145756. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sziloxánok előállítására
Megjelieint: 1959. december 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 145.756. SZÁM 39. c. OSZTÁLY — LE-286. ALAPSZÁM Eljárás sziloxánok előállítására Lengyel Béla egyetemi tanár és Székely Tamás egyetemi tanársegéd A bejelentés napja: 1957. július 25. Ismeretes, hogy szilikon olajok, gyanták és egyéb szilikon készítmények többsége azzal jellemezhető, hogy egyenes;, vagy elágazó láncú sziloxán vázat ,0—Sí— _Si—O—Si—O-^-Si— —Si—O—Si / \o—Si— tartalmaz. Ezek előállíthatók monomerek hidrolízisével, melyek általános képlete RnR'mSÍX4_(n + m) ahol n és m értéke 0, 1, 2, 3 lehet. A képletben szereplő R és R' azonos, vagy különböző, tiszta, vagy helyettesített alkil, vagy aril gyököt, egyikük esetleg hidrogént jelent, X pedig bármely halogén atomot, előnyösen klórt jelent. A halogén szilánok hidrolízisére vonatkozó ismereteink szerint gyakorlatilag használható termékeket könnyen előállíthatunk tiszta difunkciós — vagyis két hidrolizálható csoportot tartalmazó — monomerből, egyszerűen úgy, hogy a halogén^szilánt tisztán, vagy aktív hidrogént nem tartalmazó organikus oldószerben hűtés mellett vízbe öntjük. Ha azonban a R/Si arányt csökkentjük, különösképpen akkor, ha annak értéke az 1—1,5 közötti tartományban van, nehézségek merülnek fel egyrészt a különböző funkcionalitású szilánok hidrolízis-sebessége, másrészt az ebből keletkező mono-, di-, illetve poliszilanolok kondenzációs sebessége közötti különbség folytán E reakciósebességbeli különbségek azt eredményezik, hogy a kisebb és a nagyobb funkcionalitású monomerek nem egymással kondenzálnak, hanem az azonos funkcionalitású monomerek egymás között képeznek sziloxánt. Ennek következménye az, hogy a nagyobb funkcionalitású monomerekből igen nagy molekulasúlyú térhálós polimer keletkezik, mely organikus oldószerekben már oldhatatlan, míg a kisebb funkcionalitású monomerekből kis molekulasúlyú és így gyantává, illetve szilárd filmmé csak igen nehezen kondenzálható polimerek képződnek. E nehézségek érthető módon különösképpen a már említett R/Si tartományban, ezen belül is különösen a metilsziloxánoknál és méginkább ott jelentkeznek, ahol a kiindulási monomerek funkcionalitása legalább két egységgel eltér egymástól, tehát pl. mono- és trifunkciós, valamint dies tetrafunkciós monomerek elegyének esetében. E nehézségek következtében terjedtek el leginkább azok a szilikongyanta típusok, melyeknél di- és trifunkciós monomerek elegyéből indulnak ki. Ám e monomérelegyek esetében is a tiszta, metilsziloxánok előállításakor nagy elővigyázatossággal kell eljárni, intenzív hűtést, lassú szilánadagolást és speciális oldószereket kell alkalmazni. Di- és tetrafunkciós monomer elegyekből történő sziloxán előállítás ez ideig eredménnyel, reprodukálható módon és jelentősebb mennyiségű organikus oldószerben oldhatatlan, s így gyakorlatilag is értéktelen fázis keletkezése nélkül csakis,, vagy - heterofunkciós kondenzációval (vagyis alkoxi és halogén funkciós csoportokat tartalmazó monomerek kondenzációjával alkilklorid kilépés mellett), vagy parciális alkoholízis útján volt kivihető. Jelen találmány tárgya olyan eljárás, melynek segítségével egyetlen lépésben és klórszilánokból történő közvetlen hidrolízis útján legyőzhetők a. fent említett nehézségek. Azt találtuk ugyanis,, hogy érdekes módon a hidrolízis célját szolgáló víz kétértékű kation tartalma, valamint pH-ja jelentősen befolyásolja a polikondenzáció sebességét oly irányban, hogy az előbb említett organikus oldószerben oldhatatlan polimerek képződése jelentősen csökkenthető, illetve elkerülhető oly esetekben is, mikor az ismert eljárásokat alkalmazva, a bevitt klórszilánok 80—90%-a organikus, oldószerben oldhatatlan géllé alakul. Bár találmányunk megvalósításánál bármely kétértékű kation alkalmazható, különösen előnyösnek mutatkozik a magnézium és a kalcium ionok alkalmazása. A kétértékű kationokat bármely vízben oldható só alakjában vihetjük be a hidrolizáló közegbe. A sók kocentrációja 5 és 50% között lehet, de előnyösen 10—30% között mozog. Azt találtuk továbbá, hogy az organikus oldószerben oldhatatlan gél akkor képződik nagyobb mennyiségben, ha a hidrolizáló közeg pH-ja 3 alá csökken. E hátrány elkerülése céljából célszerű a
