(57)【要約】化合物を反応させる方法が説明される。本方法は、第１の化合物を含む第１の液体を、導管の入口に、かつ導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含むファイバー束を通して流すことと、第１の液体を流す間に、少なくとも１つのケイ素原子を有する第２の化合物を含む第２の液体を、導管の入口に、かつファイバー束を通して流すこととを含み得る。本方法は、ファイバー束内で第１の化合物と第２の化合物とを反応させて、第１及び第２の化合物とは異なる少なくとも１つのケイ素原子を有する第３の化合物を生成することと、第３の化合物を導管の出口から流すこととを更に含み得る。
2015527298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物を反応させる方法であって、
第１の化合物を含む第１の液体を、導管の入口に、かつ前記導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含むファイバー束を通して流すことと、
前記第１の液体を流す間に、少なくとも１つのケイ素原子を有する第２の化合物を含む第２の液体を、前記導管の前記入口に、かつ前記ファイバー束を通して流すことと、
前記ファイバー束内で前記第１の化合物と前記第２の化合物とを反応させて、少なくとも１つのケイ素原子を有する第３の化合物を生成することと、
前記第３の化合物を前記導管の出口から流すことと、を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の液体及び前記第２の液体が、実質的に非混和性である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のファイバーが、前記第２の液体よりも前記第１の液体によって優先的に湿潤されるように選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ファイバー束内で前記第３の化合物を含む第３の液体を形成することと、前記第３の液体を前記導管の前記出口から流すことと、を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ファイバー束内で第４の液体を形成することと、前記第４の液体を前記導管の前記出口から流すことと、を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第３の液体及び前記第４の液体を収集槽内に収集することを更に含み、前記収集槽内で、前記第３の液体が第１の層を形成し、前記第４の液体が第２の層を形成する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第５の液体を、第２の導管の入口に、かつ前記第２の導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含む第２のファイバー束を通して流すことと、
前記第５の液体を流す間に、前記第３の液体を、前記第２の導管の前記入口に、かつ前記第２のファイバー束を通して流すことと、を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の化合物が水を含み、前記第２の化合物が少なくとも１つのクロロシランを含み、前記第３の化合物がシロキサンを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の化合物と前記第２の化合物とを反応させることが、塩化水素を含む第４の化合物を更に生成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シロキサンがヘキサメチルジシロキサンを含む、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのクロロシランがモノクロロシランを含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記モノクロロシランがトリメチルクロロシランを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記モノクロロシランがジメチルビニルクロロシランを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の化合物が、第１の数平均モル質量を有する少なくとも１つのシロキサンを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
第３の化合物が、前記第１の数平均モル質量を超える第２の数平均モル質量を有する重合シロキサンを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の化合物と前記第２の化合物とを反応させることが、重合を含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのシロキサンが、ジメチル環状シロキサン及び塩素末端ブロック化ジメチルシロキサンを含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の液体が、塩酸水溶液を含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、シリコーンの生成に関する。より具体的には、本開示は、シロキサン化合物の生成及び重合に関する。
【背景技術】
【０００２】
この項目における記載は、単に、本開示に関連する背景情報を提供しているにすぎず、先行技術を構成するわけではない。
【０００３】
シロキサンは、自動車からパーソナルケアまで、幅広い用途及び産業分野に使用されており、これは典型的にハロシラン又は有機ハロシランの加水分解により製造される。反応物は、反応槽内に入れることができる。反応物は、非混和性であり得るため、一方の反応物を他方の反応物全体にわたって分散させるために機械的攪拌器が使用され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一態様に従って、化合物を反応させる方法が提供される。本方法は、第１の化合物を含む第１の液体を、導管の入口に、かつ導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含むファイバー束を通して流すことと、第１の液体を流す間に、少なくとも１つのケイ素原子を有する第２の化合物を含む第２の液体を、導管の入口に、かつファイバー束を通して流すこととを含み得る。本方法は、ファイバー束内で第１の化合物と第２の化合物とを反応させて少なくとも１つのケイ素原子を有する第３の化合物を生成することと、第３の化合物を導管の出口から流すこととを更に含み得る。
【０００５】
本発明を適用する別の分野は、本明細書において提供される詳細な説明から明かになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、単なる例示を目的とするものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本明細書に記載の図面は、説明目的のみであり、本開示の範囲をいかようにも限定することを意図するものではない。
【図１】本開示のある特定の態様に従うファイバー反応器の実施例の概略図である。
【図２】（Ｍｅ３Ｓｉ）２Ｏ中のＭｅ３ＳｉＣｌの関数としてのＨＣｌの割合（％）のグラフである。
【図３】本開示のある特定の態様に従う第２のファイバー反応器を有するファイバー反応器の概略図である。
【図４】ファイバー反応器の写真である。
【図５】本開示のある特定の態様に従うファイバー反応器の例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の記載は、本質的に単なる例示であり、決して本開示、その用途、又は使用を限定することを意図したものではない。発明を実施するための形態を通して、対応する参照番号は、同様又は対応する部品及び形成部を示すことを理解されたい。
【０００８】
本開示は、概して、シロキサンの生成又はシロキサンの重合等の化学反応のためにファイバー反応器を使用する方法に関する。以下の特定の実施形態は、本開示の教示に従ってファイバー反応器の設計及び使用を例証するために提供されており、本開示の範囲を限定するよう解釈されるべきではない。本開示を考慮すれば、開示される具体的な実施形態において、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく若しくはそれらを超えることなく多くの変更がなされ、それでも同様の又は類似する結果を得ることができることを当業者は理解されよう。当業者であれば、本明細書に報告される任意の特性が、日常的に測定され、かつ複数の異なる方法によって得られ得る特性を表すことを更に理解する。そのような一方法及び他の方法を示す本明細書に記載の方法は、本開示の範囲から超えることなく利用されてもよい。
【０００９】
本開示の一態様に従って、化合物を反応させる方法が提供される。例えば、図１を参照すると、本方法は、第１の化合物を含む第１の液体を、導管１０の入口１１に、かつ導管１０内に縦方向に延びる複数のファイバーを含むファイバー束１２を通して流すことを含み得る。ファイバー束１２は、導管１０の長さの一部にわたって導管１０を実質的に充填する。
【００１０】
ファイバー反応器１００は、第１の液体を導管１０の入口１１に送達するように、導管１０と流体連通する第１のパイプ１４を更に含み得る。ファイバー束１２は、第１のパイプ１４の端部１６と接触し得、その中に延び得る。第１のパイプ１４は、導管１０の入口１１を越えて延び得、第１の液体を第１のパイプ１４を通して、かつファイバー束１２内にポンプ注入するための定量ポンプ２２を有し得る。
【００１１】
本方法は、第１の液体を流す間に、少なくとも１つのケイ素原子を有する第２の化合物を含む第２の液体を、導管１０の入口１１に、かつファイバー束１２を通して流すことを更に含み得る。第２のパイプ３２は、第２の液体を導管１０の入口１１を送達するように、導管１０と流体連通し得る。第２のパイプ３２は、第１のパイプ１４の端部１６の上流で導管１０に流体的に接続され得、定量ポンプ１８を有し得る。定量ポンプ１８は、第２のパイプ３２を通して、かつ導管１０の中へ第２の液体を送達することができ、ここで、第２の液体は、ファイバー束１２に流れ得る。第１の液体及び第２の液体は、重力又はポンプによって導管１０に流れ得る。
【００１２】
ファイバー束１２のファイバーは、導管１０内に縦方向に延びる複数のファイバーであり得る。ファイバーは、第２の液体よりも第１の液体によって優先的に湿潤されるように選択され得るか、又は第１の液体よりも第２の液体によって優先的に湿潤されるように選択され得、これは以下で更に説明される。ファイバーはまた、ファイバーがファイバー束１２を通って流動する液体に汚染物を付加しないように選択され得る。ファイバーは更に、頻繁な交換を防止するためのプロセスに耐えることが可能であり得る。ファイバーの例としては、木綿、黄麻、絹、処理済み鉱物、未処理鉱物、金属、合金、処理済み炭素、未処理炭素、ポリマー、及びポリマーブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。好適な処理済み又は未処理鉱物ファイバーには、ガラス、アスベスト、セラミックス、及びこれらの組み合わせのファイバーが挙げられるが、これらに限定されない。好適な金属ファイバーには、鉄、鋼、ニッケル、銅、真鍮、鉛、スズ、亜鉛、コバルト、チタン、タングステン、ニクロム、銀、アルミニウム、マグネシウム、及びこれらの合金のファイバーが挙げられるが、これらに限定されない。好適なポリマーファイバーには、親水性ポリマー、極性ポリマー、親水性コポリマー、極性コポリマー、及びこれらの組み合わせのファイバー、例えば、多糖類、ポリペプチド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、官能化ポリスチレン（スルホン化ポリスチレン及びアミノ化ポリスチレンを含む）、ナイロン、ポリポリベンゾイミダゾール、ポリビニリデンジニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンスルフィド、ポリメラミン、ポリ塩化ビニル、コポリエチレン−アクリル酸、及びエチレン−ビニルアルコールコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、ファイバーはガラス又は鋼ファイバーを含む。
【００１３】
ファイバー束を形成するファイバー直径は、約１〜約１００μｍ、約５〜約２５μｍ、又は約８〜約１２μｍであり得る。ファイバーの組み合わせも用いられ得る。
【００１４】
ファイバー束１２は、様々な方法により導管１０内に形成され得る。例えば、一群のファイバーは、ワイヤでファイバー長に沿って中間で引っ掛けられ、ワイヤを用いて導管１０内に引っ張られ得る。
【００１５】
導管１０は、円筒形であり、ステンレス鋼又はテフロン等の非反応性材料からなり得る。導管１０は、ファイバーを含む物質移動装置の一部であり得る。
【００１６】
本方法は、ファイバー束１２内で第１の化合物と第２の化合物（例えば、反応物）とを反応させて、少なくとも１つのケイ素原子を有する第３の化合物（例えば、生成物）を生成することと、第３の化合物を導管１０の出口２０から流すこととを更に含み得る。第３の化合物は、第１及び第２の化合物とは異なり得る。
【００１７】
この化学反応は、ファイバー束１２及び導管１０の出口２０から流れ得る化学反応由来の生成物を含む１つ以上の液体をもたらし得る。例えば、本方法は、ファイバー束１２内で第３の化合物を含む第３の液体を形成することと、第３の液体を導管１０の出口２０から流すこととを含み得る。加えて、本方法は、ファイバー束で第４の液体を形成することと、第４の液体を導管の出口から流すこととを更に含み得る。化学反応の結果として、第３及び第４の液体は、第１及び第２の液体とは異なる組成物及び／又は化合物を有し得る。
【００１８】
多くの化学反応は、反応物が混合又は撹拌されるとき、より速い速度で生じ得る。例えば、第１の液体及び第２の液体は、実質的に非混和性であり得る。複数のファイバーは、第２の液体よりも第１の液体によって優先的に湿潤されるように選択され得る。例えば、第１の液体は、第１の液体と第２の液体との間の表面界面を増加させ得るファイバー束１２のファイバーを湿潤させ、それにより化学反応速度を増加させ得る。あるいは、複数のファイバーは、第１の液体よりも第２の液体によって優先的に湿潤されるように選択され得る。
【００１９】
第１及び第２の液体の粘度は、第１及び／又は第２の液体が導管１０を通って流動するのに十分であり得る。例えば、第１及び／又は第２の液体の粘度は、２５℃で、約０．０００５ｍ２／ｓ未満、約０．００００００１〜約０．０００５ｍ２／ｓ、約０．００００００１〜約０．０００１ｍ２／ｓ、約０．００００００１〜約０．００００５、又は約０．００００００１〜約０．００００１ｍ２／ｓ（約５００センチストーク（ｃＳｔ）、約０．１〜約５００ｃＳｔ、約０．１〜約１００ｃＳｔ、約０．１〜約５０ｃＳｔ、又は約０．１〜約１０ｃＳｔ）であり得る。
【００２０】
第１の液体に対する第２の液体の体積流量比は、少なくとも約０．１、約０．１〜約２０、約１〜約４、約３であり得る。本明細書で使用されるとき、「体積流量比」とは、第１の液体の体積流量に対する第２の液体の体積流量の比率を意味する。
【００２１】
第１及び第２の液体は、様々な温度及び圧力で導管１０に導入され得る。例えば、第１及び第２の液体は、導管に導入されるときに約室温の温度を有し得る。第１及び第２の液体の化学反応は、ファイバー束１２内の第１及び第２の液体の温度を上昇させ得る発熱化学反応であり得るか、又はその温度を低下させ得る吸熱化学反応であり得る。したがって、導管１０はまた、ファイバー束１２内の温度を制御する手段も具備し得る。例えば、導管は、熱交換器又は加熱ジャケットを具備し得る。
【００２２】
第１及び第２の液体は、化学反応を実質的に完了させるのに十分なファイバー束１２内での滞留時間を有し得る。例えば、十分な滞留時間は、少なくとも５秒間、あるいは５秒〜３０分間、あるいは３０秒〜１５分間、又はあるいは１分〜１０分間であり得る。本明細書で使用されるとき、「滞留時間」とは、第１の液体と第２の液体を合わせた１導管体積（例えば、ファイバー束を含む導管を充填し得る液体の体積）がファイバーを収容する導管を通過するまでにかかる時間を意味する。
【００２３】
本方法は、収集槽３４内に第３の液体及び第４の液体を収集することを更に含み得る。収集槽３４は、導管１０を出る第１及び第２の液体の収集及び分離を可能にする重力分離器又は沈殿タンク又は任意の他の槽であり得る。導管１０の出口２０は、導管１０の下流で収集槽３４と流体連通して、第３及び第４の液体を受容し得る。更に、ファイバー束１２は、導管１０の出口２０から延び得、導管１０及び／又はファイバー束１２の一部は、収集槽３４内に延び得る。第３及び第４の液体は、収集槽３４に流れ得、それぞれ、第１の層４２及び第２の層４４を形成し得る。したがって、第３及び第４の液体は、実質的に非混和性であり得る。ファイバー束１２は、第１の層４２及び／又は第２の層４４内に延び得る。しかしながら、収集槽３４内の第１の層４２及び第２の層４４の一部は、逆転してもよい。
【００２４】
収集槽３４は、収集槽３４の上部に第１の出口ライン２６を含み得、ここで第１の層４２の第３の液体は、収集槽３４から流れ得る。収集槽３４は、収集槽３４の下部に第２の出口ライン２８も含み得、ここで第２の層４４の第４の液体は、収集槽３４から流れ得る。定量バルブ３０は、第２の層４４の第４の液体の流量を制御するように、第２の出口ライン２８に付属され得る。図１には示されていないが、第１の出口ライン２６はまた、第１の層４２の第３の液体の流量を制御するために定量バルブを含み得る。第３及び第４の液体の収集は、第１及び第２の液体が導管１０を通って流動する間に行われるか、又は生じ得る。
【００２５】
その後、第１の層４２及び第２の層４４は、分離され得る。第１の層４２及び第２の層４４は、例えば、第３及び第４の液体が異なる質量を有し、かつ非混和性であるといった結果として、自発的に分離し得る。第１の層４２及び第２の層４４は、収集槽３４から別々に除去され得る。第１の層４２及び第２の層４４は、ポンプを用いて収集槽から引き出され得る。
【００２６】
第３の液体の収集後、第３の液体（例えば、シロキサン）は、同一又は同様の反応器又は別の装置を通して送り出されて、不純物を除去し得る。例えば、第５の液体とともに第３の液体は、図１のファイバー反応器１００と同一又は同様のファイバー反応器を通って流動し得る。したがって、本方法は、第５の液体を、第２の導管の入口に、かつ第２の導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含む第２のファイバー束を通して流すことと、第５の液体を流す間に、第３の液体を、第２の導管の入口に、かつ第２のファイバー束を通して流すこととを含み得る。第５の液体は、例えば、水を含み得る。
【００２７】
本開示の一態様に従って、シロキサンは、ファイバー束１２内での化学反応によって生成され得る。例えば、第１の化合物は、水を含み得、第２の化合物は、少なくとも１つのハロシラン（例えば、クロロシラン）を含み得、第３の化合物は、シロキサンを含み得る。
【００２８】
ハロシランは、式ＲａＳｉＸ４−ａを有し得、式中、各Ｒは、上で記載及び例示される通りであり、Ｘは、Ｃ１〜Ｃ８アルコキシ又はハロ、例えば、クロロ、ブロモ、又はヨードであり、ａは、０〜３の整数である。Ｘで表されるアルコキシ基は、１〜８個の炭素原子、あるいは１〜４個の炭素原子を有し得る。アルコキシ基の例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、及びブトキシが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２９】
加水分解されてシロキサンを作成するハロシランの例としては、ジオルガノジハロシラン化合物、例えば、ジメチルジクロロシラン（ＣＨ３）２ＳｉＣｌ２、ジエチルジクロロシラン（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＣｌ２、ジ−ｎ−プロピルジクロロシラン（ｎ−Ｃ３Ｈ７）２ＳｉＣｌ２、ジ−ｉ−プロピルジクロロシラン（ｉ−Ｃ３Ｈ７）２ＳｉＣｌ２、ジ−ｎ−ブチルジクロロシラン（ｎ−Ｃ４Ｈ９）２ＳｉＣｌ２、ジ−ｉ−ブチルジクロロシラン（ｉ−Ｃ４Ｈ９）２ＳｉＣｌ２）、ジ−ｔ−ブチルジクロロシラン（ｔ−Ｃ４Ｈ９）２ＳｉＣｌ２）、ｎ−ブチルメチルジクロロシランＣＨ３（ｎ−Ｃ４Ｈ９）ＳｉＣｌ２、オクタデシルメチルジクロロシランＣＨ３（Ｃ１８Ｈ３７）ＳｉＣｌ２、ジフェニルジクロロシラン（Ｃ６Ｈ５）２ＳｉＣｌ２、フェニルメチルジクロロシランＣＨ３（Ｃ６Ｈ５）ＳｉＣｌ２、及びジシクロヘキシルジクロロシラン（Ｃ６Ｈ１１）２ＳｉＣｌ２；オルガノヒドロジハロシラン化合物、例えば、メチルジクロロシラン、ＣＨ３ＨＳｉＣｌ２、及びアルキル置換基のうちの１つが水素により置換される上に列記されるジオルガノジハロシランのいずれか；トリオルガノハロシラン化合物、例えば、トリメチルクロロシラン（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ；並びにオルガノトリハロシラン化合物、例えば、メチルトリクロロシランが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３０】
第２の化合物は、少なくとも１つのクロロシランを含み得る。クロロシランは、少なくとも１つのケイ素−塩素結合を含む化合物である。クロロシランは、例えば、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、及びテトラクロロシランを含み得る。クロロシランは、水和反応を介して水と反応して塩化水素を生成し得、残りのヒドロキシル基は、ケイ素に結合し得る。したがって、第１の化合物と第２の化合物とを反応させることにより、塩化水素を含む第４の化合物が更に生成され得る。モノクロロシランの水和の一例は、２  Ｍｅ３ＳｉＣｌ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｍｅ３ＳｉＯＳｉＭｅ３＋２ＨＣｌであり、式中、Ｍｅは、メチル基である。クロロシランは、単一のクロロシラン又はクロロシランの混合物であり得る。本開示の一態様に従って、クロロシランは、ジメチルビニルクロロシランを含む。クロロシランの更なる例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、及びヒドロシラン、例えば、ジメチルヒドロクロロシランが挙げられる。
【００３１】
第１の液体は、溶媒も含み得る。例えば、溶媒は、芳香族鎖又は直鎖を含み得る。溶媒の例としては、キシレン、ヘキサン、及びヘプタンが挙げられる。
【００３２】
更に、化学反応により、第３の化合物を含む第３の液体が生成され得、第４の化合物を含む第４の液体が生成され得る。第３及び第４の液体は、導管１０の出口２０から流れ、収集槽３４に流れ得る。
【００３３】
更に、塩化水素は、水中で溶解され得、ガスも形成し得る。例えば、水中で溶解され得る塩化水素が過度に生成された場合、塩化水素ガスが生じ得る。したがって、塩化水素を含むガスも導管１０の出口２０から流れ、収集槽３４に流れ得る。その後、塩化水素ガスは、収集槽３４から排出される。
【００３４】
第１及び／又は第２の化合物は、第３及び第４の液体が第１及び／又は第２の化合物を実質的に含まないように実質的に反応し得る。例えば、実質的にすべてのクロロシランは、第３の液体が約３％未満の濃度のクロロシラン等のクロロシランを実質的に有し得ないように水と反応する。更に、第３の液体は、約１００ｐｐｍ未満又は約１０ｐｐｍ未満の濃度の塩化水素等の塩化水素を実質的に有し得ない。
【００３５】
シロキサンは、少なくとも１つのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物であり、固体又は液体であり得る。シロキサンの粘度又は分子量には、通常、制限はない。例えば、シロキサンの分子量は、少なくとも７５グラム／モル、あるいは少なくとも５００グラム／モル、あるいは５００〜２５，０００グラム／モルであり得る。シロキサン中の１つ以上のケイ素原子を、炭素、ホウ素、アルミニウム、チタン、スズ、鉛、リン、ヒ素、及びその他の元素から選択される元素で置換してもよい。シロキサンは単一のシロキサンであってよく、又はシロキサンの混合物であってもよい。
【００３６】
このシロキサンは、ジシロキサン、トリシロキサン、又はその他のポリシロキサンであってもよい。本開示の一態様に従って、シロキサンは、ヘキサメチルジシロキサンを含む。ポリシロキサン組成物は、直鎖状、分枝状、環状、又は架橋（例えば樹脂性）構造を有してもよく、典型的にヒドロキシ基又はメチル基で末端保護されている。
【００３７】
ポリシロキサンは、（Ｒ３ＳｉＯ１／２）、（Ｒ２ＳｉＯ２／２）、（ＲＳｉＯ３／２）、又は（ＳｉＯ４／２）シロキシ単位から独立して選択されるシロキシ単位を有するポリマーであり、式中、各Ｒは、独立して、Ｈ又は任意の一価有機基であるか、あるいは各Ｒは、独立して、Ｈ、１〜２０個の炭素原子を含有するヒドロカルビル、又は１〜２０個の炭素原子を含有する置換ヒドロカルビルであるか、あるいは各Ｒは、独立して、１〜２０個の炭素原子を含有するアルキル基であるか、あるいはＲは、メチルである。これらのシロキシ単位は一般にそれぞれＭ、Ｄ、Ｔ、及びＱ単位と呼ばれる。これらの分子構造は下記の通りである：
【化１】
2015527298.tif 000003
【００３８】
ポリシロキサンは、シリコーン流体、シリコーン樹脂、又は有機ケイ素ポリマーであり得る。ポリシロキサンは、オルガノポリシロキサンセグメントと見なされ得る少なくともある部分を有し得る。シリコーン流体及びシリコーン樹脂は、式（ＲｎＳｉ−Ｏ（４−ｎ）／２）（式中、ｎは、シリコーン流体の場合、少なくとも２の平均値、シリコーン樹脂の場合、２未満の平均値を有し、Ｒは、上で説明される通りである）に従う構造単位を有し得、有機ケイ素コポリマーは、式（ＲｎＳｉ−Ｏ（４−ｎ）／２）（式中、ｎは、０〜３であり、Ｒは、上で説明される通りである）、及び（ＣＲ２）（式中、Ｒは、上で定義及び例示される通りである）に従う構造単位を有し得る。
【００３９】
Ｒで表されるヒドロカルビル基は、１〜２０個の炭素原子、あるいは１〜１０個の炭素原子、又はあるいは１〜４個の炭素原子を有し得る。少なくとも３個の炭素原子を有する非環式ヒドロカルビル基は、分岐構造又は非分岐構造を有し得る。ヒドロカルビル基の例としては、アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、１−メチルエチル、ブチル、１−メチルプロピル、２−メチルプロピル、１，１−デメチルエチル、ペンチル、１−メチルブチル、１−エチルプロピル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、１，２−ジメチルプロピル、２，２−ジメチルプロピル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、及びデシル；シクロアルキル、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、及びメチルシクロヘキシル；アリール、例えば、フェニル又はナフチル；アルケニル基、例えば、ビニル、アリル、５−ヘキセニル、及びシクロヘキセニル；アルカリル、例えば、トリル及びキシリル；アリールアルキル、例えば、ベンジル、フェネチル、フェンプロピル、及びフェニルヘキシル；並びにアラルケニル、例えば、スチリル及びシンナミル、並びにアルキニル、例えば、エチニル及びプロピニルが挙げられるが、これらに限定されない。当業者には、上記のオルガノポリシロキサンユニットのＲ基の一部が、上記に具体的に定義された基以外であってもよく、例えばヒドロキシル末端保護基の場合にはヒドロキシル基であってもよいことが理解されよう。
【００４０】
Ｒで表される置換ヒドロカルビル基は、１〜２０個の炭素原子、あるいは１〜１０個の炭素原子、あるいは１〜４個の炭素原子を有し得る。置換ヒドロカルビル基の例としては、Ｒについて上記で記述及び例示されたヒドロカルビル基を置換基で置換したものが挙げられるが、これらに限定されない。置換基の例としては、−Ｆ、−ＣＩ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ  ＣＨ２ＣＨ３、及びフルオロカーボン（例えば、３，３，３−トリフルオロプロピル基−ＣＦ３を含む）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４１】
ポリシロキサンの例としては、トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、トリエチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルヒドロキシシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジエチルヒドロキシシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジフェニル（メチル）シロキシ末端ポリメチル（フェニル）シロキサン、トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルビニルシロキサンコポリマー、ビニルジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルビニルシロキサンコポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルヘキセニルシロキサンコポリマー、ヘキセニルジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルヘキセニルシロキサンコポリマー、ビニルジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルヘキセニルシロキサンコポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリメチルビニルシロキサンポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリメチルヘキセニルシロキサンポリマー、ビニルジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンポリマー、及びヘキセニルジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンポリマー、ビニルジメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−モノメチルシルセスキオキサン）ポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−エチルシルセスキオキサン）コポリマー、ビニルジメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ビニルメチルシロキサン−メチルシルセスキオキサン）コポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ビニルメチルシロキサン−メチルシルセスキオキサン）ポリマー、ヘキセニルジメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−モノメチルシルセスキオキサン）ポリマー、ヘキセニルジメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ヘキセニルメチルシロキサン−メチルシルセスキオキサン）コポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ヘキセニルメチルシロキサン−メチルシルセスキオキサン）ポリマー、ビニルジメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ケイ酸塩）コポリマー、ヘキセニルジメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ケイ酸塩）コポリマー、トリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ビニルメチルシロキサン−ケイ酸塩）コポリマー及びトリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ヘキセニルメチルシロキサン−ケイ酸塩）コポリマー、ビニルシロキシ又はヘキセニルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ヒドロカルビレンコポリマー）、ビニルシロキシ末端又はヘキセニルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン−ポリオキシアルキレン）ブロックコポリマー、アルケニルオキシジメチルシロキシ末端ポリイソブチレン、アルケニルオキシジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン−ポリイソブチレン−ブロックコポリマー、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、並びにポリシリレンシロキサン、例えば、トリメチルシリル及びトリメチルシロキシ末端ポリシリレンジメチルシロキサンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
本開示の一態様に従って、ファイバー束１２内でのシロキサンの重合は、より長い鎖のシロキサンをもたらし得る。第１の化合物は、塩酸水溶液等の触媒を含み得る。第２の化合物は、第１の数平均モル質量を有する少なくとも１つのシロキサンを含み得る。シロキサンは、上述のシロキサンのうちのいずれかであり得る。例えば、少なくとも１つのシロキサンは、ジメチル環状シロキサン及び塩素末端ブロック化ジメチルシロキサンを含み得る。第１の化合物と第２の化合物との反応は、重合を含み得る。したがって、第３の化合物は、第１の数平均モル質量を超える第２の数平均モル質量を有する重合シロキサンを含み得る。結果として生じる重合シロキサンはまた、上述の任意のシロキサンであり得る。
【００４３】
重合後、第３及び第４の液体は、導管１０の出口２０から流れ得る。第３の液体は、塩酸水溶液を含み得る。例えば、塩酸水溶液は、第１の液体の塩酸水溶液と同一又は実質的に同様であり得る。第４の液体は、重合シロキサンを含み得る。
【００４４】
本明細書に記載のプロセスによって生成されたシロキサンは、パーソナルケア業界から自動車業界に及ぶ既存の業界で用いられ得る。
【００４５】
以下の実施例は、化学反応のためにファイバー反応器を使用する開示の方法の利益を実証するために提供される。更に、記載される全ての濃度パーセントは、別途明記されない限り、重量パーセント単位である。
【実施例】
【００４６】
実施例１−クロロシランとの加水分解反応
ヘキサメチルジシロキサンを形成するためにトリメチルクロロシラン（Ｍｅ３ＳｉＣｌ）の加水分解を行った。加えて、様々なモノクロロシランが、ファイバー反応器を使用して加水分解され得ることを示すために、ジメチルビニルクロロシランの加水分解も行った。
【００４７】
加水分解中、生成されたＨＣｌを、過剰水中に溶解する。水は、最大〜３７％のＨＣｌ濃度のみを吸収することできるため、かなりの量の過剰水が必要とされ得る。モノクロロシラン加水分解反応は、反応式１に示されるように、可逆反応である。温度及び最終水溶液中のＨＣｌの割合（％）が、この反応に影響を及ぼす。ＨＣｌ濃度と同様に、より高い温度が反応を左辺に移動させる。２４％のＨＣｌ濃度で、変換はほぼ完了している（図２を参照のこと）。
２Ｍｅ３ＳｉＣｌ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｍｅ３ＳｉＯＳｉＭｅ３＋２ＨＣｌ      反応式１
【００４８】
塩化水素の水への溶解は、融解発熱を生成する。したがって、反応式１が意図的に水に溶解されるＨＣｌをもたらすため、温度の増加が予期される。溶解熱に加えて反応熱が計算されている。トリメチルクロロシランは、５７℃で沸点に達し、これは、実験中に原料の煮沸をもたらし得る。予備実験計算を完了して所望の水流量を決定し、推定の温度増加に加えて、残りの水中の標的％ＨＣｌ濃度を達成した。
【００４９】
反応器内の生成物が供給物よりも温かい場合、反応が起こっているという指標であろう。次に、反応の程度の決定を行う。これを材料の酸含量及び／又はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析によって完了し、原料及び生成物含量を特定する。
【００５０】
モノクロロシランの加水分解のためにファイバー反応器を試験するために、トリメチルクロロシランを用いた。水及びクロロシランを所望のＨＣｌ濃度をもたらす流量で流した。温度増加を実験的に理解するために、第１の試験を約１２％のＨＣｌ濃度まで実行した。
【００５１】
第１の実験を短時間行い、うまくいった。反応は、管内の温度に基づいて３０秒以内で完了したようであった。純度を局所ＧＣによって測定し、生成試験サンプルと一致することが見出された。推定される酸濃度は、約１２％であり、同時に、反応したシリコーンにおいて測定されたＨＣｌの量は、３．７ｐｐｍであった。
【００５２】
第３の実験を行って、この実行を２５％のＨＣｌで試験した。同様の供給量の投入材料を上述のように用いたが、水流量を減少させて、２５％のＨＣｌ濃度をもたらした。いくらかの少量のガスがファイバー反応器内で観察された。これは、ＨＣｌであると考えられた。流量は安定しているが、ファイバー反応器内でうまく分布せず、チャネリングが存在し得る。
【００５３】
最終生成物の質は良好であったが、生成物中のＭｅ３ＳｉＣｌの顕著な増加があった。Ｍｅ３ＳｉＣｌ濃度対ＨＣｌ濃度は、図２にプロットされるデータによく一致している。
【００５４】
ガス泡形成を観察し、かつ規格試験を行うために、より高いＨＣｌ濃度で更に２つの実験を行った。残留Ｍｅ３ＳｉＣｌによって引き起こされ得る測定のドリフトのため、屈折率（ＲＩ）試験は困難であった。
【００５５】
より高いＨＣｌ濃度に近づけることが目的であった。ヘキサメチルジシロキサン中のＭｅ３ＳｉＣｌ濃度の増加が予期され、これは許容可能でない場合がある。しかしながら、第２のファイバー反応器を使用して、残留Ｍｅ３ＳｉＣｌを除去した。反応が完了に達しないが、ＨＣｌ回収により望ましい流れを生成することを念頭に、水性ＨＣｌ濃度を約３０％増加させることが概念であった。図３に示されるように、第２のファイバー反応器を設置して、ヘキサメチルジシロキサン内に含まれる残留Ｍｅ３ＳｉＣｌを反応させた。
【００５６】
図２に基づいて、第２の反応器に送り出されるヘキサメチルジシロキサン相と平衡状態の約３％のＭｅ３ＳｉＣｌが存在し得た。供給クロロシランを反応させ、かつ３０％のＨＣｌ濃度をもたらすためのファイバー反応器１用の反応水を最初に反応器２に供給する。この概念に従って３つの実験を行った。第１の実験は１つの反応器のみを利用したが、これを最初にクロロシラン反応器として動作させ、次に反応器を洗浄した。クロロシラン汚染が生じたと考えられ、最終塩化物濃度は、所望の濃度よりも高かった。生成物は、高純度であった。
【００５７】
汚染問題に対処するために、物理的な第２の反応器を構築した。この反応器は、第１の反応器よりも多くのファイバーを備えた。２つの反応器システムを用いて２つの研究を行った。標的の３０％に近いＨＣｌ濃度を測定した。第１の実行は、所望の塩化物含量よりも高い含量を有した。考えられる１つの原因は、ファイバー反応器２を通る高い水流量であった。最終実験実行において、ファイバー反応器２をより低い水流量で動作させた。約４：１のシリコーンと水の比率での低水流量を計画した。この場合も同様に、このサンプルは、汚れがないように見え、高生成物純度及び良好な特性測定結果を有した。ＲＩ測定は、ドリフトなく、的確であった。
【００５８】
ファイバー反応器２から出るシリコーンの塩化物含量は、最初の実験よりも高かった。水相はかなり少ないＨＣｌを有し、塩化物中の最終シリコーン濃度は約１０倍高かった。
【００５９】
同様の技法を第２のモノクロロシランにも適用した。ジメチルビニルクロロシランから始める２つの実験を行った。これらの実験を両方ともに１２．５％のＨＣｌ濃度で行った。３分未満の反応接触時間で、ファイバー反応器試験は、酸の数が非常に少ない材料を生成した。
【００６０】
表１は、ファイバー反応器をクロロシラン加水分解反応器として使用して行った１０の実験を完了した分析結果のうちの多くを含む。
【００６１】
【表１】
2015527298.tif 000004
【００６２】
ファイバー反応器を反応装置として使用することが可能であると見出された。モノクロロシランの加水分解は成功し、非常に少ない塩化物成分しか含まない高純度のシリコーンを迅速に生成した。この反応は、３分未満で完了した。非分散混合で、高濃度のＨＣｌを含有する水と接触するときでさえも、低塩化物含量のシリコーンを得ることができる。このシステムの流量を制御することにより、ＨＣｌ濃度の制御を可能にした。
【００６３】
更に、ヘキサメチルジシロキサンプロセスは、ある従来のプロセスと比較して、ファイバー反応器を使用することにより改善されることが見出された。ファイバー反応器プロセスで、使用される水量の４４％の減少が結果的に起こり得る。また、滞留時間は、洗浄を含むファイバー反応器プロセスでは３０分のみであり得る。
【００６４】
表１に列記される実験に関する追加の詳細は、以下に記載される。これらの実験で使用したファイバー反応器は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）管類（Ｎａｌｇｅｎｅ  ８９０、８０５０−０５００）で作られた。外径（ＯＤ）は、１．２７ｃｍ（１／２インチ）であり、内径（ＩＤ）は、１．１１ｃｍ（７／１６インチ）であり、反応器直管の長さは、４０．６ｃｍ（１６インチ）であった。入口Ｔ字管と反応器の開始点との間に約２．５４ｃｍ（１インチ）の更なる接触長さが存在する（図４を参照のこと）。ファイバーは、ロービングで提供されるＦｉｓｈｅｒガラスウール、１１３８８、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）９９８９であった。加えて、供給フラスコは、ポンプ供給する底部を有する５Ｌの三つ口フラスコであり、供給ポンプは、Ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ  Ｇ１８７統合シリーズ磁気駆動型ギアポンプ（Ｃａｍｉｌｅによって実行される）であり、供給計は、Ｍｉｃｒｏｍｏｔｉｏｎ  ＣＭＦ０１０Ｎ３２３Ｎｕ型ユニットであり、収集フラスコは、側面引き込み型ホースバーブを有する特別に変更された５００ｍＬ分液漏斗であった。
【００６５】
管内に引っ張られる直径８ミクロンのＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスファイバーの質量は、９．３７ｇであり、６６ｃｍ（２６インチ）まで伸びた。ファイバーの一方の端部に巻き付けられた銅ワイヤを用いてファイバーを引っ張った。反応器管を通してワイヤを引っ張った後、破損を避けるためにファイバーを穏やかに引き寄せると同時に、捻ること、又は水若しくは溶液を用いることなく押した。ファイバーは、管内で可能な限り一直線であった。ファイバーを管内に引っ張った後、１０．２ｃｍ（４インチ）は、フラスコファイバーを受容するよう指定された反応器管の端部を越えて延びたままであった。次にクロロシラン供給管を通してワイヤを設置することによって作業をより簡単にし、ファイバーがクロロシラン供給管内に挿入された後、ファイバーを水供給管内に引っ張った。銅ワイヤを除去し、ファイバーをトリミングした。
【００６６】
ファイバー反応器２２とラベル付けされたファイバー反応器の場合、ファイバーの最終質量を、最終反応器の管の質量と最初の空の管の質量との間の差を秤量することによって決定した。ファイバー長さ測定と組み合わせて、充填密度を決定することができる。充填密度は、０．１５５ｇ／ｃｃであった。これは、反応に必要であり得る予期された大量の水流量が理由であった。空隙空間は、全管断面積の９３．１％であり、１３４，０００本のファイバーがこの管内に存在すると推定される。
【００６７】
ファイバー反応器２４とラベル付けされたファイバー反応器の場合、この反応器は、ファイバー反応器２２に類似するように構築されており、シリコーン流体から残留塩化物を洗浄するために使用されるものであった。ファイバーの最終質量を、最終反応器の管の質量と最初の空の管の質量との間の差を秤量することによって決定した。ファイバー長さ測定と組み合わせて、充填密度を決定することができる。充填密度は、０．１７７ｇ／ｃｃであった。空隙空間は、全管断面積の９２．１％であり、１５３，０００本のファイバーがこの管内に存在すると推定される。
【００６８】
実験番号１（２３２２４−４５）
トリメチルクロロシランに加えて、反応器２２をクロロシランとして使用した。エレクトロニクス用ＤＩ（脱イオン）水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を１０．９ｇ／分に設定した。クロロシランの供給量を５ｇ／分に設定した。反応後の標的ＨＣｌ濃度は、１２．５％であった。間隙速度は、０．３ｃｍ／秒と計算される。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。著しい温度上昇（２４℃）のため、反応が検出された。分液漏斗は、材料をうまく分離した。この実験は、約３０分間続いた。
【００６９】
実験番号２（２３２２４−５３）
トリメチルクロロシランに加えて、反応器２２をクロロシランとして使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を１０．９ｇ／分に設定した。クロロシランの供給量を５ｇ／分に設定した。表２は、実験中の流量の例を列記する。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、５ｇ／分であった。温度プローブをクロロシラン供給入口の下に５．０８ｃｍ（２インチ）おきに設置した。供給を確立した後、水相を除去したため、酸濃度の正確な測定を行うことができた。
【００７０】
【表２】
2015527298.tif 000005
【００７１】
実験番号３（２３２２４−５７）
トリメチルクロロシランに加えて、反応器２２をクロロシランとして使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を１０．９ｇ／分に設定した。Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、５ｇ／分であった。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。測定された温度増加により、反応が検出された。流量を十分に確立した後、流量比を変更した。水流量を、５．４ｇ／分に減少させた。即座に、分液漏斗からヘキサメチルジシロキサンを取り除いた。分液漏斗は、材料をうまく分離した。
【００７２】
実験番号４（２３２２４−６７）
トリメチルクロロシランに加えて、反応器２２をクロロシランとして使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を１０．９ｇ／分に設定した。Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、５ｇ／分であった。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。測定された温度増加により、反応が検出された。分液漏斗は３つの相を含んだが、しばらくすると、２つの相のみが存在した。
【００７３】
実験番号５（２３２２４−７２）
トリメチルクロロシランに加えて、反応器２２をクロロシランとして使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を１０．９ｇ／分に設定した。Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、５ｇ／分であった。供給は安定せず、制御するのが困難であった。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。測定された温度増加により、反応が検出された。分液漏斗は、材料をうまく分離した。この実験は、３時間続いた。
【００７４】
実験番号６（２３２２４−７９）
トリメチルクロロシランに加えて、反応器２２をクロロシランとして使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を７ｇ／分に設定した。水出口流において３０％のＨＣｌ濃度を標的とするために、Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、９ｇ／分であった。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。測定された温度増加により、反応が検出された。ガス泡がファイバー反応器内で観察された。分液漏斗は、材料をうまく分離した。反応が終了した後、反応器２２を再度使用した。ファイバー反応器からのシリコーン生成物をクロロシラン供給フラスコに戻した。シリコーン供給量を９ｇ／分に設定し、水供給量を７ｇ／分に設定した。相はうまく分離した。予想外に、温度プローブは、温度の大幅な増加を検出し、これは供給開始直後に減少した。供給フラスコを空にしたにもかかわらず、ポンプ、質量計、及び反応器２２への供給ラインがＭｅ３ＳｉＣｌを依然として含有すると決定した。
【００７５】
実験番号７（２３２２４−８４、２３２２４−８５）
反応器２２及び２４を使用し、トリメチルクロロシランを使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を７ｇ／分に設定した。水出口流において３０％のＨＣｌ濃度を標的とするために、Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、９ｇ／分であった。全質量流を実験番号１の質量流と等しくなるように設定した。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。測定された温度増加により、反応が検出された。ガス泡がファイバー反応器内で観察された。分液漏斗は、材料をうまく分離した。流量を十分に確立した後、受容フラスコを排出した。この排出は、反応器を出るときに水相を表す水溶液相のサンプリングを可能にするために行った。反応が終了した後、反応器２４を洗浄用に使用した。ファイバー反応器２２からのシリコーン生成物を供給フラスコ内に設置した。シリコーン供給量を６．７ｇ／分に設定し、水供給量を７ｇ／分に設定した。二段階反応器として、反応器２４への水流量を同一の７ｇ／分に設定した。洗浄のために水を用いて、同一の水を反応水として反応器２２に供給することができた。相はうまく分離した。
【００７６】
実験番号８（２３２２４−９０）
反応器２２を使用し、ジメチルビニルクロロシラン（４−２７７５）を使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を９．８ｇ／分に設定した。クロロシランの供給量を５ｇ／分に設定した。これらの供給量を、全流量の場合、約１６ｇ／分に設定し、反応後のＨＣｌ濃度を１２．５％に設定した。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。分液漏斗は、材料をうまく分離した。この実験は、約２時間続いた。
【００７７】
実験番号９（２３２２４−９２、２３２２４−９３）
反応器２２及び２４を使用し、トリメチルクロロシランを使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を７ｇ／分に設定した。水出口流において３０％のＨＣｌ濃度を標的とするために、Ｍｅ３ＳｉＣｌの供給量は、９ｇ／分であった。全質量流を実験番号１の質量流と等しくなるように設定した。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。測定された温度増加により、反応が検出された。ガス泡がファイバー反応器内で観察された。分液漏斗は、材料をうまく分離した。流量を十分に確立した後、受容フラスコを排出した。この排出は、反応器を出るときに水相を表す水溶液相のサンプリングを可能にするために行った。反応が終了した後、反応器２４を洗浄用に使用した。ファイバー反応器２２からのシリコーン生成物を供給フラスコ内に設置した。シリコーン供給量を６．７ｇ／分に設定し、水供給量を２ｇ／分に設定した。相はうまく分離した。塩化物含量は、２３ｐｐｍで良好であった。
【００７８】
実験番号１０（２３２２４−９５）
反応器２２を使用し、ジメチルビニルクロロシランを使用した。エレクトロニクス用ＤＩ水を水供給フラスコ内に設置した。水の供給量を９．８ｇ／分に設定した。クロロシランの供給量を５ｇ／分に設定した。表３は、実験中の流量及び圧力の例を列記する。これらの供給量を、出口水中の最終ＨＣｌ濃度１２．５％をもたらすように設定する。水供給を確立し、水が分液漏斗内のファイバーに触れた後、クロロシラン供給を確立した。分液漏斗は、材料をうまく分離した。
【００７９】
【表３】
2015527298.tif 000006
【００８０】
実施例２−ＰｈＭｅＳｉＣＩの加水分解
ファイバーを充填した管内のＰｈＭｅＳｉＣＩの加水分解を実行した。１．２７ｃｍ（１／２インチ）のＯＤ  ＦＥＰ管類及び直径０．００８ミリメートルのＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスファイバーを用いてファイバー管を構築した。この管は、長さ８３．８ｃｍ（３３インチ）であり、０．１４ｇ／ｃｍ（０．３５ｇ／インチ）の充填管密度を有した。親水性ファイバーは、加水分解が生じるようにより広い表面積を提供し得た。反応が生じると、遊離塩化物も水相に移動し、分離槽内での迅速な相分離を可能にした。最初に、％ＨＣｌ及び流量（滞留時間）を含む２つの変数を変更した。正当な動作パラメーター及び実験室能力に基づいて範囲を選択した。
【００８１】
低い酸濃度（１２％のＨＣｌ）で、シロキサンは、環状物よりも線状物を好んだ。中程度の酸濃度（２４％のＨＣｌ）で、シロキサンは、環状物及び高沸点物を好んだ。高い酸濃度（３６％のＮＣＩ）で、シロキサンは、環状物及び高沸点物を好み、中程度の酸濃度の結果に類似した。流量の影響はわずかであり、概して、より低い流量は、より多くの高沸点物及びより少ない線状物を作製した。より高い流量は逆の効果となり、より多くの線状物及びより少ない高沸点物を作製した。結論として、８００ｐｐｍの残留塩化物、並びに線状物、環状物、及び高沸点ＰｈＭｅシロキサンからなるＰｈＭｅシロキサンを含有する加水分解流を生成することができた。
【００８２】
実施例３−重合
この実施例は、塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物流と約５重量％の塩酸水溶液との反応を行って、塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物のより高い数平均モル質量（Ｍｎ）のより長い鎖のヒドロキシル（−ＯＨ）末端ブロックシロキサン流体への縮合重合を促進するための図５に従う装置の使用を例証する。この実施例の装置は、約１５０，０００本の親水性Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスウールロービング９９８９ファイバーを収容する、長さ８６．３６ｃｍ、公称内径０．９５ｃｍのテフロン（登録商標）ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルのコポリマー）導管を備えた。ファイバーは、直径８．０μｍ、長さ約９３ｃｍであり、導管反応器の全長に沿って充填され、導管反応器の下流端から出て分液槽に入るまで延びた距離は、約６ｃｍであった。導管反応器装置は、導管反応器の入口端の上部に取り付けられた１．２７ｃｍ×１．２７ｃｍ×１．２７ｃｍ（１／２インチ×１／２インチ×１／２インチ）直径のテフロン（登録商標）ＰＦＡ  Ｔ字管を含む。約５重量％の塩酸水溶液用の供給ラインをこのテフロン（登録商標）ＰＦＡ  Ｔ字管の上部に取り付ける。直径１．２７ｃｍ×０．６３５ｃｍ×１．２７ｃｍ（１／２インチ×１／４インチ×１／２インチ）の第２のテフロン（登録商標）ＰＦＡ  Ｔ字管を導管反応器の上端でテフロン（登録商標）ＰＦＡ  Ｔ字管の上部より１２．７ｃｍ下に設置した。塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物用の供給ラインをこのより下方のテフロン（登録商標）ＰＦＡ  Ｔ字管に取り付けた。導管反応器の全長は、８６．３６ｃｍであった。
【００８３】
管熱交換器を導管反応器上に構築して、導管反応器内に一定の熱を提供した。管熱交換器は、全長約２２．８６ｃｍであり、導管反応器の内側導管を被覆する直径１．９０５ｃｍの別個の導管を有する直径１．９０５ｃｍの２つのＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）ステンレス鋼Ｔ字管で構築された。管熱交換器を第２の供給テフロン（登録商標）ＰＦＡ  Ｔ字管より１１．４３ｃｍ下に位置付けた。加熱水を管熱交換器を通して管熱交換器の下部から上部にポンプ注入し、導管反応器に一定の熱注入を提供した。分液槽に入るファイバー充填導管反応器の残りの３９．３７ｃｍは加熱しなかった。
【００８４】
温水温度を７５℃で制御し、導管反応器の管熱交換器を循環させて導管反応器の温度を維持した。表４は、温水の入口及び出口温度を列記する。約５重量％の塩酸水溶液を表４に列記される温度まで予熱し、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスウールファイバーの上流端で装置導管内に第１の液体として導入した。約５重量％の塩酸水溶液の流動を開始した後、塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物（数平均モル質量が表４に列記されており、約５０％のジメチル環状シロキサン及び５０％の塩素末端ブロック化ジメチルシロキサンを含む）を含む第２の液体を表４に列記される温度まで予熱し、Ｔ字管の入口側面を通してファイバーの上流端で導管内に導入した。
【００８５】
約５％の塩酸水溶液（第１の液体）及び塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物（第２の液体）を導管反応器内で縮合重合反応に供して、より高い数平均モル質量（Ｍｎ）のより長い鎖のヒドロキシル（−ＯＨ）末端ブロックシロキサン流体を生成した。塩酸水溶液及びヒドロキシル（−ＯＨ）末端ブロックジメチルシロキサン流体は、導管反応器から出て、ファイバーの下流端で分液槽内に収集された。分液槽内の生成物流最終温度が表４に列記される。接触時間を変えて、実験を４回実施した。塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物と約５％の塩酸水溶液の流量比を４：１で一定に保った。塩酸及びヒドロキシル（−ＯＨ）末端ブロックジメチルシロキサン流は、別個の相として導管反応器を出た。重合ヒドロキシル（−ＯＨ）末端ブロックジメチルシロキサン流体相と塩酸相が瞬時に分離したため、分液槽内での整定時間は不必要であった。
【００８６】
導管反応器に入る前の供給塩素末端ブロック化ジメチル加水分解物流のサンプルをゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて数平均モル質量（Ｍｎ）について分析した。最終生成物ヒドロキシル（−ＯＨ）末端ブロックジメチルシロキサンのサンプルを収集槽から得て、ＧＰＣを用いて数平均モル質量（Ｍｎ）について分析した。縮合重合反応の結果としてもたらされたＭｎのデータ結果が表４に列記される。
【００８７】
【表４】
2015527298.tif 000007
【００８８】
実施例４−塩酸水溶液からのシリコーンの除去
本実施例は、塩酸水溶液流を有機溶媒（トルエン及びヘプタン）で処理して塩酸水溶液からシリコーンを除去するための図１に従う装置の使用を例証する。この実施例の装置は、約１６８，０００本のＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスウールファイバーを収容する、長さ５３．３４ｃｍ、公称内径０．９５ｃｍのフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）テフロン導管を備えた。ファイバーは直径８μｍ、長さ約６３．５ｃｍで、導管の長さ全体にわたって緊密に詰め、導管の下流端から分液漏斗内まで約１０ｃｍ延出させた。０．９５ｃｍのＦＥＰ  Ｔｅｆｌｏｎ  Ｔ字管を、導管の入口端から約１１．４ｃｍのところに取り付けた。ケイ素材料供給ラインで汚染された塩酸水溶液を入口に取り付け、有機溶媒（トルエン又はヘプタンのいずれか）供給ラインをＴ字管に取り付けた。
【００８９】
ケイ素材料流動で汚染された塩酸水溶液を、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスファイバーの上流端で装置導管内に第１の液体として導入した。ケイ素材料流動で汚染された塩酸水溶液を開始した後、有機溶媒（トルエン又はヘプタンのいずれか）から成る第２の液体をＴ字管の入口側面を通して導管内に導入し、ファイバーに接触させた。ケイ素材料で汚染された塩酸水溶液（第１の液体）及び有機溶媒（トルエン又はヘプタンのいずれか）（第２の液体）をファイバーの下流端で分液漏斗内に収集した。異なる源からのケイ素材料で汚染された塩酸水溶液を変更して２つの実験を実行した。有機溶媒（トルエン又はヘプタンのいずれか）とケイ素材料で汚染された塩酸水溶液の流量比は、１．１：１〜１．６：１とさまざまであった。有機溶媒（トルエン又はヘプタンのいずれか）及びケイ素材料で汚染された塩酸水溶液流は、別個の相として導管を出た。有機相及び水溶液相が即座に分離したため、液漏斗内の沈降時間は不要であった。導管に入って収集槽から出る前のケイ素材料流で汚染された塩酸水溶液流のサンプルを原子吸着分光法を用いて分析して、ケイ素濃度を決定した。試験はすべて、２５℃で実施された。流量、圧力、接触時間、及びケイ素材料除去効率が表５に列記される。
【００９０】
【表５】
2015527298.tif 000008
【００９１】
前述の本発明の様々な形態の説明は、例証及び説明のために提示されている。包括的であるようにも、本発明を開示される正確な形態に限定することを意図するようにも意図されない。上記の教示を踏まえて、多くの改変又は変更が可能である。論じられる形態は、本発明の原理及びその実際の用途の最善の例証を提供するよう選択及び記載されており、それにより当業者は、本発明を様々な形態で、かつ企図される特定の用途に適した様々な修正を伴って利用することが可能となる。そのような修正及び変更の全ては、それらが公正に、法律的に、かつ公平に権利を与えられた広さに従って解釈された場合、添付の特許請求の範囲により決定される本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
2015527298.tif 000009
【図２】
2015527298.tif 000010
【図３】
2015527298.tif 000011
【図４】
2015527298.tif 000012
【図５】
2015527298.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月18日(2014.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物を反応させる方法であって、
第１の化合物を含む第１の液体を、導管の入口に、かつ前記導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含むファイバー束を通して流すことと、
前記第１の液体を流す間に、少なくとも１つのケイ素原子を有する第２の化合物を含む第２の液体を、前記導管の前記入口に、かつ前記ファイバー束を通して流すことと、
前記ファイバー束内で前記第１の化合物と前記第２の化合物とを反応させて、少なくとも１つのケイ素原子を有する第３の化合物を生成することと、
前記第３の化合物を前記導管の出口から流すことと、を含む、方法。
【請求項２】
前記ファイバー束内で前記第３の化合物を含む第３の液体を形成することと、前記第３の液体を前記導管の前記出口から流すことと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ファイバー束内で第４の液体を形成することと、前記第４の液体を前記導管の前記出口から流すことと、を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第３の液体及び前記第４の液体を収集槽内に収集することを更に含み、前記収集槽内で、前記第３の液体が第１の層を形成し、前記第４の液体が第２の層を形成する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第５の液体を、第２の導管の入口に、かつ前記第２の導管内に縦方向に延びる複数のファイバーを含む第２のファイバー束を通して流すことと、
前記第５の液体を流す間に、前記第３の液体を、前記第２の導管の前記入口に、かつ前記第２のファイバー束を通して流すことと、を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の化合物が水を含み、前記第２の化合物が少なくとも１つのクロロシランを含み、前記第３の化合物がシロキサンを含み、前記第１の化合物と前記第２の化合物とを反応させることが、塩化水素を含む第４の化合物を更に生成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の化合物が、第１の数平均モル質量を有する少なくとも１つのシロキサンを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第３の化合物が、前記第１の数平均モル質量を超える第２の数平均モル質量を有する重合シロキサンを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の化合物と前記第２の化合物とを反応させることが、重合を含む、請求項７又は請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2015527298.tif 000014
2015527298.tif 000015