JPH09227684A - シリコーン縮合−平衡用触媒およびその用法 - Google Patents

シリコーン縮合−平衡用触媒およびその用法

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JPH09227684A
JPH09227684A JP8325775A JP32577596A JPH09227684A JP H09227684 A JPH09227684 A JP H09227684A JP 8325775 A JP8325775 A JP 8325775A JP 32577596 A JP32577596 A JP 32577596A JP H09227684 A JPH09227684 A JP H09227684A
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silanol
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condensation
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JP8325775A
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Frank S Burkus
フランク・スティーブン・バークス
Michael Lee White
マイケル・リー・ホワイト
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General Electric Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/06Preparatory processes
    • C08G77/10Equilibration processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シラノール含有オルガノシロキサンの縮合お
よび/または平衡化を行うためのシリコーン縮合−平衡
用触媒。 【解決手段】 線状窒化塩化燐とpKa≦5のプロトン
酸例えばHClの有効量との混合物の形態でシラノール
縮合−平衡用触媒が提供される。平衡中にその場でプロ
トン酸を発生することのできるオルガノハロシランのよ
うな物質も同じく有効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】本発明はシリコーン縮合および/または
平衡用触媒、並びにシラノール含有オルガノシロキサン
の縮合または平衡化を行うためのその使用に係わる。オ
ルガノポリシロキサンを平衡化するのに使用できる処方
の一つは式 Cl3P(NPCl2nNPCl3・PCl6 (1) (式中、nは0−4、好ましくは0−2である)を有す
る線状窒化塩化燐(LPNC)の使用に基づいている。
式(1)によって示される化合物に加えて、Cl 2PO
NCl3またはPONPのようなその他のLPNCタイ
プの物質も触媒として有効であることが分かっている。
これらの物質(以後集約して「燐−窒素塩化物」と呼ぶ
こととする)は、米国特許第3,839,388号明細
書に示されているように、PCl5 およびアンモニウム
塩の使用を伴う処方により製造することができる。この
ような燐−窒素塩化物は、シラノールで末端停止された
ポリジオルガノシロキサンの相互縮合、並びにトリオル
ガノシロキシで末端停止されたポリジオルガノシロキサ
ンの平衡化に触媒として使用することができる。シラノ
ールと、末端にトリオルガノシロキサン単位を有するジ
オルガノシロキサンとの混合物もこれらの触媒により平
衡にかけることができる。例えば、米国特許第2,99
0,419号明細書には、燐−窒素化合物例えば窒化ハ
ロゲン化燐を使用してヒドロキシ末端停止ジオルガノシ
ロキサンとトリオルガノシリル末端停止ジオルガノシロ
キサンを平衡化することによりオルガノポリシロキサン
油を製造する方法が示されている。更に、米国特許第
3,835,388号明細書には、縮合−平衡触媒とし
ての窒化ハロゲン化燐に組み合わせて真空を使用するこ
とによりシラノール流体の縮合および/または平衡化を
容易にすることが示されている。これらの方法を使用し
て効果的な結果を得ることができるが、シリコーンガム
製造の効率を改善するためにより早い触媒および新しい
処方が常に求められている。
【0002】
【発明の要約】シラノール縮合−平衡触媒としての燐−
窒素塩化物例えばLPNCおよびPONP類の効果性が
強酸(pKa≦5)のプロトン酸例えばHClのような
共触媒と組み合わせて使用すると実質的に高めることが
できるという発見に基づいている。オルガノクロロシラ
ン例えばメチルクロロシランのようなシラノール流体の
存在下で強プロトン酸を発生することのできる物質も効
果的な共触媒であることが分かっている。
【0003】従って、本発明によりpKa≦5を有する
プロトン酸約0.5−100重量部好ましくは約5−5
0重量部を燐−窒素塩化物1重量部と混合することによ
り調製されるシリコーン縮合−平衡用触媒が提供され
る。本発明の別の観点においては、炭素−ケイ素結合に
よってケイ素に結合された有機基をケイ素原子に対して
平均して約1.9−2.1の比で有し、そしてシラノー
ル、R1(R22SiO0.5およびこれらの混合物(式
中、R2 は1価の有機基であり、そしてR1 は水素およ
び1価の有機基から選ばれる)からなる群から選ばれる
末端単位を有するオルガノシロキサンを縮合または平衡
化する方法において、重量基準でオルガノシロキサン1
00部に対して、pKa≦5を有するプロトン酸約0.
5−100重量部好ましくは約5−50重量部を燐−窒
素塩化物1重量部と混合することにより調製された縮合
−平衡用触媒約1−1000ppmを含む、混合物を約
30−150℃の温度で攪拌することからなる、方法が
提供される。
【0004】
【詳細な記述および好適な具体例】本発明に使用される
用語「シラノール含有オルガノシロキサン」には式 HO−[Si(R22O]xH (2) を有するポリジオルガノシロキサン流体およびこれと式 R1[(R22SiO]yH (3) のシラノール流体との混合物が含まれる。ここに、R1
およびR2は既に定義したとおりであり、そしてR2
特にC1-18有機基であり、そしてxおよびyは約5−1
0,000好ましくは約20−1000の値を有する整
数である。これらの流体は約5−500,000センチ
ポイズ好ましくは約10−100,000センチポイズ
の範囲の粘度を有することができる。式(2)の流体は
ジオルガノシラン例えばジメチルジクロロシランを適当
な酸または塩基触媒の存在下で制御された量の水で加水
分解することにより製造することができる。式(3)の
シラノール流体はトリオルガノシロキシ単位およびジオ
ルガノシロキシ単位を有する混合物を平衡化することに
より製造される。式(3)のシラノール流体はケイ素に
結合されたヒドロキシ基を約0.02−8.0%含有す
ることができる。式(2)および(3)のシラノール流
体の製造方法は米国特許第3,541,044号明細書
に示されている。
【0005】末端にR1(R22SiO0.5単位例えばト
リメチルシロキシ単位を有するオルガノシロキサンの平
衡化はオクタメチルシクロテトラシロキサンのようなジ
オルガノシロキサン環状物をヘキサメチルジシロキサン
のようなトリオルガノシロキシ末端停止ポリジオルガノ
シロキサンと平衡させることにより達成できる。式
(2)および(3)のR2に対する有機基の中には、C
1-8アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピルおよ
びブチルおよびハロアルキル基例えばトリフルオロプロ
ピルが包含される。更に、R2はC1-8アルケニル例えば
ビニルおよびアリル;C3-8 シクロアルキル例えばシク
ロプロピル;およびシクロアルケニル例えはシクロペン
チルであることができる。R2はまたC6-13 アリール基
例えばフェニル、トリル、キシリルおよびナフチル並び
にハロアリール例えばクロロフェニルをも含む。R2
好ましくはメチル、ビニルまたはフェニルである。
【0006】本発明の縮合−平衡用触媒は燐−窒素塩化
物を適当なプロトン酸と上述した割合で混合することに
より製造することができる。LPNCは前述した米国特
許第3,839,388号明細書に記載された処方に従
って、PCl5をNH4Clまたは(NH42SO4 のよ
うな適当なアンモニウム塩と反応させることにより製造
できる。適当なプロトン酸はpKa≦5を有する酸であ
りHCl、硫酸、硝酸、トリフルオロメタンスルホン
酸、トリフルオロ酢酸、酢酸およびギ酸を含む。更に、
オルガノハロシラン例えばジメチルジクロロシランおよ
びビニルメチルジクロロシランのような縮合あるいは平
衡の間にその場で適当なプロトン酸を発生することがで
きる物質も使用できる。縮合−平衡用触媒はシラノール
含有オルガノシロキサンの縮合或いは平衡化に直接使用
できるが、メチレンクロライドのような適当な不活性な
有機溶剤中の溶液として、あるいはポリジメチルシロキ
サンのようなシリコーン油と組み合わせて、使用するこ
とが好ましい。
【0007】縮合または平衡化反応は、オルガノシロキ
サンと、有効量の典型的には重量基準で約1−200p
pmの縮合−平衡用触媒との混合物を、随意には不活性
の有機溶剤の存在下で、約20−150℃の範囲の温度
に維持して約10−90重量%の固形分を有する混合物
を生成することにより、行うことができる。適当な不活
性な有機溶剤には芳香族炭化水素例えばトルエンおよび
脂肪族炭化水素例えばミネラルスピリット、ヘキサンお
よびヘプタンが含まれる。この混合物を約0.5−12
時間攪拌しそして環流できる。反応の終結はプロトンお
よびSi−29核磁気共鳴分光分析により監視すること
ができる。生成物の回収は反応混合物を析出用の溶剤例
えばメタノール中に注ぎ込み、次いで濾過または遠心分
離にかけることによりなしうる。
【0008】以下、実施例により本発明を例示する。別
段の記述なきかぎり部は重量基準である。実施例1 環流するクロロベンゼン中で、PCl5と(NH42
4の3:1のモル比の混合物を数時間加熱した。溶剤
を回転蒸発しそして真空蒸留したところ 31PNMR
により示される純粋なCl2PONCl3(PONP)が
得られた。P25上で乾燥したメチレンクロライド中に
溶解してPONPの0.50%溶液を作った。
【0009】30℃の温度で攪拌しながら、この触媒1
00ppmを粘度3500センチポイズを有するシラノ
ール末端停止ポリジメチルシロキサン125gに加えて
触媒の活性度を測定した。反応混合物は15秒攪拌され
それから粘度の変化を測定するためにブルックフィール
ド粘度計に置いた。反応混合物の3,000−100,
000センチポイズの範囲の粘度変化をいろいろの時間
間隔で記録した。
【0010】時間に対して粘度を自然対数でプロットし
てこのデータを分析した。このプロットの勾配は粘度の
変化に対応しており、PONP触媒単独に対しては0.
008であるのに対して、エチルエーテル中1N溶液と
してのHCl100ppmでは実質的に0.001未満
の勾配となっており、これは本質的に粘度の増大がない
ことに相当している。
【0011】上記手法を繰り返してPONP触媒とHC
lとの混合物を評価した。HClはエチルエーテル中に
1−50モル当量の範囲で使用して得られた混合物中に
PONP1部あたり約5−50部の範囲のHClを与え
るようにした。得られたプロットの勾配は添加したHC
lの量に基づいて0.009乃至0.039で変化する
ことが分かった。
【0012】次いでpKa値≦5を有する追加のプロト
ン酸について、上記の処方に従って式(1)の範囲内の
LPNC触媒を評価した。HClが30モル当量では、
触媒のプロットは0.035の勾配を有した。4モル当
量の酢酸、トルフルオロ酢酸およびギ酸を使用すると、
勾配はそれぞれ0.012であるのに対して、トリフル
オロメタンスルホン酸は0.017の勾配をもたらし
た。
【0013】上の結果は燐−窒素塩化物触媒をpKa≦
5のプロトン酸約5−50部と組み合わせると優れたシ
ラノール縮合触媒が得られることを示している。実施例2 ジクロロジメチルシラン0.63ml中にPONPの
0.40gを溶解した溶液(PONPに対してジクロロ
ジメチルシランが3.5倍モル過剰)にメチレンクロラ
イド(P25上で乾燥)を9.4ml加えて4%触媒溶
液を調製した。実施例1の手順に従って、この触媒10
0ppmをシラノール末端停止ポリジメチルシロキサン
の125gに加えた。プロットの勾配は0.031であ
り、PONP触媒単独よりも著しく増加している。
【0014】実施例3 90℃において、分子あたり平均6個のジメチルシロキ
シ単位を有しそして9.2%のドデカンを含んだトリメ
チルシロキシ末端停止ポリジメチルシロキサンの0.5
7gにPONPおよびジメチルジクロロシランの触媒混
合物の有効量を加えた。触媒はPONPを100ppm
そしてジメチルジクロロシランをPONPに基づいて
3.5モル過剰で与えるよう十分使用した。
【0015】この混合物をGCで分析する前に90℃に
30分間置いた。広範囲の分子量を有するトリメチルシ
ロキシ末端停止ポリジメチルシロキサンと共に当初のポ
リジメチルシロキサンを平衡した量で有する混合物の生
成により示されるように、完全な再分配が得られた。実施例4 窒素雰囲気中、テトラクロロエタン溶媒中で、PCl5
の397ミリモルをNH4 Clの302ミリモルと反応
させ、ヘキサンで析出させそしてメチレンクロライドに
4.49g/150mlの濃度で溶解して、燐−窒素塩
化物を調製した。
【0016】ビニル末端停止ポリジメチルシロキサンと
鎖端と鎖中の両方にビニル基を含んだポリジメチルシロ
キサンとを等重量で含み、約9200センチポイズの粘
度を有する混合物を種々の割合のトリフルオロメタンス
ルホン酸と組合せ、そして調製した燐−窒素塩化物溶液
を30ppmの重量の燐−窒素塩化物の濃度水準まで加
えた。これらの混合物の粘度を実施例1に記載のように
して測定した。25分後、粘度は概略以下の通りであっ
た。
【0017】 酸未添加 220センチポイズ 酸25.5ppm添加 120センチポイズ 酸51.0ppm添加 80センチポイズ 酸76.5ppm添加 50センチポイズ このように、本発明の触媒は酸を含まない触媒よりも実
質的により早い平衡化をもたらす。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・リー・ホワイト アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、イーストウッド・ドライ ブ、126ディー番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pKa≦5を有するプロトン酸約0.5
    −100重量部を燐−窒素塩化物1重量部と混合するこ
    とにより調製されたシリコーン縮合−平衡用触媒。
  2. 【請求項2】 前記燐−窒素塩化物1部に対して前記プ
    ロトン酸約5−50部が使用される請求項1記載の触
    媒。
  3. 【請求項3】 燐−窒素塩化物が線状の窒化塩化燐であ
    る請求項1記載の触媒。
  4. 【請求項4】 燐−窒素塩化物がCl3PNPOCl2
    ある請求項1記載の触媒。
  5. 【請求項5】 プロトン酸がHClである請求項1記載
    の触媒。
  6. 【請求項6】 プロトン酸がオルガノハロシランからそ
    の場で発生される請求項1記載の触媒。
  7. 【請求項7】 炭素−ケイ素結合によってケイ素に結合
    された有機基をケイ素原子に対して平均して約1.9−
    2.1の比で有し、そしてシラノール、R1(R22
    iO0.5 およびこれらの混合物(式中、R2 は1価の有
    機基であり、そしてR1 は水素および1価の有機基から
    選ばれる)からなる群から選ばれる末端単位を有するオ
    ルガノシロキサンを縮合または平衡化する方法におい
    て、重量基準でオルガノシロキサン100部に対して、
    pKa≦5を有するプロトン酸約0.5−100重量部
    を燐−窒素塩化物1重量部と混合することにより調製さ
    れた縮合−平衡用触媒約1−1000ppmを含む、混
    合物を約30−150℃の温度で攪拌することからな
    る、方法。
  8. 【請求項8】 シラノール含有オルガノシロキサンが式 HO−[Si(R22O]xH を有するポリジオルガノシロキサン流体またはこれと式 R1[(R22SiO]yH のシラノール流体との混合物(式中、xおよびyは約5
    −10,000の値を有する整数であり、そしてR2
    1-18の有機基である)である請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 シラノール含有オルガノシロキサンがシ
    ラノール含有メチルシロキサンである請求項7記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 オルガノシロキサンがトリメチルシロ
    キシで末端停止されたポリジメチルシロキサンである請
    求項7記載の方法。
JP8325775A 1995-12-14 1996-12-06 シリコーン縮合−平衡用触媒およびその用法 Withdrawn JPH09227684A (ja)

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US08/572,366 US5585451A (en) 1995-12-14 1995-12-14 Silicone condensation and/or equilibration catalyst and use
US08/572366 1995-12-14

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EP0779317A3 (en) 1997-12-03
US5585451A (en) 1996-12-17
EP0779317A2 (en) 1997-06-18

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