способ получения полифенилсилсесквиоксанполидиорганосилоксанового блоксополимера
Классы МПК: | C08G77/06 способы получения C08G77/38 полисилоксаны, модифицированные путем последующей химической обработки C08G77/44 содержащие только полисилоксановые звенья |
Автор(ы): | Савченко Владлен Михайлович (RU), Алесковская Елена Викторовна (RU), Григорян Галина Викторовна (RU), Гусакова Наталья Сергеевна (RU), Егоров Александр Геннадьевич (RU), Каганова Елена Витальевна (RU), Трифонова Светлана Борисовна (RU), Кибец Сергей Гурьевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-06-25 публикация патента:
10.01.2012 |
Изобретение относится к способам получения кремнийорганических блоксополимеров, содержащих фенилсилсесквиоксановые и диорганосилоксановые блоки. Предложенный способ заключается в проведении гетерофункциональной поликонденсации полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана формулы (I), где n=100-640, в среде органического растворителя в присутствии диэтилгидроксиламина при температуре 110-120°С и массовом соотношении полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана от 10:90 до 50:50. Технический результат: способ позволяет получить блок-сополимеры, вулканизаты "холодного" отверждения которых обладают наряду с хорошими физико-механическими свойствами хорошей маслобензостойкостью. 1 табл.
Формула изобретения
Способ получения полифенилсилсесквиоксанполидиорганосилоксанового блоксополимера гетерофункциональной поликонденсацией полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана в среде органического растворителя с использованием соединения основного характера при повышенной температуре, заключающийся в том, что в качестве полидиорганосилоксана используют соединение формулы
где n=100-640, а в качестве соединения основного характера - диэтилгидроксиламин и процесс проводят при температуре 110-120°С и массовом соотношении полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана от 10:90 до 50:50 соответственно.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области получения кремнийорганических блок-сополимеров, содержащих фенилсилсесквиоксановые и диорганосилоксановые блоки. Вулканизаты "холодного" отверждения на основе таких сополимеров могут быть использованы для получения маслобензостойких, термоморозостойких электроизоляционных пленочных покрытий.
Известен способ получения фенилсилсесквиоксановых блок-сополимеров (WO 99/46317, опубликовано 16.09.1999, C08G 77/06, C08L 83/10) гидролитической сополиконденсацией дифункционального олигодиорганосилоксана общей формулы:
X(R1 R2SiO)PSiR1R2X, где:
R1, R2 - алифатические радикалы с 1-4 атомами углерода, например СН3, С2 Н5, CF3CH2CH2 или фенил;
р - целое число от 10 до 300;
Х - Cl, R3O или R4C(O)O, где:
R3 - СН3, С2Н5, С 3Н7;
R4 - СН3 или С2Н5
с фенилтрихлорсиланом, взятым в количестве 10-100 молей на 1 моль олигодиорганосилоксана, в среде органического растворителя, взятого в количестве, достаточном для образования 10-30% раствора смеси исходных реагентов, при смешении этого раствора с 5-25% водным раствором неорганического основания при температуре реакционной среды в пределах от -5 до +40°С. После окончания реакции органический слой реакционной смеси отделяют от водного, отмывают его до нейтральной реакции. Целевой блок-сополимер в жидкой форме с вязкостью 10-300 П при 20°С выделяют из раствора путем отгонки растворителя.
Однако вулканизаты "холодного" отверждения на основе получаемых данным способом блок-сополимеров обладают низкой прочностью на растяжение, которая составляет всего 0,9 МПа, и не обладают бензостойкостью.
Известен способ получения полифенилсилсесквиоксанполисилоксановых блок-сополимеров (Авторское свидетельство СССР 1137099, C08G 77/06 с приоритетом от 21.01.1983) гидролитической сополиконденсацией диорганосилоксанов формулы:
ХО{[Si(СН3)2O] [SiOCH3C6H5] 1- }nX, где:
Х - Н, К; =0; n=10-200
с полифункциональным кремнийорганическим соединением формулы:
C6H5 SiJ3, где:
J - Cl, -ОСН3 , ОС2Н5.
Реагенты смешивают при 5-10°С в молярном соотношении 1:(1-50) при суммарной концентрации реагентов в органическом растворителе 10-50 мас.%, реакционную массу перемешивают 1-4 часа при температуре 20-25°С, а затем проводят гидролиз при 5-15°С с последующим удалением водного слоя и отмывкой раствора до нейтральной реакции. Полимер высаживают водно-этанольной смесью и сушат сначала на воздухе, а затем в вакуум-шкафу.
Однако блок-сополимеры, полученные таким способом, не обладают маслобензостойкостью, имеют низкую эластичность - относительное удлинение при разрыве, по данным авторов, настоящей заявки не превышает 80%.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является способ получения полифенилсилсесквиоксанполидиорганосилоксановых блок-сополимеров (Патент РФ 2135529 C08G 77/06, опубликовано 27.08.1999) гетерофункциональной поликонденсацией полифенилсилсесквиоксана формулы:
где m=3-10
и дихлорполидиорганосилоксана формулы:
Cl[(R')2SiO]n (R')2SiCl, где:
R' - СН 3, С6Н5; n=160-250
в среде органического растворителя с использованием акцептора хлористого водорода основного характера, который вводят по завершении реакции поликонденсации, с последующей выдержкой при 40-80°С. Способ обеспечивает получение блок-сополимеров, вулканизаты которых обладают эластичностью и теплостойкостью.
Однако вулканизаты на основе блок-сополимеров, полученных данным способом, не обладают маслобензостойкостью. Так, по данным авторов настоящей заявки, набухание вулканизатов "холодного" отверждения таких блок-сополимеров составляет более 100 мас.%.
Задачей данного изобретения была разработка способа получения полифенилсилсесквиоксанполидиорганосилоксановых блок-сополимеров, обладающих наряду с хорошими физико-механическими показателями хорошей маслобензостойкостью.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, заключающемся в гетерофункциональной поликонденсации полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана в среде органического растворителя с использованием соединения основного характера при повышенной температуре, в качестве полидиорганосилоксана используют соединение формулы:
где n=100-640
а в качестве соединения основного характера - диэтилгидроксиламин, и процесс проводят при температуре 110-120°С и массовом соотношении полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана от 10:90 до 50:50 соответственно.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. Гетерофункциональную поликонденсацию проводят в реакторе, снабженном обратным холодильником. В реактор задают полифенилсилсесквиоксан формулы:
где m=8-25
в виде раствора в толуоле и полидиорганосилоксан формулы I, предпочтительно в виде раствора в бутилацетате. Данный раствор может быть приготовлен заранее, а может быть получен непосредственно в реакторе. Смесь реагентов нагревают при перемешивании до 110-120°С и подают диэтилгидроксиламин в количестве 0,2-1,0 мас.% от массы реагентов.
Реакционную массу выдерживают в течение 2-3 часов, после чего целевой полимер выделяется методом водной дегазации.
Выход целевого продукта составляет 96-98%.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1
В колбу, снабженную обратным холодильником и мешалкой, загружают 4,5 г полифенилсилсесквиоксана формулы II, где m=20 в виде толуольного раствора с концентрацией 3,0 мас.%, 40 г полидиорганосилоксана формулы I, где n=314 в виде 34 мас.% раствора в бутилацетате. Массовое соотношение полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилкосана 10:90 соответственно. Включают обогрев и перемешивание. По достижении в колбе температуры 110°С производят загрузку диэтилгидроксиламина в количестве 0,11 г (0,20 мас.%). Поликонденсацию ведут в течение 2 часов, полученный полимер выделяют из раствора методом водной дегазации и сушат в сушильном шкафу при температуре 120-130°С. Выход полимера 42,7 г (96%).
Пример 2
В условиях, описанных в примере 1, проводят поликонденсацию 6,0 г полифенилсилсесквиоксана формулы II, где m=15, взятого в виде раствора в толуоле с концентрацией 3,0 мас.%, и 24 г полидиорганосилоксана формулы I, где n=416, взятого в виде 27 мас.% раствора в бутилацетате при 120°С в присутствии 0,24 г (0,8 мас.%) диэтилгидроксиламина в течение 3 часов. Массовое соотношение полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана 20: 80 соответственно. Получают 29,4 целевого продукта (выход 98%).
Пример 3
В колбу загружают 7,5 г полифенилсилсесквиоксана формулы II, где m=8 в виде толуольного раствора с концентрацией 25 мас.%, 22,5 г полидиорганосилоксана формулы I, где n=640 (массовое соотношение полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана 25:75 соответственно), 60 мл бутилацетата и 115 мл толуола, 0,13 г диэтилгидроксиламина (0,43 мас.%). Поликонденсацию и выделение ведут в условиях, описанных в примере 1. Выход полимера 29,4 г (98%).
Пример 4
В колбу загружают 15 г полифенилсилсесквиоксана формулы II, где m=25 в виде толуольного раствора с концентрацией 20 мас.%, 15 г полидиорганосилоксана формулы I, где n=100 (массовое соотношение полифенилсилсесквиоксана и полидиорганосилоксана 50:50 соответственно), 60 мл бутилацетата и 115 мл толуола, 0,3 г диэтилгидроксиламина (1,0 мас.%). Поликонденсацию и выделение ведут в условиях, описанных в примере 1. Выход полимера 28,8 г (96%).
На основе полученных полимеров были получены вулканизаты "холодного" отверждения. Для этого 6 г полученного полимера растворяют в 20 мл толуола и добавляют 0,9 г (15 мас.%) винилоксима. Полученную смесь выливают на тефлоновую подложку и, после полного испарения растворителя, пленку прогревают 3 часа при 160°С. Полученные пленки подвергают испытанию для определения их физико-механических показателей.
Для определения изменения массы после воздействия топлива ТС-1 (ГОСТ 10227) берут образцы вулканизатов объемом 0,8-2,0 см 3, взвешивают в стаканчике, заливают топливом и выдерживают при температуре (23±2)°С в течение (24±1) часов. Затем образцы высушивают фильтровальной бумагой и взвешивают. Результаты испытаний сведены в таблицу.
Свойства вулканизатов "холодного" отверждения | ||||
№ примера | Р, МПа | L, % | 1, % | Набухание в реактивном топливе (изменение массы после воздействия топлива ТС-1 в течение 24 часов), мас.% |
1 | 2,8 | 250 | 17 | 6,0 |
2 | 4,5 | 250 | 22 | 5,9 |
3 | 5,8 | 290 | 48 | 6,2 |
4 | 17,6 | 100 | 17 | 6,1 |
Таким образом, как видно из данных, приведенных в таблице, предлагаемый способ позволяет получить полифенилсилсесквиоксанполидиорганосилоксановые блок-сополимеры, вулканизаты "холодного" отверждения которых обладают хорошей маслобензостойкостью наряду с хорошими физико-механическими свойствами.
Класс C08G77/06 способы получения
Класс C08G77/38 полисилоксаны, модифицированные путем последующей химической обработки
Класс C08G77/44 содержащие только полисилоксановые звенья