部に達した。
【0027】
実施例5
ハーケミキサー中で、実施例1の触媒を使用し、
ドデカメチルテトラシロキサン連鎖停止剤の存在下に
120℃で行なうポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
ハーケ(Haake)ミキサーにPS343(MW=26,000のポリジメチルシロキサンジオール,Huls)50g及び連鎖停止剤としてのドデカメチルテトラシロキサン0.0196gを装入した。このミキサーを120℃に加熱した。所望の温度に達した後、塩化メチレン中の実施例1の触媒18ppm(3%溶液30μl)を添加した。塩化メチレンの代わりに酢酸エチルを使用しても同一の結果を得ることができる。重縮合反応はトルクをモニターすることによって追跡した。40分間反応させた後、トルクは最大の読みに達し、それ以上は時間の経過によっても変化しなかった。得られる高分子量シロキサンゴムは分子量MW=400,000をもち、オリゴマー状環状体を全く含まなかった。
【0028】
実施例6
ハーケミキサー中で、実施例2の触媒を使用し、
ドデカメチルテトラシロキサン連鎖停止剤の存在下に
120℃で行なうポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
ハーケミキサーにPS343(MW=26,000のポリジメチルシロキサンジオール,Huls)50g及び連鎖停止剤としてのドデカメチルテトラシロキサン0.0196gを装入した。このミキサーを120℃に加熱した。所望の温度に達した後、塩化メチレン中の実施例2の触媒18ppm(3%溶液30μl)を添加した。塩化メチレンの代わりに酢酸エチルを使用しても同一の結果を得ることができる。重縮合反応はトルクをモニターすることによって追跡した。40分間反応させた後、トルクは最大の読みに達し、それ以上は時間の経過によっても変化しなかった。得られる高分子量シロキサンゴムは分子量MW=400,000をもち、オリゴマー状環状体を全く含まなかった。
【0029】
実施例7
実施例3の触媒を90℃で使用する
トリオルガノシリル末端置換低分子量油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコに分子量80,000のポリジメチルシロキサン10g及びヘキサメチルジシロキサン1gを装入した。このフラスコを90℃に加熱した。所望の温度に達した後、実施例3の触媒18ppm(塩化メチレン中の3%溶液30μl)を添加した。粘度のきわめて速やかな減少が観察された。20分後、該触媒をヘキサメチルジシラザンを用いて失活処理することによって反応を停止させた。得られるトリメチルシリル末端置換シリコーン油は分子量MW=1000をもち、有意量のオリゴマー状環状体を含有しなかった。
【0030】
実施例8
線状塩化ホスホニトリル、シロキサンジオール及び
テトラシロキサノールの反応生成物を含有してなる触媒の製造
(a)線状塩化ホスホニトリルの製造
容量100mlのフラスコに五塩化燐20.5g(0.5モル)、塩化アンモニウム2.7g(0.05モル)及びテトラクロルエタン50gを装入した。この混合物を8時間撹拌下に還流した。反応終了後、反応混合物を石油エーテル中に注入した。生成した沈殿を塩化メチレン中に溶解しそして石油エーテルで再沈殿させた。痕跡量の溶剤を真空下で除去した後、標題の生成物(LPNC)の薄黄色結晶14gを得た。
(b)触媒の製造
容量50mlのフラスコにPS341(MW=4,000ポリジメチルシロキサンジオール、Huls)オルガノシロキサンジオール4.0g及びノナメチルテトラシロキサン−1−オール0.8g及び塩化メチレン10mlを装入した。ついで、塩化メチレン10ml中のLPNC1gを室温で一度に添加した。2、3秒後、大量の水が生成した。得られる濁った二相混合物を15分間撹拌した。この系を減圧(0.05mmHg)下で80℃に2時間加熱することによって溶剤及びオルガノシリコーン物質を系から除去して薄黄色の触媒活性をもつ粘稠油状物0.7gを得、これを塩化メチレン23ml中に溶解した。
【0031】
実施例9
実施例8(b)の触媒を使用する
ポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
容量50mlのビーカーにPS343(MW=26,000ポリジメチルシロキサンジオール、Huls)10g及び塩化メチレン中の実施例8(b)の触媒の3%溶液10μlを装入した。この混合物を2分間撹拌した。2分後、曇りを帯びた混合物が生成した。この混合物を室温で24時間放置した。2時間後、この曇りを帯びた混合物の上面に透明な高分子量ポリシロキサンが形成された。時間の経過とともに、透明な高分子量ポリシロキサンの層は次第に厚くなりそして24時間でそれはビーカーの底部に達した。
【0032】
実施例10
ハーケミキサー中で、実施例8(b)の触媒を使用し、
120℃で行なうポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
ハーケミキサーにPS343(MW=26,000ポリジメチルシロキサンジオール、Huls)50gを装入した。このミキサーを120℃に加熱した。所定の温度に達した後、実施例8(b)の触媒18ppm(塩化メチレン中の3%溶液30μl)を添加した。重縮合反応はトルクをモニターすることによって追跡した。40分間反応させた後、トルクは最大の読みに達し、それ以上は時間の経過によっても変化しなかった。得られる高分子量シロキサンゴムは分子量MW=900,000をもち、オリゴマー状環状体を全く含まなかった。
【0033】
実施例11
ハーケミキサー中で、実施例8(b)の触媒を使用し、
ノナメチルテトラシロキサノール連鎖停止剤の存在下で
120℃で行なうポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
ハーケミキサーにPS343(MW=26,000ポリジメチルシロキサンジオール、Huls)50g及び連鎖停止剤としてノナメチルテトラシロキサノール0.026gを装入した。このミキサーを120℃に加熱した。所望の温度に達した後、実施例8(b)の触媒18ppm(塩化メチレン中の3%溶液30μl)を添加した。重縮合反応はトルクをモニターすることによって追跡した。40分間反応させた後、トルクは最大の読みに達し、それ以上は時間の経過によっても変化しなかった。得られる高分子量シロキサンゴムは分子量MW=420,000をもち、オリゴマー状環状体を全く含まなかった。
【0034】
実施例12
ハーケミキサー中で、実施例8(b)の触媒を使用し、
ドデカメチルテトラシロキサン連鎖停止剤の存在下で
120℃で行なうポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
ハーケミキサーにPS343(MW=26,000ポリジメチルシロキサンジオール、Huls)50g及び連鎖停止剤としてドデカメチルテトラシロキサン0.0196gを装入した。このミキサーを120℃に加熱した。所望の温度に達した後、実施例8(b)の触媒18ppm(塩化メチレン中の3%溶液30μl)を添加した。重縮合反応はトルクをモニターすることによって追跡した。40分間反応させた後、トルクは最大の読みに達し、それ以上は時間の経過によっても変化しなかった。得られる高分子量シロキサンゴムは分子量MW=430,000をもち、オリゴマー状環状体を全く含まなかった。
【0035】
実施例13
ヘキサメチルジシラザンの導入による
実施例11の重縮合シロキサン物質の失活化
実施例11からの重合体にヘキサメチルジシラザン1μlを添加し、そして得られる混合物を120℃でさらに5分間混合した。得られる重合体は高い熱安定性を有する(GEシリコーン試験法E−68に合格)。
【0036】
実施例14
200℃への加熱による
実施例11の重縮合シロキサン物質の失活化
実施例11からの重合体を混合しながら200℃に5分間加熱した。得られる重合体は高い熱安定性を有する(GEシリコーン試験法E−68に合格)。
【0037】
実施例15
ヘキサメチルジシラザンの導入による
実施例12の重縮合シロキサン物質の失活化
実施例12からの重合体にヘキサメチルジシラザン1μlを添加し、そして得られる混合物を120℃でさらに5分間混合した。得られる重合体は高い熱安定性を有していた(GEシリコーン試験法E−68に合格)。
【0038】
実施例16
200℃への加熱による
実施例12の重縮合シロキサン物質の失活化
実施例12からの重合体を混合しながら200℃に5分間加熱した。得られる重合体は高い熱安定性を有していた(GEシリコーン試験法E−68に合格)。
【0039】
実施例17
トリオルガノ末端置換低分子量シロキサン油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコにPS343(MW=26,000ポリジメチルシロキサンジオール、Huls)50g及び連鎖停止剤としてドデカメチルテトラシロキサン7.0gを装入した。このフラスコを90℃に加熱した。所望の温度に達した後、実施例8(b)の触媒18ppm(塩化メチレン中の3%溶液30μl)を添加した。きわめて速やかな重縮合が観察された(著量の泡が形成されそして水は真空トラップ中で凝縮された)。30分反応させた後、該触媒をヘキサメチルジシラザンを用いて失活処理することによって反応を停止させた。得られるトリメチル末端置換シリコーン油は分子量MW=3000をもち、有意量のオリゴマー状環状体を含有しなかった。
【0040】
実施例18
線状塩化ホスホニトリル及び酢酸の反応生成物を含有してなる触媒の製造
(a)線状塩化ホスホニトリルの製造
実施例8、工程(a)の方法を反復して標題の化合物を製造した。
(b)触媒組成物の製造
容量50mlのフラスコに工程(a)からのLPNC1g(0.00154モル)及び塩化メチレン20mlを装入した。ついで、酢酸0.185g(0.00308モル)を室温で一度に添加した。得られる混合物を2時間撹拌した。この撹拌期間中にHClの発生が観察された。2時間後、反応系を減圧(0.05mmHg)下で80℃に2時間加熱することによって溶剤及び低沸点物質を系から除去して薄黄色の粘稠油状物0.7gを得、これを塩化メチレン14ml中に溶解した。この溶液をつぎの実施例で触媒組成物として使用した。
【0041】
実施例19
ポリジメチルシロキサンジオールの室温での重縮合
容量50mlのビーカーにポリジメチルシロキサンジオール(PS341、MW=4,000、Huls)10g及び実施例18の酢酸変性触媒組成物10μlを装入した。この混合物を2分間撹拌した。2分後、曇りを帯びた混合物が形成された。この混合物を室温で24時間放置した。2時間後、この曇りを帯びた混合物の上面に透明な高分子量ポリシロキサンが形成された。この透明な高分子量ポリシロキサンの層は時間の経過とともに増加し、そして24時間でこの層はビーカーの底部に達した。
【0042】
実施例20
ハーケミキサー中、ドデカメチルテトラシロキサンの
存在におけるポリジメチルシロキサンジオールの重縮合
ハーケミキサーにポリジメチルシロキサンジオール(PS343、MW=26,000、Huls)50g及び連鎖停止剤としてのドデカメチルテトラシロキサン0.0196gを装入した。このミキサーを120℃に加熱した。所望の温度に達した後、実施例18の触媒組成物18μlを添加した。重縮合反応はトルクをモニターすることによって追跡した。30分間反応させた後、トルクは最大の読みに達し、それ以上は時間の経過によっても変化しなかった。得られる高分子量シロキサンゴムは分子量MW=400,000をもち、オリゴマー状環状体を全く含まなかった。
【0043】
実施例21
トリオルガノシリル末端置換低分子量シロキサン油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコにポリジメチルシロキサンジオール(PS341、MW=4,000、Huls)40g及びドデカメチルテトラシロキサン0.154g(4×10-4モル)を装入した。このフラスコを90℃に加熱した。規定した温度に達した後、実施例18の触媒組成物20μlを添加した。得られる混合物を真空(0.1mmHg)下で撹拌した。きわめて速やかな重縮合が生起した。5分間反応させた後、高分子量ポリジメチルシロキサン(PDMS)が形成された(MW=90,000)。この時点で、ヘキサメチルジシロキサン1g(0.006モル)を添加した。得られる混合物を90℃で撹拌した。粘度のきわめて速やかな減少が観察された。20分後、該触媒をヘキサメチルジシラザンを用いて失活処理することによって反応を停止させた。得られるトリメチルシリル末端置換シリコーン油は分子量MW=7,000をもち、有意量のオリゴマー状環状体を含有しなかった。
【0044】
実施例22
短鎖ホスファゼンの存在下でのビニルジメチル末端置換シロキサン油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコにポリジメチルシロキサンジオール(PS341、MW=4,000、Huls)50g及び連鎖停止剤としてビニルジメチル末端置換シロキサン油(MW=4,200)5gを装入した。この混合物を90℃に加熱した。所望の温度に達した後、実施例18からの酢酸変性触媒20ppm(塩化メチレン中の5%溶液22μl)を添加した。この反応混合物を0.1mmHgの真空下で撹拌した。きわめて速やかな重縮合が観察された(著量の泡が形成されそして水は真空トラップ中で凝縮された)。2分間反応させた後、高分子量重合体が形成された(粘度>200,000センチストークス)。つぎの8分間で、反応混合物の粘度は低下し、10分後には2,600センチストークスになった。この時点で、触媒の別量20ppmを添加したが、得られる重合体の粘度は変化しなかった。得られるビニルジメチル末端置換シリコーン油はMW=50,000をもち、そのオリゴマー状環状体の含量は1%未満であった。
【0045】
実施例23
短鎖ホスファゼンの存在における
低分子量ビニルジメチル末端置換シロキサン油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコに実施例21からのビニルジメチル末端置換シロキサン油(MW=50,000)50g及び連鎖停止剤としてジビニルテトラメチルジシロキサン4.25gを装入した。この混合物を90℃に加熱し,所望の温度に達した後、実施例18からの触媒20ppm(塩化メチレン中の5%溶液22μl)を添加した。この反応混合物を90℃に加熱した。粘度の速やかな減少が観察された。20分間反応させた後、重合体の粘度は31センチストークスまで低下した。この時点で、触媒の別量20ppmを添加したが、得られる重合体の粘度は変化しなかった。得られるビニルジメチル末端置換シリコーン油はMW=4,200でありかつ少量のオリゴマー状環状体を含有していた。
【0046】
実施例24
短鎖ホスファゼンの存在における
ビニルジメチル末端置換シロキサン油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコにポリジメチルシロキサンジオール(PS341、MW=4,000、Huls)50g及び連鎖停止剤としてビニルジメチル末端置換シロキサン油(MW=4,200)3gを装入した。この混合物を90℃に加熱した。規定した温度に達した後、実施例1からの触媒20ppm(酢酸エチル中の9%溶液12μl)を添加した。この反応混合物を0.1mmHgの真空下で撹拌した。きわめて速やかな重縮合が観察された(著量の泡が形成されそして水は真空トラップ中で凝縮された)。2、3分反応させた後、高分子量重合体が形成された(粘度>100,000センチストークス)。20分間で、この粘度は40,000センチストークスまで低下した。この時点で、触媒の別量12μlを添加した。つぎの2時間で、反応混合物の粘度は最終的に18,000センチストークスまで低下した。
【0047】
実施例25
短鎖ホスファゼンの存在における
ビニルジメチル末端置換シロキサン油の合成
機械的撹拌機、冷却器及び真空排出口を備えた容量250mlのフラスコにポリジメチルシロキサンジオール(PS341、MW=4,000、Huls)50g及び連鎖停止剤としてビニルジメチル末端置換シロキサン油(MW=4,200)3gを装入した。この混合物を90℃に加熱した。規定した温度に達した後、実施例2からの触媒28ppm(酢酸エチル中の9%溶液17μl)を添加した。この反応混合物を0.1mmHgの真空下で撹拌した。きわめて速やかな重縮合が観察された(著量の泡が形成されそして水は真空トラップ中で凝縮された)。2、3分反応させた後、高分子量重合体が形成された(粘度>100,000センチストークス)。10分間で、この粘度は23,000センチストークスまで低下した。さらに50分後、重合体の粘度は17,200センチストークスに達した。この時点で、触媒の別量17μlを添加した。つぎの2時間で、反応混合物の粘度は15,500センチストークスの最終粘度まで低下した。
【0048】
上記に引用した特許及び刊行物文献及び試験法の記載を本明細書中に組み入れる。
本発明の多数の変形は上記した詳細な説明に基づいて当業者には自明であろう。すべてのかゝる自明の修正ないし変形は特許請求の範囲に規定した本発明の範囲内である。
Claims (10)
- 一般式(Ia)又は(Ib):
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nNP(X)3-q(Y)q (Ia)
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nN(H)P(O)(X)2-p(Y)p (Ib)
[式中、n=0又は1−8の整数;m=1の整数;p=0又は1の整数;q=0又は1−2の整数;X=ハロゲン;Y=OH、OR、O(O)CR(たゞしRはアルキル又はアリール基)]の短鎖線状ホスファゼン。 - (A) 一般式(Ia)又は(Ib):
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nNP(X)3-q(Y)q (Ia)
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nN(H)P(O)(X)2-p(Y)p (Ib)
[式中、n=0又は1−8の整数;m=0又は1の整数;p=0又は1の整数;q=0又は1−2の整数;X=ハロゲン;Y=OH、OR、O(O)CR(たゞしRはアルキル又はアリール基)]の短鎖線状ホスファゼンと(B)少なくとも1個の活性プロトンを含み、18より低いpKa値をもつ少なくとも一種の化合物との反応生成物。 - 前記化合物がカルボン酸、ハロゲノアルカンカルボン酸、スルホン酸、アルコール、フェノール、水又は前記の任意の混合物から選ばれる請求項2記載の反応生成物。
- ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有する低分子量オルガノポリシロキサンジオールの重縮合を触媒有効量の請求項1記載のホスファゼン化合物の存在下で行なうことを特徴とする低分子量オルガノポリシロキサンジオールの重縮合法。
- 前記重縮合を連鎖停止有効量のオリゴオルガノシロキサノールの存在下で行なう請求項4記載の方法。
- ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有するオルガノポリシロキサンジオールの重縮合及び再分布反応を触媒有効量の請求項1記載のホスファゼンの存在下かつ連鎖停止有効量の低分子量トリオルガノシロキシ末端オルガノシロキサンの存在下で行なうことを特徴とするとするオルガノポリシロキサンジオールの重縮合及び再分布法。
- ケイ素に結合された有機基をケイ素原子当たり1.9−2.1個の平均置換度で有するオルガノポリシロキサンの再分布反応を触媒有効量の請求項1記載のホスファゼン化合物の存在下かつ連鎖停止有効量の低分子量トリオルガノシロキシ末端オルガノシロキサンの存在下で行なうことにより低粘度トリオルガノシロキシ末端油を製造することを特徴とするオルガノポリシロキサンの再分布法。
- 一般式(Ia)又は(Ib):
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nNP(X)3-q(Y)q (Ia)
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nN(H)P(O)(X)2-p(Y)p (Ib)
[式中、n=0又は1−8の整数;m=0又は1の整数;p=0又は1の整数;q=0又は1−2の整数;X=ハロゲン;Y=OH、OR、O(O)CR(たゞしRはアルキル又はアリール基)]の短鎖線状ホスファゼンを含む触媒の失活法であって、重縮合又は再分布反応後に、最終生成物を170℃より高い温度に、請求項1記載のホスファゼンを含む触媒を失活させるに十分な時間、加熱し、それによって最終生成物を熱安定化させることを特徴とする触媒の失活法。 - 一般式(Ia)又は(Ib):
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nNP(X)3-q(Y)q (Ia)
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nN(H)P(O)(X)2-p(Y)p (Ib)
[式中、n=0又は1−8の整数;m=0又は1の整数;p=0又は1の整数;q=0又は1−2の整数;X=ハロゲン;Y=OH、OR、O(O)CR(たゞしRはアルキル又はアリール基)]の短鎖線状ホスファゼンを含む触媒の失活法であって、重縮合又は再分布反応後に、最終生成物をアンモニア、アミン、オルガノシラザン、それらの混合物等から選んだ塩基性窒素化合物で、請求項1記載のホスファゼンを含む触媒を失活させるに十分な時間、処理し、それによって最終生成物を熱安定化させることを特徴とする触媒の失活法。 - 一般式(Ia)又は(Ib):
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nNP(X)3-q(Y)q (Ia)
O(X)2-mYmP{NP(X)2}nN(H)P(O)(X)2-p(Y)p (Ib)
[式中、n=0又は1−8の整数;m=0又は1の整数;p=0又は1の整数;q=0又は1−2の整数;X=ハロゲン;Y=OH、OR、O(O)CR(たゞしRはアルキル又はアリール基)]の短鎖線状ホスファゼンを含む触媒の失活法であって、重縮合又は再分布反応後に、最終生成物を金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩(たゞし前記金属はリチウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、及びアルミニウムを包含する一価、二価及び三価金属から選ばれる)、ブチルリチウム、リチウムビス(トリメチルシリル)アミドから選んだ強塩基化合物又はそれらの任意の混合物で、請求項1記載のホスファゼンを含む触媒を失活させるに十分な時間、処理し、それによって最終生成物を熱安定化させることを特徴とする触媒の失活法。
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US08/091,900 US5403909A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Catalysts for polycondensation and redistribution of organosiloxane polymers |
US091900 | 1993-07-15 |
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