Способ получения полиорганосилилкарбодиимидов

Авторы патента:

Гаврилова Александра Владимировна (RU)

Владельцы патента RU 2412214:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" (RU)

Изобретение относится к синтезу полиорганосилилкарбодиимидов, которые применяются при получении изоляционных покрытий и компонентов высокотемпературных изделий, а также используются при создании наноструктурных композиционных и керамических материалов. Техническая задача - расширение номенклатуры используемых реагентов и повышение экологической безопасности процесса. Предложен способ получения полиорганосилилкарбодиимидов путем поликонденсации N,N'-бис(триметилсилил)карбодиимида с кремнийорганическими соединениями нагреванием реакционной массы до прекращения выделения низкомолекулярных продуктов, вакуумированием для полного удаления низкокипящих продуктов с использованием в качестве кремнийорганических соединений алкокси- и ацилоксисиланов, что позволяет существенно расширить номенклатуру получаемых полиорганосилилкарбодиимидов. Заявленный способ отличается от прототипа отсутствием образования агрессивных побочных соединений, что значительно улучшает экологическую безопасность технологического процесса.

Предлагаемое изобретение относится к области синтеза полиорганосилилкарбодиимидов, которые применяются при получении изоляционных покрытий и компонентов высокотемпературных изделий, а также используются при создании наноструктурных композиционных и керамических материалов.

Известен способ получения полиорганосилилкарбодиимидов путем поликонденсации карбодиимида с кремнийорганическими карбофункциональными диодами [патент Германии 1190176, C08G 77/00. Verwendung von carbodiimiden gemeinsam mit siliciumorganischen verbindungen als stabilisierende mittel in estergruppenhaltigen polturethanen / A.Reischi, H.Holtschmidt, W.Neumann, W.Simmler. - №1190176; заявлено 25.04.1961; опубл. 01.04.1965, 3 с.].

Недостатком данного метода является необходимость использования многостадийного синтеза труднодоступных кремнийорганических карбофункциональных диолов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения полиорганосилилкарбодиимидов путем поликонденсации N,N'-бис(триметилсилил)карбодиимида с кремнийорганическими соединениями - органохлорсиланами. Процесс ведут при нагревании до прекращения выделения низкомолекуряного соединения - триметилхлорсилана. Вакуумированием, для полного удаления низкокипящих продуктов, выделили полисилилкарбодиимид.

R=Me, PhMe. x=0, 1, 2. cat=pyridin.

[Колесникова А.Б. Синтез и модификация полисилилкарбодиимидов / А.Б.Колесникова, М.Ю.Митрофанов, Е.А.Грузинова, A.M.Музафаров // Высокомолекулярные соединения. - Серия А. - 2007. - Т.49. - №9. - С.1628-1634].

В процессе синтеза выделяется токсичный и пожаровзрывоопасный продукт - триметилхлорсилан [Хананашвили Л.М. Технология элементоорганических мономеров и полимеров / Л.М.Хананашвили, К.А.Андрианов // - М.: Химия, 1983. - 416 с.].

Техническим решением настоящего изобретения является повышение экологической безопасности процесса (исключается образование токсичного соединения - триметилхлорсилана) и расширение номенклатуры получаемых соединений.

Техническое решение достигается путем поликонденсации N,N'-бис(триметилсилил)карбодиимида с кремнийорганическими соединениями нагреванием реакционной массы до прекращения выделения низкомолекулярных продуктов и вакуумированием для полного удаления низкокипящих продуктов. Техническая сущность данного изобретения состоит в том, что в качестве кремнийорганических соединений используются алкокси- и ацилоксисиланы, что значительно улучшает экологическую безопасность технологического процесса (в отличие от прототипа, здесь не происходит образование агрессивных побочных продуктов).

Кроме того, способ дает возможность существенно расширить номенклатуру получаемых полиорганосилилкарбодиимидов.

Пример 1

В колбу, снабженную термометром, головкой полной конденсации и непрерывной подачей азота загрузили 24,75 г (0,13 моля) N,N'-бис(триметилсилил)карбодиимида и 33,62 г (0,13 моля) дифенилдиметоксисилана. Реакционную массу нагревали до прекращения выделения триметилметоксисилана. Реакционную массу вакуумировали для полного удаления низкокипящих продуктов и выделили соединение полидифенилсилилкарбодиимид. ИК-спектр, (ν/см^-1): 2120-2180 (C=N). Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 0,21 (с, 10Н, SiC₆H₅) [патент США 3352799, МКИ² C08G 77/00, C08G 77/54. Organosiliconcarbodiimide polymers and process for their preparation / F.Klebe, J.Murray. - №3352799; заявлено 22.06.1966; опубл. 14.11.1967, 3 с.].

Аналогично были проведены примеры 2, 3, 4, где в качестве исходных реагентов использовались тетраэтоксисилан (2), диметилдиацетоксисилан (3) и метилтрифторпропилдиметоксисилан (4) соответственно и получили полидиэтоксисилилкарбодиимид, полидиметилсилилкарбодиимид и полиметилтрифторпропилсилилкарбодиимид соответственно.

Таким образом, предложенный способ позволяет исключить образование токсичного и пожаровзрывоопасного триметилхлорсилана и значительно расширить номенклатуру получаемых полиорганосилилкарбодиимидов, которые применяются при получении изоляционных покрытий и компонентов высокотемпературных изделий, а также используются при создании наноструктурных композиционных и керамических материалов.

Способ получения полиорганосилилкарбодиимидов путем поликонденсации N,N'-бис(триметилсилил)карбодиимида с кремнийорганическими соединениями нагреванием реакционной массы до прекращения выделения низкомолекулярных продуктов, вакуумированием для полного удаления низкокипящих продуктов, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганических соединений используют ацилокси- и алкоксисиланы.

Способ получения олигоаминометилциклосилсесквиазанов // 1786043

Способ получения растворимых s @ n-содержащих олигомеров // 1609794

Изобретение относится к способам получения растворимых SIN-содержащих олигомеров, которые могут быть использованы в качестве связующих для различных полимерных композитов, в частности керамоподобных материалов.

Способ получения полиорганосилазанов // 1235877

Полиметилфенилфенэтилсилазаны, обладающие повышенной гидролитической устойчивостью // 897783

Карборанилсодержащие полиорганосилазаны в качестве отвердителей и модификаторов полифениленов и способ их получения // 715589

Карборанилсодержащие полиорганосилазаны в качестве отвердителей и модификаторов полифениленов и способ их получения // 715588

Патент 433182 // 433182

Способ получения полисилазанов // 370222

Патент 304275 // 304275

Способ получения олигоборсилазанов // 2546664

Изобретение относится к области химической технологии азотсодержащих соединений кремния. Предложен способ получения олигоборсилазанов взаимодействием олигосилазанов, не содержащих при атоме азота алкильных радикалов, с амминборановым комплексом, не содержащим при атоме азота алкильных радикалов, при соотношении силазана к борсодержащему модификатору от 3 до 18, при этом процесс ведут при температуре 40-140°C в смеси толуола с диглимом или бензола с диэтиловым эфиром при молярном соотношении от 1:1 до 1:33. Технический результат: способ позволяет получить с высоким выходом олигоборсилазаны с заданной молекулярной массой, что достигается с помощью ступенчатой термообработкой реакционной смеси при повышенной температуре в интервале 40-80°C при замещении одной группы и в интервале 90-140° при замещении остальных атомов водорода у атома бора. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 13 пр.

Способ получения олигоборсилазанов // 2624442

Изобретение относится к области химической технологии азотсодержащих соединений кремния. Предложен способ получения олигоборсилазанов взаимодействием олигосилазанов, содержащих N-H и Si-H группы, в качестве которых используют кремнийорганические соединения класса силазанов, не содержащие при атоме азота алкильных радикалов, и борсодержащие модификаторы с В-Н группами, не содержащие при атоме азота алкильных радикалов, в смеси растворителей, отличающийся тем, что процесс получения олигоборсилазанов проводят в две стадии, первая из которых включает растворение аминоборана в среде N-метилциклосилазана, выбранного из [R1R2Si-NR3]n, где R1=H, R2=Me, Н; R3=Me; n=3, 4, при мольных соотношениях N-метилциклосилазана к аминоборану от 0,60 до 2,18 и соотношении Si/B от 2,40 до 6,55 при температуре 90-120°С в течение 0,5-2,0 ч с образованием борсодержащей композиции, которая представляет собой аддукт аминоборана с N-метилциклосилазаном, а на второй стадии происходит взаимодействие борсодержащей композиции с олигосилазаном, выбранным из олигоорганосилазанов, органоциклосилазанов и дисилазанов в различных соотношениях, путем термообработки в среде инертного газа (азот, аргон) при 90-140°С в течение 3,5-8,0 ч, причем при добавлении аминосилана к олигосилазану проводят предварительную термообработку реакционной смеси при 60-80°С в среде аммиака. Технический результат – предложенный способ осуществляется в контролируемом режиме без использования высокотемпературных растворителей и позволяет получить олигоборсилазаны с улучшенной термоокислительной стабильностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 8 пр.