Способ получения органоборсилоксана

Изобретение относится к способам получения кремнийорганических соединений. Предложен способ получения органоборсилоксана взаимодействием органосилоксана с борной кислотой при нагревании в реакционной емкости, при котором сначала в реакционную емкость помещают борную кислоту, затем без перемешивания добавляют органосилоксан и нагревают нижнюю часть реакционной емкости до 100-350°С в течение 1-30 часов. Реакционную емкость выбирают цилиндрической формы, характеризующейся отношением высоты емкости к диаметру ее основания, равным от 1,5 до 5. Технический результат - упрощение технологического процесса получения органоборсилоксана и снижение энергозатрат. 5 пр.

 

Изобретение относится к области способов получения кремнийорганических соединений, в частности, к способу получения органоборсилоксана.

Органоборсилоксаны являются известным классом соединений, получаемых взаимодействием органосилоксанов с различными соединениями бора [Силоксановая связь, Воронков М.Г., Милешкевич B.П. // Новосибирск, Наука, 1976 г., 413 с.].

Известен источник SU 211096 А, опубл. 12.08.1968, в котором раскрыт способ получения органоборсилоксана путем гидролиза диметилдихлорсилана водным раствором борной кислоты, причем при осуществлении способа указанные компоненты смешивают и нагревают.

К недостаткам указанного способа можно отнести: необходимость перемешивания в процессе синтеза, что увеличивает энергозатраты, а также использование реагента, содержащего хлор, который может загрязнять готовый продукт и является коррозионно-активной средой для производственного оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ получения органоборсилоксана, раскрытый в авторском свидетельстве SU 241012 А, опубл. 25.05.1978. При осуществлении указанного способа проводят взаимодействие органосилоксана с борной кислотой при перемешивании и нагреве до температуры от 20 до 200°С в присутствии воды. Недостатками указанного способа являются: необходимость принудительного механического перемешивания в процессе синтеза, что увеличивает энергозатраты, и необходимость удаления воды из получившегося продукта.

Технической задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении технологического процесса получения органоборсилоксана. Дополнительным техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат.

Предварительно были проведены эксперименты с различными реакционными емкостям и различными условиями получения органоборсилоксана, в результате которых было выявлено, что технический результат достигается только тогда, когда в способе получения органоборсилоксана взаимодействием органосилоксана с борной кислотой при нагревании в реакционной емкости сначала в реакционную емкость помещают борную кислоту, затем без перемешивания добавляют органосилоксан, и нагревают нижнюю часть реакционной емкости до 100-350°С в течение 1-30 часов. При этом реакционную емкость выбирают цилиндрической формы, характеризующейся отношением высоты емкости к диаметру ее основания равном от 1,5 до 5.

Нагрев осуществляют с помощью любого нагревательного термостатирующего устройства, различных марок и конструкций, например, масляного термостата, песчаной бани и т.д. В лабораторных условиях может применяться электрическая плитка 1.

Борная кислота, размещенная на дне реакционной емкости, при нагревании возгоняется, и ее пары, проходя через расположенный над ней слой органосилоксана, эффективно с ним взаимодействуют. Нагрев только нижней части реакционной емкости, приводит к появлению интенсивных массовых и тепловых потоков, которые гомогенизируют получающийся органоборсилоксан.

Экспериментально установлено, что соотношение высоты цилиндрической реакционной емкости к диаметру ее основания должно быть не менее 1,5, но и не более 5 для того, чтобы возгоняющаяся борная кислота максимально оставалась в органосилоксане. Это позволяет достичь максимально полного взаимодействия между борной кислотой и органосилоксаном в отсутствии принудительного механического перемешивания.

Таким образом, предлагаемый способ осуществляется без предварительного смешения компонентов и принудительного механического перемешивания в процессе синтеза, что упрощает технологический процесс получения органоборсилоксана и снижает энергозатраты на него.

Для осуществления способа могут быть использованы любые органосилоксаны, например, декаметилциклопентасилоксан, силиконовое масло марок типа ПМС, полидиметилсилоксан с концевыми гидроксильными группами марок типа СКТН, полиметилфенилсилоксан с концевыми гидроксильными группами марок типа СКТНФ, полиэтилсилоксановая жидкость марок типа ПЭС, полидиметилсилоксан с метилвинилсилоксановыми звеньями марок типа СКТНВ, и т.д.

Количество борной кислоты может варьироваться в широких пределах и составлять, например, от 1 до 40 масс.ч на 100 масс.ч. органосилоксана.

Предлагаемое изобретение поясняется примерами.

Пример 1. На дно цилиндрической удлиненной полимерной реакционной емкости из фторопласта с диаметром основания 7,5 см и высотой 37,5 см (отношением высоты к диаметру равно 5-ти) помещают 180 грамм (20 масс.ч.) ортоборной кислоты, затем без перемешивания добавляют 900 (100 масс.ч.) декаметилциклопентасилоксана. Стакан помещают на электрическую плитку и доводят температуру дна стакана до 100°С и проводят нагревание в течение 30 часов. Через 30 часов нагревание прекращают и извлекают из стакана каучукоподобную однородную прозрачную массу с вязкостью 1⋅10⁶ мПа⋅с. Выход продукта составляет 83,3%.

Пример 2. На дно стеклянного химического стакана с диаметром основания 10 см и высотой 30 см (отношением высоты к диаметру равно 3-ем) помещают 24 грамма (2 масс.ч.) ортоборной кислоты, затем без перемешивания добавляют 1200 грамм (100 масс.ч.) полиметилфенилсилоксана с концевыми гидроксильными группами СКТНФ. Емкость помещают на электрическую плитку и доводят температуру дна емкости до 350°С и проводят нагревание в течение 1 часа. Через 1 час нагревание прекращают и извлекают из стакана каучукоподобную однородную прозрачную массу с вязкостью 1⋅10⁷ мПа⋅с. Выход продукта составляет 98%.

Пример 3. На дно цилиндрической металлической реакционной емкости из дюраля с диаметром основания 14 см и высотой 21 см (отношением высоты к диаметру равно 1,5) помещают 160 грамм (10 масс.ч.) ортоборной кислоты, затем без перемешивания добавляют 1600 грамм (100 масс.ч.) полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами СКТН. Дно емкости помещают в ванну масляного термостата и доводят температуру нижней части емкости до 250°С и проводят нагревание в течение 10 часов. Через 10 часов нагревание прекращают и извлекают из стакана каучукоподобную однородную прозрачную массу с вязкостью 5⋅10⁶ мПа⋅с. Выход продукта составляет 90,1%.

Пример 4. На дно металлической реакционной емкости из дюраля с диаметром основания 14 см и высотой 21 см (отношением высоты к диаметру равно 1,5) помещают 16 грамм (1 масс.ч.) ортоборной кислоты, затем без перемешивания добавляют 1600 грамм (100 масс.ч.) полидиметилсилоксана с метилвинилсилоксановыми звеньями СКТНВ. Дно емкости помещают в ванну масляного термостата и доводят температуру нижней части емкости до 250°С и проводят нагревание в течение 10 часов. Через 10 часов нагревание прекращают и извлекают из стакана каучукоподобную однородную прозрачную массу с вязкостью 5⋅10⁷ мПа⋅с. Выход продукта составляет 95%.

Пример 5. На дно металлической реакционной емкости из дюраля с диаметром основания 14 см и высотой 21 см (отношением высоты к диаметру равно 1,5) помещают 640 (40 масс.ч.) ортоборной кислоты, затем без перемешивания добавляют 1600 грамм (100 масс.ч.) полиэтилсилоксановой жидкости. Дно емкости помещают в ванну масляного термостата и доводят температуру нижней части емкости до 250°С и проводят нагревание в течение 10 часов. Через 10 часов нагревание прекращают и извлекают из стакана каучукоподобную однородную прозрачную массу с вязкостью 3⋅10⁶ мПа⋅с. Выход продукта составляет 72%.

Способ получения органоборсилоксана взаимодействием органосилоксана с борной кислотой при нагревании в реакционной емкости, отличающийся тем, что сначала в реакционную емкость помещают борную кислоту, затем без перемешивания добавляют органосилоксан и нагревают нижнюю часть реакционной емкости до 100-350°С в течение 1-30 часов, при этом реакционную емкость выбирают цилиндрической формы, характеризующейся отношением высоты емкости к диаметру ее основания, равным от 1,5 до 5.