способ получения полиорганосилилкарбодиимидов
| Классы МПК: | C08G77/62 атомы азота |
| Автор(ы): | Кирилин Алексей Дмитриевич (RU), Гаврилова Александра Владимировна (RU) |
| Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2009-02-03 публикация патента:
20.02.2011 |
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.
Формула изобретения
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.
Описание изобретения к патенту
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, ( /см-1): 2120-2180 (C=N). Спектр ЯМР 1 H,
, 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.