DE1003441B

DE1003441B - Verfahren zur Herstellung von Fuellstoff enthaltendem Silikonkautschuk

Info

Publication number: DE1003441B
Application number: DEF13223A
Authority: DE
Inventors: Dr Julius Peter; Dr Herbert Knopf; Dr Walter Noll
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1953-11-12
Filing date: 1953-11-12
Publication date: 1957-02-28

Description

Verfahren zur Herstellung von Füllstoff enthaltendem Silikonkautschuk Es ist bekannt, daß ungefüllte Silikonkautschukmassen nur sehr schlechte mechanische Werte ergeben. Zur Erzielung optimaler Eigenschaften ist der Zusatz geeigneter Füllstoffe erforderlich. Die Wahl des Füllstoffes beeinflußt sowohl die Verarbeitbarkeit der Rohmischungen als auch die mechanischen Werte des Vulkanisates.
Die bisher am häufigsten angewendeten Silikonkautschukfüllstoffe sind solche auf Siliciumdioxydgrundlage. Kieselgur gibt sehr weiche plastische Rohmischungen, die auch bei längerem Lagern nicht verhärten. Die mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate sind aber nur mäßig. Feindisperses Siliciumdioxyd gibt bessere mechanische Werte, jedoch verhärten die Rohmischungen beim Lagern so stark, daß die Weiterverarbeitung oft empfindlich erschwert wird. Das Ausmaß der Verstrammung ist für die einzelnen Füllstoffe charakteristisch. Die stärkste Verstrammung tritt bei kolloiddispersem Siliciumdioxyd auf. Diese Füllstoffe können daher für Silikonkautschuk oft nicht verwendet werden, obwohl gerade von solchen auf Grund ihrer geringen Teilchengröße ein besonders hoher Verstärkungseffekt erwartet werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Füllstoff enthaltendem Silikonkautschuk, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die mechanische Verarbeitung und Härtung der in an sich bekannter Weise unter Wärmebehandlung in den kautschukelastisch festen Zustand überführbaren Organopolysiloxanmassen in Gegenwart von 1 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch, von solchen Organosiliciumverbindungen bzw. deren niedermolekularen Kondensationsprodukten vorgenommen wird, die mindestens eine sauerstoffhaltige Gruppe, in welcher der Sauerstoff mit nur einer Valenz an Silicium gebunden ist, enthalten.
Dem Anwendungszweck des Silikonkautschuks entsprechend sollen die zugesetzten Substanzen mindestens ebenso wärmebeständig wie Silikonkautschuk sein oder nach Abspaltung leicht flüchtiger Gruppen einen wärmebeständigen Rest hinterlassen.
Die erfindungsgemäßen Zusatzstoffe sind einesteils Monomere der allgemeinen Formel R, Si (OX) 4-11 worin n 1, 2 oder 3, jedes R einen Kohlenwasserstoffrest, wie Methyl-, Äthyl-, Phenylrest, bedeutet und jedes X Wasserstoff oder einen Alkyl-oder Oxyalkylrest, z. B.
-CH2#CH2#OH, darstellt. Des weiteren können derartige Verbindungen auch in kondensierter Form als niedermolekulare lineare Stoffe angewendet werden, wobei 2 oder mehr Siliciumatome durch Sauerstoffbrücken verknüpft sind, wie XO (SiRjj-0) -SiR-OX (m = Ziffer 0 bis 10).
Durch Zusatz dieser Stoffe kann man zu Silikonkautschuk vulkanisierbare Gemische mit sehr feindispersem Siliciumdioxyd herstellen, die gut verarbeitbar bleiben. Die mechanischen Werte der daraus hergestellten Vulkanisate sind ebensogut, zum Teil sogar wesentlich besser als die der ohne diese Zusätze hergestellten Vulkanisate.
Die erfindungsgemäß angewendeten Gemische können auch gut in Lösungsmitteln dispergiert und, wie in der Kautschuktechnik üblich, im Tauch-oder Streichverfahren verarbeitet werden.
Die Minderung der Plastizität von Silikonkautschuk ergebenden Gemischen durch einen Füllstoff kann am besten an Hand der Defo-Elastizität demonstriert werden, die nach dem Weichmachen des Gemisches auf kalten Walzen nach 1 und 3 Tagen gemessen wird ; sie beträgt bei kolloiddispersem Siliciumdioxyd beispielsweise nach 1 Tag 16°/o} nach 3 Tagen 50°/0. Weiterhin kann die Zeit, die zum.Weichmachen des abgelagerten Gemisches benötigt wird, als Kriterium für die Plastizitätsminderung durch einen Füllstoff herangezogen werden.
Beispiel 1 Es wurden zwei Gemische hergestellt, von denen das eine nur Dimethylpolysiloxan, kolloiddisperses Siliziumdioxyd und Benzoylperoxyd, das andere außerdem noch 2, 5 °/o Dimethyldiäthoxysilan enthielt, und zwar in folgenden Gewichtsteilen : A B Dimethylpolysiloxan.... 100, 0 100, 0 Siliciumdioxyd-Aerosol..... 30, 0 30, 0 Dimethyldiathoxysilan.....-2, 5 Benzoylperoxyd........ 1, 7 1, 7 131, 7 134, 2 Während das Gemisch A bereits nach kurzer Zeit zu verhärten begann und in diesemZustand nur sehr schwer wieder weichgemacht werden konnte, blieb das Gemisch B auch nach längerem Lagern weich und plastisch. So dauerte das Weichmachen des Gemisches A 25 bis 30 Minuten, während das Gemisch B in 5 Minuten erweichte.

Die Defo-Elastizität von A betrug nach 1 Tag 16°/o, nach 3 Tagen 50 °/0 ; die von B in den gleichen Zeiträumen 8 und 16%. Die mechanischen Werte der mit und der ohne Dimethyldiäthoxysilan hergestellten Vulkanisate zeigten wenig Unterschiede, wie aus nachfolgender Aufstellung ersichtlich ist : A B Vulkanisation 1 Stunde, 150° : Zerreißfestigkeit (Normstab, kg/qcm)................. 70 66 Dehnung (%) ............ 455 540 Härte (°Shore)............. 46 35 Elastizität (°/0) 36 24 Struktur (kg/cm)........... 6 6 Vulkanisation 24 Stunden, 250° : Zerreißfestigkeit (Normstab, kg/qcm)................. 44 55 Dehnung (%) ............... 375 400 Härte (°Shore)............. 52 46 Elastizität (%)............. 37 26 Struktur (kg/cm)........... 4 6 Beispiel 2 Ein ähnlicher Erweichungseffekt, wie er mit Dimethyldiäthoxysilan erzielt wurde, wurde auch mit Diphenylsilandiol erhalten. Hierbei zeigte sich außerdem eine nicht unwesentliche Verbesserung der mechanischen Werte des Silikonkautschuks. Die geprüften Gemische hatten im einzelnen folgende Zusammensetzung :

a c d

Dimethylpolysiloxan..... 100, 0 100,0 100,0

Siliciumdioxyd-Aerosol... 30, 0 30, 0 30, 0

Diphenylsilandiol........-5, 0 6, 0

Benzoylperoxyd......... 1, 7 1, 7 I, 7

131, 7 136, 7 137, 7

Die mit Diphenylsilandiol hergestellten Gemische zeigten ebenfalls wieder eine wesentlich verbesserte Verarbeitbarkeit. Das Weichmachen des Gemisches C dauerte 6 Minuten, das des Gemisches D 5 Minuten.

Die Defo-Elastizitäten nach 1 und 3 Tagen waren von A 19 bzw. 30%, von D 15 bzw. 24 °/0. Die Verbesserung der mechanischen Werte des vulkanisierten Silikonkautschuks ist aus nachstehenden Zahlen ersichtlich : A C D Vulkanisation 1 Stunde, 150° : Zerreißfestigkeit (kg/qcm). 70 97 99 Dehnung ("/.)............ 455 705 675 Härte (°Shore) ........ 46 39 36 Elastizität (%............ 36 25 25 Struktur (kg/cm)......... 6 14 12 Vulkanisation 24 Stunden, 250° : Zerreißfestigkeit (kg/qcm). 44 58 60 Dehnung ("/.)............ 375 340 325 Härte (°Shore)........... 52 50 50 Elastizität ("/,)........... 37 30 28 Struktur (kg/cm)......... 4 7 6 Beispiel 3 Desgleichen hat sich eine deutliche Verbesserung der Verarbeitbarkeit auch durch Zusatz kondensierter siliciumorganischer Verbindungen, z. B. des Dekamethyldiäthoxypentasiloxans, ergeben. Zum Weichmachen eines mit 4"/o dieser Verbindung hergestellten Gemisches der Zusammensetzung 100, 0 Dimethylpolysiloxan 30, 0 Siliciumdioxyd-Aerosol 1, 7 Benzoylperoxyd 4, 0 Dekamethyldiäthoxypentasiloxan 135, 7 waren 4 Minuten erforderlich. Die Defo-Elastizität nach 3 Tagen betrug 35 °/0.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Füllstoff enthaltendem Silikonkautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verarbeitung und Härtung der in an sich bekannter Weise unter Wärmebehandlung in den kautschukelastisch festen Zustand überführbaren Organopolysiloxanmassen in Gegenwart von 1 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gemisch, von solchen Organosiliciumverbindungen bzw. deren niedermolekularen linearen Kondensationsprodukten vorgenommen wird, die mindestens eine sauerstoffhaltige Gruppe, in welcher der Sauerstoff mit nur einer Valenz an Silicium gebunden ist, enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschrift Nr. 863 260 ; USA.-Patentschrift Nr. 2 442 196 ; französische Patentschrift Nr. 971 283 ; Druckschrift » Silastic « derFirma Dr. AlexanderWacker, München 22, Nr. 2069 Sch. und S. 5011, Textteil, S. 10 ; Druckschrift » Siloprenr der Firma Farbenfabriken Bayer, Leverkusen, April 1953, S. 13 ; »Silastic Notes « der Firma Dow Corning Corp., Midland, V. St. A., Nr. 11.