RU2714203C1 - Method of producing organoborsiloxane - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to methods of producing organosilicon compounds. Disclosed is a method of producing organoborsiloxane by reacting organosiloxane with boric acid while heating in a reaction vessel, wherein boric acid is first placed in a reaction vessel, then without stirring, organosiloxane is added and the lower part of the reaction vessel is heated to 100–350 °C for 1–30 hours. Reaction vessel is selected as having a cylindrical shape, characterized by a ratio of the height of the container to the diameter of its base, which is equal to 1.5–5.EFFECT: simplified process of producing organoborosiloxane and reduced power consumption.1 cl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области способов получения кремнийорганических соединений, в частности, к способу получения органоборсилоксана.The invention relates to the field of methods for producing organosilicon compounds, in particular, to a method for producing organoborsiloxane.

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.].Organoborsiloxanes are a known class of compounds obtained by the interaction of organosiloxanes with various boron compounds [Siloxane bond, MG Voronkov, B.P. Mileshkevich. // Novosibirsk, Nauka, 1976, 413 pp.].

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.Known source SU 211096 A, publ. 08/12/1968, in which a method for producing organoborsiloxane by hydrolysis of dimethyldichlorosilane with an aqueous solution of boric acid is disclosed, moreover, when the method is carried out, these components are mixed and heated.

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.The disadvantages of this method include: the need for mixing in the synthesis process, which increases energy consumption, as well as the use of a reagent containing chlorine, which can contaminate the finished product and is a corrosive medium for production equipment.

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.The closest analogue of the invention is a method for producing organoborsiloxane disclosed in the copyright certificate SU 241012 A, publ. 05/25/1978. When implementing this method, the interaction of organosiloxane with boric acid is carried out with stirring and heating to a temperature of from 20 to 200 ° C in the presence of water. The disadvantages of this method are: the need for forced mechanical mixing in the synthesis process, which increases energy consumption, and the need to remove water from the resulting product.

Технической задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.An object of the invention is to eliminate the above disadvantages.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении технологического процесса получения органоборсилоксана. Дополнительным техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат.The technical result of the invention is to simplify the process of obtaining organoborsiloxane. An additional technical result of the invention is the reduction of energy consumption.

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.Experiments with various reaction vessels and various conditions for the production of organoborsiloxane were preliminarily carried out, as a result of which it was found that the technical result is achieved only when boric acid is first placed in the reaction vessel in the method for producing organoborsiloxane by reacting organosiloxane with boric acid, then organosiloxane is added without stirring, and the lower part of the reaction vessel is heated to 100-350 ° C for 1-30 hours. In this case, the reaction vessel is selected in a cylindrical shape, characterized by the ratio of the height of the vessel to the diameter of its base equal to 1.5 to 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.Heating is carried out using any heating thermostatic device of various grades and designs, for example, an oil thermostat, a sand bath, etc. In the laboratory, an electric stove 1 can be used.

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.Boric acid, placed at the bottom of the reaction vessel, is sublimated when heated, and its vapors, passing through the organosiloxane layer located above it, interact effectively with it. Heating only the lower part of the reaction vessel leads to the appearance of intense mass and heat flows that homogenize the resulting organoborsiloxane.

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.It was experimentally established that the ratio of the height of the cylindrical reaction vessel to the diameter of its base should be not less than 1.5, but not more than 5 so that the sublimated boric acid remains maximally in organosiloxane. This allows you to achieve the most complete interaction between boric acid and organosiloxane in the absence of forced mechanical stirring.

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.Thus, the proposed method is carried out without prior mixing of the components and forced mechanical mixing in the synthesis process, which simplifies the process of producing organoborsiloxane and reduces energy costs for it.

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.Any organosiloxanes, for example, decamethylcyclopentasiloxane, silicone oil of the PMS type, polydimethylsiloxane with hydroxyl end groups of the SKTN type, polymethylphenylsiloxane with hydroxyl end groups of the SKTNF type, polyethylmethylsiloxylene siloxane silksiloxylsilane silsiloxanes , etc.

Количество борной кислоты может варьироваться в широких пределах и составлять, например, от 1 до 40 масс.ч на 100 масс.ч. органосилоксана.The amount of boric acid can vary widely and range, for example, from 1 to 40 parts by mass per 100 parts by mass. organosiloxane.

Предлагаемое изобретение поясняется примерами.The invention is illustrated by examples.

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%.Example 1. At the bottom of a cylindrical elongated polymer reaction vessel made of fluoroplastic with a base diameter of 7.5 cm and a height of 37.5 cm (height to diameter ratio of 5), 180 grams (20 parts by weight) of orthoboric acid are placed, then without 900 (100 parts by weight) of decamethylcyclopentasiloxane are added while stirring. The glass is placed on an electric stove and the temperature of the bottom of the glass is brought to 100 ° C. and heating is carried out for 30 hours. After 30 hours, the heating is stopped and a rubber-like homogeneous transparent mass with a viscosity of 1 × 10 ⁶ mPa · s is removed from the glass. The product yield is 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%.Example 2. At the bottom of a glass beaker with a base diameter of 10 cm and a height of 30 cm (the ratio of height to diameter is 3), 24 grams (2 parts by weight) of orthoboric acid are placed, then 1200 grams (100 parts by weight) are added without stirring. including) polymethylphenylsiloxane with terminal hydroxyl groups of SKTNF. The container is placed on an electric stove and the temperature of the bottom of the container is brought to 350 ° C and heating is carried out for 1 hour. After 1 hour, the heating is stopped and a rubbery homogeneous transparent mass with a viscosity of 1 × 10 ⁷ mPa · s is removed from the glass. The product yield is 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%.Example 3. At the bottom of a cylindrical metal reaction vessel of duralumin with a base diameter of 14 cm and a height of 21 cm (height to diameter ratio 1.5), 160 grams (10 parts by weight) of orthoboric acid are placed, then 1600 grams are added without stirring ( 100 parts by weight of) polydimethylsiloxane with terminal hydroxyl groups of SCTH. The bottom of the tank is placed in the bath of an oil thermostat and the temperature of the lower part of the tank is brought to 250 ° C and heating is carried out for 10 hours. After 10 hours, the heating is stopped and a rubber-like homogeneous transparent mass with a viscosity of 5 × 10 ⁶ mPa · s is removed from the glass. The product yield is 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%.Example 4. At the bottom of a metal reaction vessel made of duralumin with a base diameter of 14 cm and a height of 21 cm (height to diameter is 1.5), 16 grams (1 part by weight) of orthoboric acid are placed, then 1600 grams (100 parts by weight) of polydimethylsiloxane with methyl vinyl siloxane units of SKTNV. The bottom of the tank is placed in the bath of an oil thermostat and the temperature of the lower part of the tank is brought to 250 ° C and heating is carried out for 10 hours. After 10 hours, the heating is stopped and a rubber-like homogeneous transparent mass with a viscosity of 5 × 10 ⁷ mPa · s is removed from the glass. The product yield is 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%.Example 5. At the bottom of a metal reaction vessel made of duralumin with a base diameter of 14 cm and a height of 21 cm (height to diameter ratio 1.5), 640 (40 parts by weight) of orthoboric acid are placed, then 1600 grams (100 parts by weight) are added without stirring .h) polyethylsiloxane fluid. The bottom of the tank is placed in the bath of an oil thermostat and the temperature of the lower part of the tank is brought to 250 ° C and heating is carried out for 10 hours. After 10 hours, the heating is stopped and a rubbery homogeneous transparent mass with a viscosity of 3 × 10 ⁶ mPa · s is removed from the glass. The product yield is 72%.

Claims (1)

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.A method of producing organoborsiloxane by reacting organosiloxane with boric acid when heated in a reaction vessel, characterized in that boric acid is first placed in the reaction vessel, then organosiloxane is added without stirring and the lower part of the reaction vessel is heated to 100-350 ° C for 1-30 hours, wherein the reaction vessel is selected in a cylindrical shape, characterized by the ratio of the height of the vessel to the diameter of its base, equal to from 1.5 to 5.