CS243586B1 - Sposob přípravy vodných roztokov 3-metakryloxypropylsilanov - Google Patents

Description

Vynález sa týká spósobu přípravy vodných roztokov 3-metakryloxypropylsilanolov, hydrolýzou 2-metakryloxypropyltrialkoxysilanov s 1 až 4 atómami uhlíka v alkoxyškupine vo vodě v přítomnosti kyslých katalyzátorov, připadne aj emulgátorov.

Substituované trialkoxysilany našli široké a neustále sa rozširujúce aplikačně použitie na úpravu plniv, hlavně skleněných vlákien používaných ako výstuž roznych kompozícií.

Priemyselne je najpoužívanejší spósob aplikovat tieto zlúčeniny z vodných systémov, hlavně z dóvodu, že použitie organických rozpúšťadiel je obmedzené, či už pre ich toxicitu, hořlavost a v neposlednom radě aj z ekonomických příčin. Predovšetkým z týchto důvodov je věnovaná najvačšia pozornost príprave vodných kompozícií silanov.

Metakryloxypropyltrialkoxysilany sú známe a ich syntéza a použitie ako aj hydrolýza boli popísané už roku 1967 Ε. P. Pleueddemannom a H. A. Clarkom (USA pat. číslo 3 258 477 j. Tieto siiany sú vo vodě nerozpustné, ale stávajú sa rozpustné, keď alkoxyskupiny zhydrolyzujú. Vzniknuté silantrialy sú nestabilně, postupné kondenzujú na zložité siloxány, pričom rýchlosť závisí na koncentrácii, pH, katalyzátoroch, spolurozpúšťadlách a povahe viazaného substituenta. Hydrofóbna časť 3-metakryloxypropylsilanolov je v rovnováhe s hydrofilnou, t. j. vytvárajú silné orientovánu vrstvu na rozhraní voda—vzduch, čo má za následok výrazné zníženie povrchového napatia vody.

Zvyčajne sa ako katalyzátor používá kyselina mravčia, octová a propiónová (Noll W.: Chemie und Technologie der Silikone, Verlag Chemie 1968). Tiež je známe aj použitie kyseliny citrónovej ako katalyzátora s následnou extrakciou silanolu z vody nepolárným rozpúšťadlom (francúzsky patent č. 2 139 097). Okrem týchto katalyzátorov sa používajú organické zlúčeniny titánu (NSR pat. č. 1 495 418), iontomeniči (čs. aut. osv. č. 183 491), dihydrofosforečňany (čs. aut. osv. č. 212 015).

Urýchlenie hydrolýzy je možné docieliť prídavkom roznych emulgátorov, pomocou ktorých sa vytvára jemná emulzia silanu vo vodě, čím sa zváčší vztyčná plocha silanu s vodou a katalyzátorom (britský patent číslo 1 009 908). Z důvodu, že vodné roztoky týchto zlúčenín sú obmedzené stabilně, venuje sa zvýšená pozornost príprave ich stabilných roztokov (EP pat. č. 0 049 365) zvyčajne oddělováním katalyzátorov (USA pat. č. 4 395 563).

Katalyzátory používané pri týchto postupoch majú hlavně za úlohu urýchliť priebeh hydrolýzy.

Vynález popisuje sposob přípravy vodných roztokov 3-metakryloxypropylsilanov, hydrolýzou 3-metakryloxypropyltrialkoxysilanov s 1 až 3 atómami uhlíka v alkoxyskupine vo vodě v přítomnosti kyslých katalyzátorov, připadne aj emulgátorov. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ako katalyzátor sa použije kyselina metakrylová alebo akrylová v hmotnostnom pomere silan :

: kyselina, 1 : 0,005 až 2.

Hydrolýza sa může uskutečňovat v různých zariadeniach, ktoré sú vybavené miešadlami, v mixéroch, koloidných mlynoch a pod. V případe použitia zariadení s nízko obrátkovými miešadlami alebo zariadení s miestami, kde dochádza k obmedzenej cirkulácii pri miešaní, je možné docieliť rovnoměrné rozloženie emulzie silanu přidáním do vody různých emulgátorov, ktoré znižujú povrchové napatie vody.

Silanové hydrolyzáty pódia vynálezu slúžia hlavně k povrchovej úpravě skleněných vlákien. Pri sušení upravených vlákien, ktoré sa spravidla uskutočňuje pri teplote 120 až 130 °C dochádza k polymerizácii in šitu, za vzniku kopolymerného filmu. Týmto sposobom sa zvýši tuhost skleněných vlákien, ktorá je potřebná pri ich spracovaní sekáním. Zároveň sa zlepší adhézia polymérov, ktoré sa používajú na povliekanie skleněných vlákien. Přítomnost karboxylových skupin spůsobuje zvýšenú polaritu povrchu, čo má kladný vplyv na antistatické vlastnosti, vlastnosti a zmáčavosť skleněných vlákien polárnými plastmi. Na rozdiel od známých katalyzátorov, katalyzátory pódia vynálezu sa aktivně podielajú aj na modifikácii povrchových vlastností skleněných vlákien.

Vynález je ďalej objasněný formou príkladov.

Příklad 1

V 500 ml vody sa rozpustila kyselina metakrylová a k tomuto roztoku sa za miešania přidalo 10 g 3-metakryloxypropyltrimetoxysilanu. Množstvo kyseliny a jej vplyv na priebeh hydrolýzy v minutách je uvedený v tabulke 1.

Tabulka 1 kyselina (gj Hydrolýza (min)

0,5 55

22

7

5

Příklad 2

V 500 ml vody sa rozpustil 1 g nonylfenolu oxyetylovaného 9 mólmi etylenoxidu a 2 g kyseliny akrylovej. K roztoku sa za miešania prilado 10 g 3-metakryloxypropyltrimetoxysilanu. Hydrolýza prebehla za 8 minút. Příklad 3

V 500 ml vody se rozpustili 2 g kyseliny metakrylovej a za miešania sa přidalo 10 g 3-metakryloxypr opy 1-tr is- (2-metoxyetoxy) silan. Hydrolýza prebehla za 10 minút. Příklad 4

Vodný roztok silanolu připravený pódia príkladu 2 sa zmiešal s 600 g 500% polyvinylacetátovej disperzie, 15 g chloridu lítneho, 25 g 12,5% mazadla na báze amínoamidu a doplnil vodou na objem 5 000 ml. Takto připravená kompozícia je vhodná na úpravu skleněných vlákien pre výstuž nenasýtených polyesterových živíc.

Claims (2)

1. PREDMET

   Spósob přípravy vodných roztokov 3-metakryloxypropylsilanolov hydrolýzou 3-metakryloxypropyltrialkoxysilanov s 1 až 3 atómami uhlíka v alkoxyskupine vo vodě v přítomnosti kyslých katalyzátorov, prípadvynalezu ne aj emulgátorov, vyznačujúci sa tým, že ako katalyzátor sa použije kyselina metakrylová alebo akrylová v hmotnostnom pomere silan : kyselina, 1 : 0,05 až 2.