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JP3291081B2 - 環状オルガノヒドロシロキサンの調製方法 - Google Patents

環状オルガノヒドロシロキサンの調製方法

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JP3291081B2
JP3291081B2 JP21447393A JP21447393A JP3291081B2 JP 3291081 B2 JP3291081 B2 JP 3291081B2 JP 21447393 A JP21447393 A JP 21447393A JP 21447393 A JP21447393 A JP 21447393A JP 3291081 B2 JP3291081 B2 JP 3291081B2
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organohydrosiloxane
water
cyclic
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ケリー フリーバーン スティーブン
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Dow Silicones Corp
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Dow Corning Corp
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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
    • C08G77/32Post-polymerisation treatment
    • C08G77/36Fractionation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/21Cyclic compounds having at least one ring containing silicon, but no carbon in the ring

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は環状オルガノヒドロシロ
キサンの調製方法に関する。この方法は、オルガノヒド
ロジハロシランを化学量論的量に近い量の水と接触させ
て環状オルガノヒドロシロキサンと短鎖の線状オルガノ
ヒドロシロキサンを含有する混合物を作ることを含む。
この混合物は環状オルガノヒドロシロキサンと線状オル
ガノヒドロシロキサンを混合物の他の成分から分離する
ため蒸留される。分離した環状及び線状オルガノヒドロ
シロキサンを次いで追加量の水と接触させて、線状オル
ガノヒドロシロキサンを加水分解及び縮合させ、別の蒸
留工程により環状オルガノヒドロシロキサンから容易に
分離されるもっと高分子量の線状オルガノヒドロシロキ
サンにする。
【0002】本発明は、線状オルガノヒドロシロキサン
が本質的にない環状オルガノヒドロシロキサンを供給す
る。本発明の方法により生成された環状オルガノヒドロ
シロキサンは、例えばポリジメチルシロキサンと反応さ
せてブロックコポリマーを生成させること、また不飽和
ポリエーテルと反応させて界面活性剤、相溶化剤(comp
atibilizing agents)及び安定剤を生成させることがで
きる反応性中間体として有用である。本発明の方法によ
って生成された環状オルガノヒドロシロキサンは、シリ
コーンエラストマーやゲルを生成する他のシロキサンの
ための架橋剤としても有用である。
【0003】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】Sauer
et al., J. Am. Chem. Soc. 68:962 (1946) は、メチル
ジクロロシランを水と反応させると高粘性の油が生成さ
れ、これは数分以内にゴム様のゲルに変わることを記載
した。 Sauerらは、この高分子物質の生成は加水分解プ
ロセスをエーテル溶液中において低温で行うことで避け
ることができることを教示している。このプロセスに
は、低温を維持する必要と非常に可燃性の溶媒を使用す
ることの両方に悩みがある。
【0004】1969年12月16日に発行されたCurr
y の米国特許第3484468号明細書は、第三アルコ
ールをベンゼンのような溶媒の存在下でオルガノヒドロ
ジハロシランと反応させて環状メチルヒドロシロキサン
を作ることを教示する。この方法は、有用性がほとんど
ない副成物として塩素化された炭化水素を生じさせるの
でそれほど最適なものではない。更に、酸素源として第
三アルコールを用いることは本発明の方法で必要とする
水よりもはるかに費用がかかる。
【0005】1973年1月30日発行のMillerらの米
国特許第3714213号明細書は、メチル置換基、水
素置換基、及び例えばヘキシルジメチルシリル基のよう
な高分子量の連鎖停止基を有する線状ポリシロキサンを
触媒作用で分解しそして環化することにより環状オルガ
ノヒドロシロキサンを作ることを教示する。この方法の
主な欠点は、高分子量の連鎖停止基を有する線状ポリシ
ロキサンが合成されることである。
【0006】本発明は、上に挙げた技術において教示さ
れた方法により必要とされる低温、危険なあるいは可燃
性の溶媒、触媒及び連鎖停止剤を使用することなしに、
本質的に純粋な環状オルガノヒドロシロキサンを高収率
で得るための方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明の方
法は、次に掲げる工程(A)〜(D)を含む方法であ
る。 (A)式RHSiX2 で表されるオルガノヒドロジハロ
シランを化学量論的な量に近い量の水と0〜50℃の範
囲内の温度で接触させて第一の混合物を生じさせる工
程。 (B)この第一の混合物を蒸留して、環状オルガノヒド
ロシロキサンと短鎖のポリオルガノヒドロシロキサンと
を含んでなる第二の混合物を回収する工程。 (C)この第二の混合物を水と接触させ、上記の短鎖の
ポリオルガノヒドロシロキサンを重合させて長鎖のポリ
オルガノヒドロシロキサンに、第三の混合物を生じさ
る工程。 (D)この第三の混合物を蒸留して、式(RHSiO)
n で表される環状オルガノヒドロシロキサンを回収する
工程。
【0008】なお、上式中の各Rは炭素原子数1〜20
のアルキル基、炭素原子数〜20のアルケニル基、及
びアリール基から独立に選ばれ、Xはハロゲン原子であ
り、n=3〜12である。
【0009】オルガノヒドロジハロシランと化学量論的
量に近い量の水との接触は、ハロシラン類の加水分解に
適した任意の標準的反応器で果たされる。この方法は連
続法としてあるいはバッチ法として実施される。反応器
はプラグフロー式の反応器かあるいは連続攪拌式の反応
器である。
【0010】本発明で有用なオルガノヒドロジハロシラ
ンは式RHSiX2 で説明され、この式における各Rは
炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数〜20
のアルケニル基、及びアリール基のうちから独立に選ば
れた基である。R基は、メチル、エチル、プロピル、ブ
チル、tert−ブチル、ヘプチル、ヘキシル、ビニル、ア
リル、ヘキセニル、フェニル、トリル、キシリル及びナ
フチル基である。好ましいR基はメチル基である。
【0011】オルガノヒドロジハロシランはまた、二つ
の置換基Xを有し、各Xはハロゲン原子である。ハロゲ
ン原子Xは、塩素、ヨウ素、フッ素又は臭素から選択さ
れる。好ましい置換基Xは塩素である。
【0012】オルガノヒドロジハロシランは化学量論的
量に近い量の水と接触させられる。本発明の方法におい
ては、化学量論的な量の水は1モルのオルガノヒドロジ
ハロシラン当たり1モルの水であると考えられる。「化
学量論的量に近い量」というのは、当該プロセスにおい
て1モルのオルガノヒドロジハロシラン当たり0.8モ
ルから1.2モルの水が存在していることを意味する。
本発明の方法を実施するのに好ましい水の量は、1モル
のオルガノヒドロジハロシラン当たり0.9モルから
1.0モルである。
【0013】オルガノヒドロジハロシランと化学量論的
量に近い量の水との接触は0〜50℃の温度で行われ
る。本発明の方法を実施するのに好ましい温度は10〜
30℃の範囲内である。プロセスの温度は標準的手段に
より、例えば反応器の外側を取囲む加熱マントル又はジ
ャケットによって維持される。
【0014】オルガノヒドロジハロシランと化学量論的
な量に近い量の水との接触の生成物は、環状オルガノヒ
ドロシロキサン、短鎖の、塩素で末端停止された線状ポ
リオルガノヒドロシロキサン、そして典型的に、長鎖
の、塩素で末端停止された線状ポリオルガノヒドロシロ
キサン、及び過剰の水を含んでなる第一の混合物を構成
する。「短鎖(の)」という用語は、塩素で末端停止さ
れた線状ポリオルガノヒドロシロキサンの有する分子量
が蒸留によるそれらの分離を困難にするのに十分なだけ
環状オルガノヒドロシロキサンの分子量に近いというこ
とを意味する。簡潔のために、塩素で末端停止された線
状ポリオルガノヒドロシロキサンを以下においては短鎖
又は長鎖ポリオルガノヒドロシロキサンと称することに
する。
【0015】オルガノヒドロジハロシランと化学量論的
量に近い量の水との接触の副成物として塩化水素ガスが
発生する。所望ならば、この塩化水素ガスは標準的方法
でプロセスから回収されて他のプロセスへの供給原料と
して使用される。
【0016】第一の混合物は、環状オルガノヒドロシロ
キサンと短鎖ポリオルガノヒドロシロキサンを含む第二
の混合物を回収するため標準的方法で蒸留される。蒸留
は液体混合物を分離するための標準的方法により果たさ
れ、それにより蒸留装置をでてくる気相から環状オルガ
ノヒドロシロキサンと短鎖ポリオルガノヒドロシロキサ
ンが回収される。蒸留のための好ましい技術はフラシュ
蒸留である。第一の混合物を蒸留するための最適な温度
及び圧力は、プロセスで使用する特定のオルガノヒドロ
ジハロシランとぞの結果得られる生成物とに依存する。
【0017】環状オルガノヒドロシロキサンと短鎖ポリ
オルガノヒドロシロキサンを含有してなる第二の混合物
は追加の水と接触させ、短鎖ポリオルガノヒドロシロキ
サンを重合させて長鎖ポリオルガノヒドロシロキサンに
し、第三の混合物を生じさせる。「長鎖(の)」ポリオ
ルガノヒドロシロキサンという用語は、蒸留による分離
を可能にするよう環状オルガノヒドロシロキサンの分子
量とは十分に異なる分子量を有する線状のポリオルガノ
ヒドロシロキサンを指すものである。
【0018】第二の混合物と接触させて第三の混合物を
作る水の量は、短鎖ポリオルガノヒドロシロキサンを長
鎖ポリオルガノヒドロシロキサンに転化させるのに十分
な任意の量である。一般には、単位容量の第二の混合物
当たり0.01〜10容量の水が有効と考えられる。水
の好ましい容量は単位容量の第二の混合物当たり0.0
5〜1.0容量である。
【0019】第三の混合物は環状オルガノヒドロシロキ
サンを回収するため蒸留される。より好ましい方法にお
いては、蒸留する前に、存在している水から第三の混合
物を分離する。第三の混合物から水を分離するのは、シ
ロキサンと水との相分離を果たすための標準的方法によ
って、例えば相を重力で分離してから一方の相をデカン
トすることで果たされる。第三の混合物の蒸留は、第一
の混合物の蒸留について説明したような標準的方法によ
りなされる。
【0020】第三の混合物の蒸留も、長鎖ポリオルガノ
ヒドロシロキサンを含有してなる成分をもたらす。これ
らの長鎖ポリオルガノヒドロシロキサンは回収されて、
そのままで使用され、あるいは末端をキャップされた安
定な長鎖ポリオルガノヒドロシロキサンを生成するため
の標準的方法で末端キャップされる。
【0021】本発明の方法から回収される環状オルガノ
ヒドロシロキサンは式(RHSiO)n で表され、この
式におけるRは先に説明したとおりであり、nは3〜1
2の整数である。好ましいのはnが4〜8の整数である
ものである。最も好ましいのは、Rがメチル基であり、
nが4〜8の整数であるものである。
【0022】一般に、第三の混合物の蒸留によって回収
された環状オルガノヒドロシロキサンは残留塩素を除去
するため追加量の水で1又は2回以上洗浄することが好
ましい。洗浄の回数及び使用する水の量は、環状オルガ
ノヒドロシロキサンに存在している残留塩素と環状オル
ガノヒドロシロキサンの要求される安定性に依存する。
【0023】
【実施例】本発明を例示するために次に掲げる例を提供
する。
【0024】メチルジクロロシランを水と接触させ、そ
して得られた加水分解物から環状メチルヒドロシロキサ
ンを分離した。このプロセスはプラグフロー様式で運転
する1.1cm×33.5cmのテフロン(Teflon、商標)
反応器で行った。この反応器に、約10.5ml/minのメ
チルジクロロシラン(MeHSiCl2 )と1.79ml
/minの水を供給した。反応器の温度は20℃に維持し
た。反応器からの生成物を集め、170℃の温度及び約
6.65 kPa(50mmHg) の圧力でフラッシュ蒸留し
て、環状メチルヒドロシロキサンと短鎖線状ポリメチル
ヒドロシロキサンを含有している蒸気分を分離した。こ
の蒸気分を標準的な実験室用冷却器で凝縮させて集め
た。その結果得られた、環状メチルヒドロシロキサンと
短鎖線状ポリメチルヒドロシロキサンを含んでなる液体
混合物を、10容量のシロキサン当たり1容量の水とい
う割合で水と1分間混合した。水相を重力で分離させ、
次いでシロキサン相から分離した。このシロキサン相を
125℃の温度及び6.65 kPa(50mmHg) の圧力で
フラッシュ蒸留して、環状メチルヒドロシロキサンを含
有する蒸気分を分離した。この蒸気分を標準的な実験室
用冷却器で凝縮させ、そして検出器として質量分析計
(MS)を使用してガスクロマトグラフィー(GC)に
より分析した。この凝縮蒸気分は、GC/MSでの測定
により式(MeHSiO)n の環状メチルヒドロシロキ
サン(式中のn=3〜8)の純粋混合物であることが分
かった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−126893(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 7/21

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次に掲げる工程(A)〜(D)を含む環
    状オルガノヒドロシロキサンの調製方法。 (A)式RHSiX2 で表されるオルガノヒドロジハロ
    シラン(この式の各Rは炭素原子数1〜20のアルキル
    基、炭素原子数〜20のアルケニル基、及びアリール
    基から独立に選ばれ、Xはハロゲン原子である)を、化
    学量論的な量に近い量の水と0〜50℃の範囲内の温度
    で接触させて第一の混合物を生じさせる工程 (B)この第一の混合物を蒸留して、環状オルガノヒド
    ロシロキサンと短鎖のポリオルガノヒドロシロキサンと
    を含んでなる第二の混合物を回収する工程 (C)この第二の混合物を水と接触させ、上記の短鎖の
    ポリオルガノヒドロシロキサンを重合させて長鎖のポリ
    オルガノヒドロシロキサンに、第三の混合物を生じさ
    せる工程 (D)この第三の混合物を蒸留して、式(RHSiO)
    n で表される環状オルガノヒドロシロキサン(この式に
    おける各Rは炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原
    子数〜20のアルケニル基、及びアリール基から独立
    に選ばれ、n=3〜12である)を回収する工程
  2. 【請求項2】 水の化学量論的量に近い量が1モルのオ
    ルガノヒドロジハロシラン当たり0.8〜1.2モルで
    ある、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記第二の混合物を単位容量の第二の混
    合物当たり約0.01〜10容量の水と接触させる、請
    求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 工程(A)の前記温度が10〜30℃の
    範囲内であり、工程(C)の単位容量の第二の混合物当
    たりの水の容量が0.05〜1.0であり、そしてRが
    メチル基であり、Xが塩素であって、工程(D)の前記
    オルガノヒドロシロキサンの式のnが4〜8である、請
    求項2記載の方法。
JP21447393A 1992-08-31 1993-08-30 環状オルガノヒドロシロキサンの調製方法 Expired - Lifetime JP3291081B2 (ja)

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