DE102006056892A1 - Methylol-containing silanes - Google Patents
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- C07F7/1804—Compounds having Si-O-C linkages
Abstract
Gegenstand der Erfindung sind Verbindungen (V) der allgemeinen Formel (1) (R<SUP>1</SUP>O)<SUB>3-a</SUB>R<SUP>2</SUP><SUB>a</SUB>Si-R<SUP>3</SUP>-NR<SUP>4</SUP>R<SUP>5</SUP> (1), wobei R<SUP>4</SUP> ein -CH<SUB>2</SUB>OR<SUP>6</SUP>-Rest ist oder eine -CH(OH)-Gruppe ist, und a, R<SUP>1</SUP>, R<SUP>2</SUP>, R<SUP>3</SUP>, R<SUP>4</SUP>, R<SUP>5</SUP> und R<SUP>6</SUP> die in Anspruch 1 aufgeführten Bedeutungen aufweisen, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R<SUP>3</SUP> oder R<SUP>5</SUP> in direkter Nachbarschaft zu ihrem gemeinsam gebundenen Stickstoffatom eine -(C=O)-Gruppe trägt. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen (V) und deren Verwendung zur Kondensation zu Polysiloxanen.The invention relates to compounds (V) of the general formula (1) (R <SUP> 1 </ SUP> O) <SUB> 3-a </ SUB> R <SUP> 2 </ SUP> <SUB> a < / SUB> Si-R <SUP> 3 </ SUP> -NR <SUP> 4 </ SUP> R <SUP> 5 </ SUP> (1), where R <SUP> 4 </ SUP> a -CH <SUB> 2 </ SUB> OR <SUP> 6 </ SUP> radical or is a -CH (OH) group, and a, R <SUP> 1 </ SUP>, R <SUP> 2 < / SUP>, R <SUP> 3 </ SUP>, R <SUP> 4 </ SUP>, R <SUP> 5 </ SUP> and R <SUP> 6 </ SUP> have the meanings given in claim 1 with the proviso that at least one of the radicals R <SUP> 3 </ SUP> or R <SUP> 5 </ SUP> bears a - (C = O) group in the direct vicinity of its jointly bonded nitrogen atom. The invention likewise provides a process for the preparation of compounds (V) and their use for the condensation to form polysiloxanes.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft methylolierte organofunktionelle Silane, deren Herstellung und Verwendung zur Kondensation zu Polysiloxanen.The The present invention relates to methylolated organofunctional Silanes, their preparation and use for condensation to polysiloxanes.
Silicone respektive siliconhaltige Formulierungen und Komposite sind bekannt und werden in Form von Filmen, Überzügen und Beschichtungen in großen Mengen zur Modifizierung und Ausstattung verschiedenster Werkstoffe und Fasern eingesetzt. In ihrem Eigenschaftsspektrum sind Silicone bzw. siliconhaltige Formulierungen rein organischen Filmen, Überzügen und Beschichtungen in vielen Belangen überlegen. So führt der Einsatz von Siliconprodukten zu einer weitgehenden Verbesserung anderweitig nicht erhältlicher, aber in aller Regel erwünschter Eigenschaften, wie zum Beispiel Fließverhalten, Gasdurchlässigkeit, Abriebfestigkeit, Hydrophobie, Glätte, Haptik oder Glanz des behandelten Substrates.silicones respectively silicone-containing formulations and composites are known and are in the form of films, coatings and Coatings in large Quantities for modification and equipment of various materials and fibers used. Their range of properties includes silicones or silicone-containing formulations purely organic films, coatings and Superior coatings in many ways. So leads the Use of silicone products to a substantial improvement otherwise not available, but usually more desirable Properties, such as flow behavior, gas permeability, Abrasion resistance, hydrophobicity, smoothness, feel or gloss of treated substrate.
Ein großes Problem aller Beschichtungen, insbesondere jedoch von in ihrer Chemie limitierten Siliconbeschichtungen, ist die oftmals mangelnde Haftung auf dem jeweiligen behandelten Substrat (sog. Permanenz der Beschichtung). Dies führt dazu, dass die Beschichtung entweder einfach mechanisch entfernt werden kann, etwa durch Reiben oder Scheuern, oder sich durch chemische Beanspruchung, etwa dem Kontakt mit verschiedenen Solventien und/oder dem Aussetzen bestimmter pH-Milieus (wie sie z. B. in Waschvorgängen auftreten), wieder vom Substrat lösen kann.One great Problem of all coatings, but especially in their chemistry limited silicone coatings, is the often lack of adhesion on the respective treated substrate (so-called permanence of the coating). this leads to to simply remove the coating mechanically can be, for example, by rubbing or rubbing, or by chemical Stress, such as contact with various solvents and / or exposure to certain pH environments (such as those found in washing processes), release from the substrate again can.
Ein Ansatz, das Problem der mangelnden Permanenz zu lösen, besteht darin, die einzelnen Siliconpolymerketten sowohl untereinander als auch mit dem zu behandelnden Substrat zu vernetzen und auf diese Weise die mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit und damit die Permanenz des Gesamtsystems zu erhöhen.One Approach to solve the problem of lack of permanence exists therein, the individual silicone polymer chains both with each other as also to crosslink with the substrate to be treated and in this way the mechanical and chemical resistance and thus the permanence of the overall system.
Die Vernetzung untereinander sowie die Bindung an das Substrat können dabei sowohl durch nicht kovalente Wechselwirkungen als auch durch kovalente Bindungen erfolgen.The Networking with each other and the bond to the substrate can thereby both by non-covalent interactions as well as by covalent Bindings take place.
Unter
den nicht kovalenten Wechselwirkungen haben sich dabei vor allem
Wasserstoffbrückenbindungen
etabliert. Diese sorgen, beispielsweise ausgebildet in Form von
Urethan- oder Harnstoffgruppierungen innerhalb der Gruppe der thermoplastischen
Siliconelastomere, untereinander für eine erhöhte Netzwerkdichte und durch
Wechselwirkung mit ebenfalls wasserstoffbrückenbildenden Gruppen des Substrates
(z. B. Hydroxyeinheiten bei Celluloseoberflächen) auch für eine gewisse
Fixierung. Herstellung und Verwendung solcher thermoplasischen Siliconelastomere
ist unter anderem in den Veröffentlichungen
Ein
anderer nicht kovalenter Vernetzungsmechanismus beruht auf Säure-Base-Wechselwirkungen zwischen
Lewis-basischen/Lewis-aciden
Gruppen des Siliconpolymers mit Lewis-aciden/Lewis-basischen Gruppen
des Substrats oder des Polymers. Beispiele hierfür sind aminofunktionelle Siliconöle, welche
bekanntermaßen
insbesondere Hydrophobie und Weichgriff von Textilien positiv beeinflussen
und aufgrund ihrer Lewis-basischen
Aminofunktionalitäten
die Eigenschaft haben, auf die Lewis-aciden Fasern 'aufzuziehen'. Solche Siliconaminöle sowie
ihre Anwendungen sind beispielsweise in
Beiden Mechanismen ist gemein, dass ihre erzeugte Permanenz nur vorübergehend und unzureichend ist und die Beschichtung sowohl mechanisch als auch chemisch leicht wieder entfernt werden kann.Both Mechanisms are common that their permanence generated only temporarily and is insufficient and the coating both mechanically as also chemically easily removed.
Erheblich bessere Permanenzen erzielt man dann, wenn die Fixierung von Polymer und Substrat oder die Vernetzung von Polymer untereinander durch das Ausbilden kovalenter Bindungen erfolgt.substantially better permanence is achieved when the fixation of polymer and substrate or crosslinking of polymer with each other the formation of covalent bonds takes place.
Eine kovalente Vernetzung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Siliconpolymere bereits in der Herstellung durch Verwendung von z. B. trifunktionellen Bausteinen vernetzt werden. Die so erhaltenen Polymere werden dadurch jedoch in ihren Verarbeitungseigenschaften (z. B. Schmelzviskositäten, Verformbarkeit, Löslichkeit in einem Applikationshilfsmittel) negativ beeinflusst. Auch ist eine Fixierung an das Substrat in der Regel nicht mehr möglich. Eine nachträgliche Fixierung/Vernetzung im Anschluss an eine erfolgte Applikation ist deshalb immer sinnvoller.A Covalent crosslinking can be effected, for example, by the silicone polymers already in the manufacture by use from Z. B. trifunctional building blocks are crosslinked. The polymers thus obtained However, they are characterized in their processing properties (eg. Melt viscosities Deformability, solubility in an application aid). Also is a fixation to the substrate usually no longer possible. A subsequent Fixation / cross-linking following a successful application therefore always more meaningful.
Eine
solche nachträgliche
Fixierung/Vernetzung kann beispielsweise durch die Anwesenheit von
Alkoxysilylgruppen im Siliconpolymer erfolgen, welche durch Hydrolyse
und Kondensation mit Hydroxygruppen des Substrats oder Hydroxygruppen
anderer Siliconpolymere für
eine bessere Permanenz sorgen. Solche alkoxysilylgruppenhaltigen
Siliconpolymere sind beispielsweise in
Ein
anderer Vernetzungsmechanismus, der im Bereich der rein organischen
Polymere bereits bekannt ist, betrifft die sogenannte N-Methylolvernetzung.
Dabei werden durch Copolymerisation mit geeigneten Monomeren Polymere
erzeugt, welche N-Methylolamidgruppen tragen. Von diesen ist bekannt,
dass sie bei Abwesenheit von Wasser unter erhöhter Temperatur oder bei Anwesenheit
saurer Katalysatoren bereits bei niedrigeren Temperaturen kovalent
an alkoholische Gruppen binden. Ebenso können sie untereinander reagieren und
so eine Vernetzung des Polymers bewirken. Dabei entstehen in beiden
Fällen
kovalente Etherbindungen bzw. Methylenbrückenbindungen, welche bekanntermaßen sehr
stark sind und nur unter extremen physikalischen oder chemischen
Belastungen wieder gebrochen werden. Diesen Effekt macht sich beispielsweise
Methylolamidgruppen
lassen sich prinzipiell durch Umsetzung von Aminen mit Formaldehyd
herstellen, in aller Regel führt
die Reaktion jedoch zu polymeren Kondensationsprodukten, so dass über Iminzwischenstufen
letztlich polymere Netzwerke resultieren. Diese Umsetzung von Aminen
mit Formaldehyd ist bereits beschrieben:
In beiden Schriften liegt das Produkt bereits nach Umsetzung hochpolymer vor. Es handelt sich damit nicht mehr um eine reaktive Form, wie sie das Monoadditionsprodukt eines Formaldehydmoleküls an ein Amin darstellt, und steht damit auch für Folgereaktionen an Substraten oder nachvernetzende Reaktionen untereinander nicht mehr zur Verfügung.In In both publications, the product is already highly polymer after conversion in front. It is no longer a reactive form, like add the monoaddition product of a formaldehyde molecule Amin, and thus stands for subsequent reactions on substrates or post-crosslinking reactions are no longer available.
Anders
verhält
es sich, wenn die nachvernetzungsbefähigten Siliconpolymere durch
Hydrolyse und Kondensation aus bereits N-methylolierten Bausteinen aufgebaut
werden. Generell müssen
diese definierten Monomere im Gegensatz zur nachträglichen
Modifikation bereits bestehender Silicone jedoch zunächst unter wasserfreien
Bedingungen hergestellt werden, da sie hydrolyselabile Alkoxy-Gruppen
aufweisen. Bausteine dieser Art werden in
Gegenstand
der Erfindung sind Verbindungen (V) der allgemeinen Formel (1)
R1 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 100 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette
durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder -NR10-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R2 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 100 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette
durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder -NR10- Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
a
0, 1, oder 2 bedeutet;
R3 einen zweiwertigen
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit jeweils 1 bis
20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte
-(CO)-, -O-, -S- oder -NR9-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R4 ein -CH2OR6 Rest ist oder eine -CH(OH)-Gruppe ist,
die kovalent mit R9 verbunden ist oder ein
mit R8 kovalent verbundener Alkyl-, Cycloalkyl-,
Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit jeweils 1 bis 20 C-Atomen
ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-,
-O-, -S- oder -NR9-Gruppen unterbrochen und gegebenenfalls
mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R5 ein
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis
20 C-Atomen oder ein Rest -(CO)-OR7 oder -(CO)-NR8R9 ist, wobei die
Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR10-Gruppen unterbrochen und gegebenenfalls
mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann und gegebenenfalls
durch einen Rest SiR2 a(OR1)3-a terminiert
sein kann;
R6 ein Wasserstoffatom,
ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit
1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte
-(CO)-, -O-, -S- oder -NR10-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R7 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht
benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR10-Gruppen
unterbrochen und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert
sein kann und durch einen Rest SiR2 a(OR1)3-a terminiert
sein kann;
R8 ein Alkyl-, Cycloalkyl-,
Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei
die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder
-NR10-Gruppen unterbrochen und gegebenenfalls
mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann und gegebenenfalls
mit R4 kovalent verbunden sein kann
R9 ein Rest -CH2OH
oder eine Gruppe -CH(OH)- ist, die kovalent mit R4 verbunden
ist;
R10 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-,
Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette
durch nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR11-Gruppen
unterbrochen und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert
sein kann;
R11 ein Alkyl-, Cycloalkyl-,
Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist;
wobei
die Reste R4 und R8 kovalent
verbunden sein können
mit der Maßgabe,
dass
mindestens einer der Reste R3 oder R5 in direkter Nachbarschaft zu ihrem gemeinsam
gebundenen Stickstoffatom eine -(C=O)-Gruppe trägt.The invention relates to compounds (V) of the general formula (1)
R 1 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 100 carbon atoms, the carbon chain being interrupted by nonadjacent oxygen, sulfur or -NR 10 groups and optionally substituted by -CN or Halogen may be substituted;
R 2 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 100 carbon atoms, wherein the carbon chain is interrupted by non-adjacent oxygen, sulfur or -NR 10 - groups and optionally with -CN or -halogen may be substituted;
a is 0, 1, or 2;
R 3 is a divalent alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical each having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 9 Groups may be interrupted and optionally substituted with -CN or -halogens;
R 4 is a -CH 2 OR 6 radical or is a -CH (OH) group covalently linked to R 9 or an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical covalently linked to R 8 , respectively 1 to 20 carbon atoms, wherein the carbon chain may be interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 9 - groups and may optionally be substituted by -CN or -halogen;
R 5 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms or a radical - (CO) -OR 7 or - (CO) -NR 8 R 9 , wherein the carbon chain by not adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 10 groups may be interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen and may optionally be terminated by a radical SiR 2 a (OR 1 ) 3-a ;
R 6 is a hydrogen atom, an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms, where the carbon chain may be interrupted by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 10 groups and may optionally be substituted by -CN or -halogens;
R 7 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 carbon atoms, the carbon chain being defined by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 10 groups interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen and may be terminated by a radical SiR 2 a (OR 1 ) 3-a ;
R 8 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 carbon atoms, the carbon chain being defined by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 10 groups may be interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen and may optionally be covalently bonded to R 4
R 9 is a radical -CH 2 OH or a group -CH (OH) - which is covalently linked to R 4 ;
R 10 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms, the carbon chain being defined by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 11 groups interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen;
R 11 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms;
where the radicals R 4 and R 8 can be covalently bonded with the proviso
in that at least one of the radicals R 3 or R 5 bears a - (C = O) group in the direct vicinity of its jointly bonded nitrogen atom.
Vorzugsweise sind in den Verbindungen (V) mindestens ein freier Rest -CH2OH oder eine Gruppe -CH(OH)- vorhanden.Preferably, in the compounds (V) at least one free radical -CH 2 OH or a group -CH (OH) - present.
Die Verbindungen (V) sind in den geeigneten organischen Lösungsmitteln lagerstabil und unter Anwendung dem Fachmann geläufiger Methoden zu über die Methylolgruppen -CH2OH und/oder -CH(OH)- nachvernetzbaren Polysiloxanen kondensierbar, die eine hervorragende Permanenz auf vielen Substraten aufweisen, welche dazu oftmals keiner Vorbehandlung bedürfen.The compounds (V) are storage-stable in the appropriate organic solvents and condensable by methods known to those skilled in the art to the methylol -CH 2 OH and / or -CH (OH) - postcrosslinkable polysiloxanes having excellent permanence on many substrates often do not require pretreatment.
R1 bedeutet vorzugsweise Alkylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, vorzugsweise n-Propyl-, i-Propyl-, Ethyl- und Methylrest, insbesondere den Methylrest.R 1 is preferably alkyl radicals having in each case 1 to 6 C atoms, preferably n-propyl, i-propyl, ethyl and methyl, in particular the methyl radical.
Bevorzugt handelt es sich bei R2 um einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen oder einen Arylrest mit 5 bis 10 C-Atomen, vorzugsweise n-Propyl-, i-Propyl-, Ethyl- und Methylrest, insbesondere den Methylrest; besonders bevorzugt um den Methylrest.R 2 is preferably an alkyl radical having 1 to 6 C atoms or an aryl radical having 5 to 10 C atoms, preferably n-propyl, i-propyl, ethyl and methyl, in particular the methyl radical; particularly preferably the methyl radical.
Bevorzugt handelt es sich bei R3 um zweiwertige Kohlenwasserstoffreste, wie -CH2- und -(CH2)3-; besonders bevorzugt um -CH2-.R 3 is preferably divalent hydrocarbon radicals, such as -CH 2 - and - (CH 2 ) 3 -; particularly preferably -CH 2 -.
Bevorzugt handelt es sich bei R5 um Alkylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, die durch einen Rest -SiR2 a(OR1)3-a terminiert sein können oder um einen Rest -(CO)-OR7 oder -(CO)-NR8R9. Besonders bevorzugt sind der Methylrest, der Rest -(CH2)n-SiR2 a(OR1)3-a mit n = 1-3, ein Rest -(CO)-OR7 oder -(CO)-NR8R9.R 5 is preferably alkyl radicals having in each case 1 to 6 C atoms which may be terminated by a radical -SiR 2 a (OR 1 ) 3-a or by a radical - (CO) -OR 7 or - ( CO) -NR 8 R 9 . Particularly preferred are the methyl radical, the radical - (CH 2 ) n -SiR 2 a (OR 1 ) 3-a with n = 1-3, a radical - (CO) -OR 7 or - (CO) -NR 8 R 9 .
R6 ist vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen oder ein Arylrest mit 5 bis 10 C-Atomen, wie der Phenylrest. Besonders bevorzugt ist das Wasserstoffatom oder der Methylrest.R 6 is preferably a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 6 C atoms or an aryl radical having 5 to 10 C atoms, such as the phenyl radical. Particularly preferred is the hydrogen atom or the methyl radical.
Bevorzugt handelt es sich bei R7 um Alkylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, die durch eine -SiR2 a(OR1)3-a Einheit terminiert sein können; besonders bevorzugt um den Methylrest, oder um den -(CH2)n-SiR2 a(OR1)3-a-Rest mit n = 1-3.R 7 is preferably an alkyl radical having in each case 1 to 6 C atoms, which may be terminated by a -SiR 2 a (OR 1 ) 3-a unit; particularly preferably the methyl radical, or the - (CH 2 ) n -SiR 2 a (OR 1 ) 3-a radical where n = 1-3.
R8, R10 und R11 sind jeweils vorzugsweise ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen oder ein Arylrest mit 5 bis 10 C-Atomen, wie der Phenylrest. Besonders bevorzugt ist der Methylrest.R 8 , R 10 and R 11 are each preferably an alkyl radical having 1 to 6 C atoms or an aryl radical having 5 to 10 C atoms, such as the phenyl radical. Particularly preferred is the methyl radical.
Halogenreste sind vorzugsweise Fluor, Chlor und Brom.halogen radicals are preferably fluorine, chlorine and bromine.
Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen
(V), durch Umsetzung von Verbindungen (V1) der allgemeinen Formel
(2),
R1 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 100 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette
durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder -NR10-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R2 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 100 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette
durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder -NR10-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
a
0, 1, oder 2 bedeutet;
R3 einen zweiwertigen
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit jeweils 1 bis
20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte
-(CO)-, -O-, -S- oder -NH-Gruppen unterbrochen und gegebenenfalls
mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R5 ein
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis
20 C-Atomen oder ein Rest -(CO)-OR7 oder -(CO)-NR8H ist, wobei die Kohlenstoffkette durch
nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR10-Gruppen
unterbrochen und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert
sein kann und gegebenenfalls durch einen Rest SiR2 a(OR1)3-a terminiert
sein kann;
R6 ein Wasserstoffatom,
ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit
1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte
-(CO)-, -O-, -S- oder -NR10-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R7 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch
nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR10-Gruppen
unterbrochen und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert
sein kann und durch einen Rest SiR2 a(OR1)3-a terminiert
sein kann;
R8 ein Alkyl-, Cycloalkyl-,
Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei
die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder
-NR10-Gruppen unterbrochen und gegebenenfalls
mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann,
R10 ein
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis
20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte
-(CO)-, -O-, -S- oder -NR11-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R11 ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-
oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist;
mit der Maßgabe,
dass
mindestens einer der Reste R3 oder R5 in direkter Nachbarschaft zu ihrem gemeinsam
gebundenen Stickstoffatom eine -(C=O)-Gruppe trägt,
mit wasserfreiem Formaldehyd.The invention likewise provides a process for preparing compounds (V) by reacting compounds (VI) of general formula (2),
R 1 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 100 carbon atoms, the carbon chain being interrupted by nonadjacent oxygen, sulfur or -NR 10 groups and optionally substituted by -CN or Halogen may be substituted;
R 2 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 100 carbon atoms, the carbon chain being interrupted by nonadjacent oxygen, sulfur or -NR 10 groups and optionally substituted by -CN or Halogen may be substituted;
a is 0, 1, or 2;
R 3 is a divalent alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having in each case 1 to 20 C atoms, where the carbon chain is protected by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NH- Interrupted groups and may optionally be substituted by -CN or -halogens;
R 5 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms or a radical - (CO) -OR 7 or - (CO) -NR 8 H, wherein the carbon chain by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 10 groups interrupted and may optionally be substituted by -CN or -halogen and may optionally be terminated by a radical SiR 2 a (OR 1 ) 3-a may be terminated;
R 6 is a hydrogen atom, an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain is represented by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 10 groups may be interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen;
R 7 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 carbon atoms, the carbon chain being defined by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 10 groups interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen and may be terminated by a radical SiR 2 a (OR 1 ) 3-a ;
R 8 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 carbon atoms, the carbon chain being defined by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 10 groups interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen,
R 10 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms, the carbon chain being defined by non-adjacent - (CO), -O-, -S- or -NR 11 groups interrupted and optionally substituted with -CN or -halogen;
R 11 is an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms;
with the proviso
at least one of the radicals R 3 or R 5 bears a - (C = O) group in the direct vicinity of its jointly bonded nitrogen atom,
with anhydrous formaldehyde.
Das eingesetzte Formaldehyd kann beispielsweise in monomerer Form des Formaldehyds vorliegen, wie beispielsweise Formaldehydgas, aber auch in kondensierter Form, wie beispielsweise als Paraformaldehyd, Trioxan oder anderen Formaldehydkondensaten. Ebenfalls kann ein Formaldehydderivat, wie beispielsweise Glyoxal, einsetzt werden.The used formaldehyde, for example, in monomeric form of Formaldehyde, such as formaldehyde gas, but also in condensed form, for example as paraformaldehyde, Trioxane or other formaldehyde condensates. Also can one Formaldehyde derivative, such as glyoxal.
Die Verbindungen (V) können in Form organischer Lösungen sowie in reiner Form hergestellt werden.The Compounds (V) can in the form of organic solutions as well as in pure form.
Die Herstellung der Verbindungen (V) mit Formaldehyd kann sowohl in Dispersion, in organischer Lösung als auch in Festsubstanz, kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.The Preparation of the compounds (V) with formaldehyde can be carried out both in Dispersion, in organic solution as well as in solid substance, continuous or discontinuous respectively.
Bevorzugt erfolgt dabei eine optimale und homogene Durchmischung der Bestandteile unter den Reaktionsbedingungen, wobei eine Phasenunverträglichkeit zwischen den Reaktionskomponenten gegebenenfalls durch Lösungsvermittler verhindert wird.Prefers an optimal and homogeneous mixing of the ingredients takes place under the reaction conditions, with a phase incompatibility between the reaction components optionally by solubilizers is prevented.
Vorzugsweise werden die zu den Verbindungen (V) der allgemeinen Formel (1) führenden Vorläuferverbindungen (V1) der allgemeinen Formel (2) in einem geeigneten, gegenüber Formaldehyd inerten, Lösungsmittel gelöst oder suspendiert und das Formaldehyd anschließend zudosiert.Preferably become those leading to the compounds (V) of the general formula (1) precursors (V1) of the general formula (2) in a suitable formaldehyde inert, solvent solved or suspended and then added to the formaldehyde.
Als Lösungsvermittler bevorzugt sind Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylol, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ketone, wie Aceton und Methylethylketon und Ester, sowie und deren Gemische. Lösungsvermittler mit einem Siedepunkt bzw. Siedebereich von bis zu 120° C bei 0,1 MPa sind bevorzugt.When solubilizers preferred are ethers, such as tetrahydrofuran and dioxane, hydrocarbons, such as toluene, xylene, chlorinated hydrocarbons, ketones, such as acetone and methyl ethyl ketone and esters, and mixtures thereof. solubilizers with a boiling point or boiling range of up to 120 ° C at 0.1 MPa are preferred.
Die als Methylolether vorliegenden Verbindungen (V), bei denen R6 einen andere Bedeutung als Wasserstoffatom hat, sind aus den erhaltenen Primärmethylolen, bei denen R6 ein Wasserstoffatom ist, leicht durch konsekutive Veretherung nach dem Fachmann geläufigen Methoden zugänglich.The compounds (V) present as methylol ethers in which R 6 has a meaning other than hydrogen are readily accessible from the resulting primary ethylols in which R 6 is a hydrogen atom by consecutive etherification methods familiar to the person skilled in the art.
Die Verbindungen (V) können zu Polysiloxanen kondensiert werden. Diese Polysiloxane sind lagerstabil und eignen sich in Reinform oder als Bestandteil von Formulierungen als Beschichtungsmittel, Bindemittel und Überzugsmittel für eine Vielzahl von Substraten, insbesondere Fasern jeglicher Art, etwa Textilfasern, Cellulosefasern, Baumwoll- und Papierfasern, ebenso wie Kunststofffasern, die umfassen aber nicht beschränkt sind auf Polyester-, Polyamid- oder Polyurethanfasern. Auch sind sie zur Beschichtung von Formkörpern und Oberflächen geeignet, die in der Lage sind, mit Methylolfunktionen chemisch zu reagieren, beispielsweise Holz oder Holzverbundwerkstoffe, sowie papierbeschichtete Substrate und Formkörper. Die Behandlung obiger Substrate mit den durch Kondensation der Verbindungen (V) zugänglichen Polysiloxanen verleiht dem behandelten Substrat an seiner Oberfläche typische Siliconeigenschaften, wie zum Beispiel Hydrophobie, anti-Blocking-Effekte oder Weichgriff.The compounds (V) can be condensed to polysiloxanes. These polysiloxanes are stable on storage and are suitable in pure form or as a constituent of formulations as coating agents, binders and coating compositions for a variety of substrates, especially fibers of any kind, such as textile fibers, cellulose fibers, cotton and paper fibers, as well as plastic fibers, including but not limited are on polyester, polyamide or polyurethane fibers. Also, they are useful for coating moldings and surfaces capable of chemically reacting with methylol functions, for example, wood or wood composites, as well as paper-coated substrates and molded articles. The treatment of the above substrates with the polysiloxanes obtainable by condensation of the compounds (V) imparts to the treated substrate typical silicone properties on its surface, such as, for example, hydrophobicity, anti-blocking effects or softening.
Alle vorstehenden Symbole der vorstehenden Formeln weisen ihre Bedeutungen jeweils unabhängig voneinander auf. In allen Formeln ist das Siliciumatom vierwertig.All The above symbols of the above formulas have their meanings each independently on. In all formulas, the silicon atom is tetravalent.
Soweit nicht anders angegeben, sind in den Beispielen alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 0,10 MPa (abs.) und alle Temperaturen 20°C.So far Unless otherwise indicated, all quantities and quantities are in the examples Percentages by weight, all pressures 0.10 MPa (abs.) And all Temperatures 20 ° C.
BeispieleExamples
In den nachstehenden Beispielen 1 bis 6 wurden die folgenden Verbindungen eingesetzt bzw. hergestellt: In Examples 1 to 6 below, the following compounds were used or prepared:
Beispiel 1example 1
In einem 500 ml-Dreihals-Rundkolben werden unter Wasserausschluss 8,01 g (50,0 mmol) des Amidosilans 1 und 1,50 g (50,0 mmol) Paraformaldehyd in 90 ml trockenem Toluol bei Raumtemperatur suspendiert. Das Reaktionsgemisch wird über 2.5 h bei 70°C gerührt. Das in Form einer toluolischen Lösung mit einem Gehalt von 8,51 g (44,5 mmol, 89 %) erhaltene Produkt 1' ist über einige Tage lagerstabil.In A 500 ml three-neck round bottomed flask is 8.01, with exclusion of water g (50.0 mmol) of the amidosilane 1 and 1.50 g (50.0 mmol) of paraformaldehyde suspended in 90 ml of dry toluene at room temperature. The reaction mixture will over 2.5 hours at 70 ° C touched. This in the form of a toluene solution product containing 8.51 g (44.5 mmol, 89%) 1 'is about some Days storage stable.
Beispiel 2Example 2
In einer dem Beispiel 1 analogen Verfahrensweise werden bei Raumtemperatur 7,50 g (42,3 mmol) des Methylcarbamatosilans 2 und 1,28 g (42,5 mmol) Paraformaldehyd in 150 ml trockenem Toluol suspendiert. Das Reaktionsgemisch wird über 3 h bei 80°C gerührt. Man erhält Produkt 2' als toluolische Lösung mit einem Gehalt von 8,33 g (40, 2 mmol, 95 %).In a procedure analogous to Example 1 are at room temperature 7.50 g (42.3 mmol) of the methylcarbamatosilane 2 and 1.28 g (42.5 mmol) of paraformaldehyde suspended in 150 ml of dry toluene. The Reaction mixture is over 3 h at 80 ° C touched. You get Product 2 'as toluolische solution containing 8.33 g (40.2 mmol, 95%).
Beispiel 3Example 3
In zum Beispiel 1 analoger Verfahrensweise werden 8,03 g (45,3 mmol) des Amidosilans 3 und 1,38 g (45,5 mmol) Paraformaldehyd in 120 ml trockenem Xylol bei Raumtemperatur suspendiert. Das Reaktionsgemisch wird über 5 h bei 90°C gerührt. Man erhält Produkt 3' als xylolische Lösung mit einem Gehalt von 7,69 g (37,1 mmol, 82 %).In for example 1 analogous procedure 8.03 g (45.3 mmol) of amidosilane 3 and 1.38 g (45.5 mmol) of paraformaldehyde in 120 ml of dry xylene at room temperature. The reaction mixture will over 5 h at 90 ° C touched. You get Product 3 'as xylene solution containing 7.69 g (37.1 mmol, 82%).
Beispiel 4Example 4
In einer dem Beispiel 1 analogen Verfahrensweise werden 11,37 g (55,4 mmol) des Methylcarbamatosilans 4 und 1,67 g (55,5 mmol) Paraformaldehyd in 120 ml trockenem Xylol bei Raumtemperatur suspendiert. Das Reaktionsgemisch wird über 6 h bei 90°C gerührt. Man erhält Produkt 4' als xylolische Lösung mit einem Gehalt von 11,34 g (48,2 mmol, 87 %), die über einige Tage lagerstabil ist.In a procedure analogous to Example 1, 11.37 g (55.4 mmol) of the methylcarbamatosilane 4 and 1.67 g (55.5 mmol) of paraformaldehyde suspended in 120 ml of dry xylene at room temperature. The reaction mixture will over 6 h at 90 ° C touched. You get Product 4 'as xylene solution containing 11.34 g (48.2 mmol, 87%) over some Days storage stable.
Beispiel 5Example 5
In einer dem Beispiel 1 analogen Verfahrensweise werden 6,00 g (22,7 mmol) des Ureidosilans 5 und 1,36 g (45,4 mmol) Paraformaldehyd in 100 ml trockenem Xylol bei Raumtemperatur suspendiert. Das Reaktionsgemisch wird über 3 h bei 75°C gerührt. Das in Form einer xylolischen Lösung mit einem Gehalt von 6,78 g (20,9 mmol, 92 %) erhaltene Produkt 5' ist über mehrere Tage lagerstabil.In a procedure analogous to Example 1, 6.00 g (22.7 mmol) of ureidosilane 5 and 1.36 g (45.4 mmol) of paraformaldehyde suspended in 100 ml of dry xylene at room temperature. The reaction mixture will over 3 h at 75 ° C touched. This in the form of an xylene solution containing 6.78 g (20.9 mmol, 92%) of product 5 'is over several Days storage stable.
Beispiel 6Example 6
In einem 500 ml-Dreihals-Rundkolben werden 6,78 g (20,9 mmol) des Bis(N,N'-methylol)ureidosilans 5' in einem Zweiphasengemisch aus 100 mL Xylol und 15 ml Wasser in Gegenwart 0,10 ml in NaOH (0,10 mmol) vorgelegt. Nach einer Reaktionszeit von 4 h bei 60°C erhält man eine trübe Reaktionslösung, die neben höheren N-methylolierten Oligosiloxanen Produkt 6 als Hauptbestandteil enthält.In In a 500 ml three-neck round bottom flask, add 6.78 g (20.9 mmol) of the bis (N, N'-methylol) ureidosilane 5 'in a two-phase mixture from 100 mL xylene and 15 mL water in the presence of 0.10 mL in NaOH (0.10 mmol) submitted. After a reaction time of 4 h at 60 ° C to obtain a turbid reaction solution, the in addition to higher N-methylolated oligosiloxanes containing product 6 as a main component.
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