Способ получения органосилоксандиолов
Владельцы патента RU 2484103:
Открытое акционерное общество "Казанский завод синтетического каучука" (ОАО "КЗСК") (RU)
Изобретение относится к получению анти-структурирующей добавки к резиновым смесям и основы для синтеза полидиметилсилоксанов. Предложен способ получения органосилоксандиолов гидролизом продукта реакции деполимеризата или гидролизата с гидроксидом натрия в присутствии изопропилового спирта и воды в присутствии раствора уксусной кислоты с последующим отделением целевого продукта от водно-солевого раствора. Технический результат - предложенный способ позволяет получать по упрощенной технологии органосилоксандиолы с заданным содержанием гидроксильных групп, стабильные при хранении. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.
Изобретение относится к области химии и может использоваться в качестве анти-структурирующей добавки к резиновым смесям и основы для синтеза полидиметилсилоксанов.
Известен способ получения диорганилсилоксан-α,ω-диолов гидролизом α,ω-диацетоксидиорганилсилоксанов в присутствии акцептора кислоты (Авторское свидетельство СССР №263595. Способ получения диорганилсилоксан-α,ω-диолов. - МПК: C07F 7/08. - 10.11.1970). Недостатком данного способа является сложность его технологического оформления.
Известен способ получения органосилоксанолов согидролизом α, ω-дихлоролигодиорганосилоксана с органоциклосилазаном в среде органического растворителя (Авторское свидетельство СССР №709627. Способ получения органосилоксанолов. - М. Кл2.: C07F 7/02, C08G 77/16, C07F 7/08. - 15.01.1980). Недостатком данного способа является необходимость использования органического растворителя и технологическая сложность его реализации в производстве.
Наиболее близким аналогом является способ получения органосилоксандиолов гидролизом диметилдихлорсилана в нейтральной среде с последующей стадией высаливания целевого продукта (продукт НД-8). Гидролиз диметилдихлорсилана проводится в гидролизерах трубчатой конструкции, снабженных высокоскоростными мешалками (1400 об/мин) в нейтральной среде с последующим высаливанием целевого продукта. В качестве целевых продуктов получается смесь органосилоксандиолов. Содержание гидроксильных групп колеблется от 8 до 14% (Кн. «Химия и технология кремнийорганических эластомеров», под ред. В.О.Рейхсфельда, изд. «Химия», 1973. - Стр.130-131). Данный способ принят за прототип.
Основным недостатком известного способа является нестабильность получаемого продукта и сложность технологического оформления. Данный способ не позволяет получать органосилоксандиолы с заданным содержанием гидроксильных групп. Полученные продукты не стабильны в процессе хранения. Падение гидроксильных групп за 1 месяц составляет более 50%.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа получения органосилоксандиолов с заданным содержанием гидроксильных групп, стабильных в процессе хранения, и упрощение технологии их получения.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является упрощение технологии получения органосилоксандиолов со стабильными свойствами при хранении.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известном способе получения органосилоксандиолов путем гидролиза кремнийорганического соединения в присутствии акцептора с последующим отделением целевого продукта от водно-солевого раствора, согласно предложенному техническому решению,
в качестве кремнийорганического соединения используют продукт реакции деполимеризата или гидролизата с гидроксидом натрия в присутствии изопропилового спирта и воды, а гидролиз ведут в среде акцептора щелочи;
в качестве акцептора щелочи используют раствор уксусной кислоты.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявляемого способа получения органосилоксандиолов, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
В соответствии с изобретением в заявляемом способе для получения замещаемого кремнийорганического соединения используются следующие реагенты:
деполимеризат, ТУ 6-02-1-027-90, или гидролизат, ТУ 6-05-05742752-70-92;
гидроксид натрия гранулированный, ТУ 6-01-1306-85;
изопропиловый спирт, ГОСТ 9805-84;
уксусная кислота, ГОСТ 6968-79, в качестве акцептора щелочи.
Способ получения органосилоксандиолов включает 3 стадии. На 1-й стадии в реакторе, снабженном рубашкой для обогрева и мешалкой, проводят смешивание деполимеризата или гидролизата с гидроксидом натрия в присутствии изопропилового спирта и воды при температуре 70-80°C в течение 6 ч. На 2-й стадии проводят гидролиз полученной массы в реакторе, снабженном мешалкой, в 16-процентном растворе уксусной кислоты при температуре от +2 до +20°C. Количество уксусной кислоты берется в расчете на нейтрализацию взятого на реакцию гидроксида натрия. На 3-й стадии проводят отделение органического слоя от водно-солевого раствора.
Данный способ получения органосилоксандиолов используется на ОАО «Казанский завод синтетического каучука», технологический регламент 2379-2009. Реализация данного способа, по сравнению с принятом прототипом, позволила по упрощенной технологии получать стабильные при хранении органосилоксандиолы, увеличить производительность процесса. Кроме того, использование данной технологии позволило значительно сократить производственные площади при равной производительности.
Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.
Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева, загружали 100 г деполимеризата, при перемешивании которого добавляли 7,8 г изопропилового спирта, 7,8 г воды и 27,0 г гидроксида натрия. Реакционную массу нагревали до 70°C. Время реакции - 6 часов. Затем проводили стадию гидролиза, для чего в реактор загружали 16-процентный раствор уксусной кислоты в количестве 253,1 г. Гидролиз проводился при температуре от +2 до +20°C. После чего проводилось отделение органического слоя от водно-солевого раствора. Получено 93,5 г органосилоксандиола с содержанием гидроксильных групп 10,2% при вычисленных 10,82%.
По аналогичной методике получены органосилоксандиолы на примерах 2-5, объемы загрузки и свойства по которым приведены в табл.1.
| Таблица 1. | |||||||||
| При-меры, № | Количества исходных реагентов, г/мас.ч. | Содержание ОН-групп, %* | Выход, % | ||||||
| Деполиме-ризат | Гидролизат | Изопро-пиловый спирт | Вода | Гидроксид натрия | Р-р ук-сусной кислоты | Получено | Вычислено | ||
| 1 | 100 | - | 7,8 | 7,8 | 27,0 | 253,1 | 10,2 | 10,82 | 93,5 |
| 2 | 100 | - | 7,8 | 7,8 | 36,0 | 337,5 | 13,7 | 14,16 | 94,1 |
| 3 | - | 100 | 7,8 | 7,8 | 21,6 | 202,7 | 9,3 | 8,76 | 92,3 |
| 4 | - | 100 | 7,8 | 7,8 | 13,5 | 126,7 | 4,95 | 5,57 | 93,4 |
| 5 | - | 100 | 7,8 | 7,8 | 9,0 | 84,4 | 3,9 | 3,75 | 91,7 |
| Прототип | - | - | - | - | - | - | 12,5 | 8,5-14,0 | 92,6 |
| * Массовая доля гидроксильных групп определяется по ТУ 2229-044-05766764-01. |
В табл.2 приведены статистические данные свойств силоксандиолов, полученных по предлагаемому способу и прототипу, полученные при хранении в течение 3-х месяцев.
| Таблица 2. | ||
| Примеры, № | Исходное значение ОН групп, % | Значение ОН групп после 3-х месяцев хранения, % |
| 1 | 10,2 | 9,8 |
| 2 | 13,7 | 12,5 |
| 3 | 9,3 | 9,0 |
| 4 | 4,95 | 4,5 |
| 5 | 3,9 | 3,9 |
| Прототип | 12,5 | 4,2 |
Из табл.2 видно, что содержание гидроксильных групп в органгосилоксандиолах, полученных предложенным способом, практически не изменилось в течение 3-х месяцев их хранения, в то время как у прототипа содержание их уменьшилось в 3 раза.
Таким образом, разработанный способ получения органосилоксандиолов технологически прост и не требует специального технологического оборудования и осуществляется в полых реакторах с небольшим числом оборотов, снабженных «рубашками» и якорными мешалками, который позволяет получать органосилоксандиолы с заданным содержанием гидроксильных групп и стабильными при хранении.
1. Способ получения органосилоксандиолов путем гидролиза кремнийорганического соединения в присутствии акцептора с последующим отделением целевого продукта от водно-солевого раствора, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганического соединения используют продукт реакции деполимеризата или гидролизата с гидроксидом натрия в присутствии изопропилового спирта и воды, а гидролиз ведут в среде акцептора щелочи.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве акцептора щелочи используют раствор уксусной кислоты.
