DE102008031072A1 - Particulate, organically modified silicate layer, which excludes magnesium and silicon cation, as a (semi)metal cation, and comprises an organic residue on its surface, useful as fillers for thermoplastics, preferably transparent plastic - Google Patents

Particulate, organically modified silicate layer, which excludes magnesium and silicon cation, as a (semi)metal cation, and comprises an organic residue on its surface, useful as fillers for thermoplastics, preferably transparent plastic

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DE102008031072A1
DE102008031072A1 DE200810031072 DE102008031072A DE102008031072A1 DE 102008031072 A1 DE102008031072 A1 DE 102008031072A1 DE 200810031072 DE200810031072 DE 200810031072 DE 102008031072 A DE102008031072 A DE 102008031072A DE 102008031072 A1 DE102008031072 A1 DE 102008031072A1
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magnesium
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Holger Dr. Friedrich
Peter Löschke
Jochen Dr. Uebe
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Abstract

Particulate, organically modified silicate layer, which excludes magnesium and silicon cation, as a (semi)metal cation, and comprises an organic residue on its surface, is claimed, where the diameter of the particulate is up to 900 nm. An independent claim is included for the preparation of the particulate, organically modified silicate layer comprising reacting a silicon organic component comprising one or more trialkoxysilane compound of formula (R 1>Si(OR 2>) 3) (I) with silicon compound of formula ((R 5>) 3Si[-O-Si(R 5>) 2] n-O-Si(OR 2>) 3) (II) and a magnesium organic component consisting of one or more magnesium alcoholate group of formula (Mg(OR 4>) 2) (III), in an aqueous free solvent; and adding sufficient amount of water, which permits the complete hydrolysis of (III). R 1>alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene, alkenylaryl, arylalkenyl or arylene-alkyl (all optionally substituted by SH, OH, NH 2, C(O)OH, C(O)NH 2, epoxy, (meth)acryloxy, methacrylamido and/or halo), where the carbon chain and/or -cycle is optionally interrupted by one or more O, S, NH, NR 3>, C(O), C(O)O, C(S)O, C(O)S, C(O)NH, C(S)NH, C(O)NR 3>, C(O)NHC(O), NHC(O)NH, -OC(O)O-, OC(O)NH-, SO x, PO x, or -N=N, and further comprises -C?=C- or -HC=CH-, preferably optionally substituted phenyl, halogenated, preferably fluorinated 1-4C-alkyl or 1-4C-alkylene; R 2>alkyl optionally interrupted by O, S, NH or NR 3>; x : 1-4; R 5>alkyl-, alkenyl-, aryl-, arylene-, arylalkyl-, alkylaryl-, alkylarylene-alkenylaryl-, arylalkenyl- or arylenealkyl group (all optionally substituted by SH, OH, NH 2, C(O)OH, C(O)NH 2, epoxy, (meth)acryloxy, methacrylamido and/or halo), whose carbon chain and/or cycle is optionally interrupted by one or more O, S, NH, NR 3>, C(O), C(O)O, C(S)O, C(O)S, C(O)NH, C(S)NH, C(O)NR 3>, C(O)NHC(O) or -N=N and further contains -C?=C- or -HC=CH-group; R 3>optionally substituted alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl; n : 0-20; and R 4>optionally substituted alkyl-, aryl- or arylalkyl group, whose carbon chain and/or -cycle is optionally interrupted by O, S, NH or NR 3>.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft organische Schichtsilikate mit der Struktur und Zusammensetzung des Talks, die als Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser D(n, 50) von kleiner 1 μm vorliegen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. The present invention relates to organic layered silicates with the structure and composition of the talc, as particles with an average diameter D (n, 50) are present of less than 1 micron, and a method for their preparation. Die neuartigen Partikel eignen sich insbesondere zum Einarbeiten in transparente Kunststoffe, deren mechanische und thermische Eigenschaften sie beeinflussen können, ohne die Transparenz negativ zu beeinflussen. The new particles are particularly suitable for incorporation into transparent plastics whose mechanical and thermal properties, they can affect without affecting the transparency negative.
  • Im Bereich der transparenten Thermoplaste (z. B. Polycarbonat, PC, oder Polymethylmethacrylat, PMMA) ist es bisher nicht gelungen, Nanopartikel vollständig dispergiert in die Polymermatrix einzubringen und so eine Verbesserung der mechanischen oder thermischen Eigenschaften herbeizuführen, ohne dass dabei die optischen Eigenschaften nachteilig beeinflusst werden. In the field of transparent thermoplastics (eg. As polycarbonate, PC, or polymethyl methacrylate, PMMA), it has not yet succeeded, nanoparticles dispersed completely incorporate into the polymer matrix and to bring about such an improvement of the mechanical or thermal properties, without thereby adversely affect the optical properties of to be influenced. So verändert sich beim Einsatz von Organoclays in PC oder PMMA die Farbe des Komposits von farblos zu gelb bis grau. So the color of the composite changes in the use of organoclays in PC or PMMA from colorless to yellow to gray. Die Ursachen für diese Verfärbungen liegen zum einen in der natürlichen Färbung der eingesetzten Schichtminerale und zum anderen in der thermischen Zersetzung der genutzten Hydrophobierungsreagenzien und/oder Matrixpolymere. The reasons for this are on the one discoloration of the natural color of the layer minerals employed, and on the other in the thermal decomposition of the water repellent reagents used and / or matrix polymers. Derzeit sind keine Arbeiten bekannt, nach denen transparente Thermoplaste mittels Füllstoffen mechanisch und thermisch verstärkt werden könnten, ohne deren Farbe und Transparenz negativ zu beeinflussen. There are no works are known by which transparent thermoplastics could be strengthened by means of mechanical and thermal fillers without affecting the color and transparency negative.
  • Innerhalb der Komposittechnologie mit thermoplastischen Kunststoffen werden schon seit vielen Jahren anorganische Partikel als Füllstoffe eingesetzt, um spezifische Eigenschaften wie z. Within the composite technology with thermoplastics for many years inorganic particles are used as fillers to specific properties such. B. die mechanischen Eigenschaften (z. B. mit Calciumcarbonat (CaCO 3 ) oder die Flammschutzeigenschaften (z. B. mit Magnesiumhydroxid (Mg(OH) 2 ) zu verbessern. Dabei werden typischerweise Partikel verwendet, deren Partikeldurchmesser im Bereich von knapp unterhalb eines Mikrometers bis zu mehreren hundert Mikrometern liegen. Da dies stets mit einer Verschlechterung der Zähigkeit und der optischen Transparenz durch Streueffekte einhergeht, liegen die Einsatzgebiete dieser Komposite primär bei nicht-transparenten Bauteilen. (OH) 2) to increase as the mechanical properties (eg. B. (with calcium carbonate CaCO 3) or the flame retardant properties (for. Example, with magnesium hydroxide (Mg. In this case, particles are typically used, the particle diameter in the range of just below a micrometer, up to several hundred microns. Since this is always accompanied by a deterioration in the toughness and the optical transparency by scattering effects, the fields of application of these composites are primarily in non-transparent components.
  • In den letzten Jahren sind neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Herstellung und des Einsatzes von Nanopartikeln bekannt geworden. In recent years, new developments in the field of production and use of nanoparticles are known. So wurden synthetische Nanopartikel in einer Vielzahl von Variationen kommerziell verfügbar, z. So synthetic nanoparticles were commercially available in a variety of variations, eg. B. Pulver der Firma Degussa, hergestellt nach dem Aerosil-Verfahren, die neue Impulse im Bereich der Nanotechnologie gaben. B. powder from Degussa, Aerosil produced by the method, gave the new impetus in the field of nanotechnology. Solche Nanopartikel werden derzeit in Lacksystemen mit einem breiten Spektrum eingesetzt, z. Such nanoparticles are currently used in coating systems with a wide range, eg. B. für Anti-Grafitti-Schutzschichten oder zur Oberflächenhärtung. As for anti-graffiti protective coatings or surface hardening. Hierbei steht unter anderem die geringe Beeinflussung der Transparenz und Farbe des Lackes bei der Erzeugung der gewünschten Effekte im Vordergrund. Here is among others influenced very little transparency and color of the paint in producing the desired effects in the foreground.
  • Aber auch die natürlich vorkommenden nanopartikulären Rohstoffe, dh vor allem Schichtminerale wie der zur Smektitgruppe gehörende Montmorillonit, haben durch neue Entwicklungen stark zur Belebung der Forschung im Bereich der Nanokomposite beigetragen. But the naturally occurring nanoparticulate raw materials, ie mainly layered minerals as belonging to the smectite montmorillonite, contributed by new developments strongly to stimulate research in the field of nanocomposites. So konnten in den neunziger Jahren Forscher um Okada von Toyota quellfähigen, mit Maleinsäureanhydrid modifizierten Montmorillonit durch einen Austausch intermolekular gebundener Kationen gegen Stearylammoniumionen hydrophobieren und waren so in der Lage, die einzelnen Schichtpakete durch Interkalation von Polymer in die Zwischenräume vollständig in einem Kunststoff zu exfolieren (siehe So in the nineties could swellable to Okada Toyota researchers hydrophobilize maleic anhydride modified montmorillonite by an exchange intermolecular bound cations Stearylammoniumionen and were so (able to fully exfoliate the single layer packages by intercalation of polymer into the interstices in a plastic please refer ). ). Dies führte zur Verbesserung vieler Eigenschaften des Polymers, z. This led to the improvement of many properties of the polymer, eg. B. der Festigkeit bei nahezu gleichbleibender Dehngrenze, der Erhöhung der Wärmeformbeständigkeit und des Flammverhaltens, der Verbesserung der Oberflächengüte und der Kratzfestigkeit sowie der Barrierewirkung gegen Wasser und Gase. As the strength with almost constant yield strength, the increase in heat resistance and flame behavior, improve the surface quality and scratch resistance as well as the barrier effect against water and gases. Nachteilig an dieser Methode ist allerdings die thermische Instabilität des Stearylammoniums, was bei hohen Temperaturen zu einer starken Verfärbung (braun oder dunkler) führt. However, a disadvantage of this method is the thermal instability of Stearylammoniums, resulting in high temperatures to a strong discoloration (brown or darker). Dies ist ungünstig, weil bei der Verarbeitung von Kunststoffen in Extrudern solch hohe Temperaturen auftreten. This is unfortunate, because such high temperatures during processing of plastics in extruders. Von der japanischen Arbeitsgruppe wurden mehrere Polymer-Nanokomposite entwickelt, die in der Automobilindustrie schon zum Einsatz kamen, so zum Beispiel ein mit Schichtsilikaten modifiziertes PA 6.6, das aufgrund seiner hohen Wärmeformbeständigkeit und seines geringen Gewichts als Motorabdeckung eingesetzt wird. By the Japanese group more polymer nanocomposites have been developed that have arrived in the automotive industry for use, such as a modified phyllosilicates PA 6.6, which is used as engine cover due to its high heat resistance and low weight. Das für die industrielle Anwendung dieser Nanokomposite Bedeutende war dabei, dass die Eigenschaftsverbesserungen bei einem deutlich niedrigeren Füllstoffgehalt (5–10 Massen-% (Ma.-%) Schichtsilikat gegenüber 30 Ma.-% konventioneller Füllstoff) realisiert werden konnten und dadurch keine nachteiligen Veränderungen des Eigenschaftsbildes des Kunststoffes oder seiner Verarbeitungseigenschaften feststellbar. The for the industrial application of these nanocomposites Significant was here is that the property improvements at significantly lower filler content (.-%) layered silicate over 30 wt .-% of conventional filler 5-10% by mass (Ma) could be realized and thereby no adverse changes the property profile of the plastic or its processing characteristics determined.
  • Die Schichtsilikate, meistens 3-Schichtsilikate wie Montmorillonit, werden bisher überwiegend mit Alkylammonium-Kationen hydrophobiert. The phyllosilicates, mostly three-layer silicates, such as montmorillonite, previously hydrophobic mainly with alkyl ammonium cations. Diese werden durch Austauschreaktionen in die Zwischenschichtgalerien der Silikate eingelagert und erhöhen damit den Schichtabstand der Minerale. These can be stored by exchange reactions in the interlayer galleries of silicates and thus increase the layer spacing of the minerals. In diese sogenannten organisch modifizierten Schichtsilikate können nun Polymermoleküle interkaliert werden. In these so-called organically modified phyllosilicates polymer molecules can now be intercalated. Diese Interkalation von Polymeren kann wiederum auf drei verschiedenen Wegen erfolgen: This intercalation of polymers can in turn take place in three different ways:
    • 1. In-situ-Polymerisation von Monomeren im Zwischenschichtraum ( 1. In situ polymerization (monomers in the interlayer space ) )
    • 2. Interkalation in Polymerlösungen und anschließende Entfernung des Lösungsmittels ( 2. intercalation (in polymer solutions and subsequent removal of the solvent ; ; ) )
    • 3. Interkalation von Schichtsilikaten in einer Polymerschmelze ( 3. intercalation of layered silicates in a polymer melt ( ). ).
  • Geeignete Partikel hierfür sind Schichtminerale mit mittleren Aspektverhältnissen (laterale Dimensionen < 100 nm), die durch Oberflächenmodifikation und Scherkräfte in Schichtpakete respektive Einzelschichten mit einer Dicke von ca. 1 nm exfoliert werden. Suitable particles thereof are laminar minerals with average aspect ratios (the lateral dimensions of <100 nm), which are exfoliated by surface modification and shear forces in layer packets respectively individual layers having a thickness of about 1 nm. Zur Erhaltung der Farbechtheit müssen die Minerale hochrein sein und dürfen keine färbenden Fremdionen aufweisen, so dass als Ausgangsmaterial nicht der bei heutigen Nanokompositen meist verwendete Montmorillonit, sondern zum Beispiel synthetische bzw. hochrein Hectorite zum Einsatz kommen. To preserve the color fastness, the minerals must be highly pure and have no coloring foreign ions have so that to be used as a raw material not of montmorillonite nanocomposites most used in today, but as synthetic or highly purified hectorite.
    Mineral mineral Summenformel Molecular formula Aspektverhältnis aspect ratio
    Montmorillonit montmorillonite M x [Al 4-x Mg x ](Si 8 )O 20 (OH) 4 M x [Al 4-x Mg x] (Si 8) O 20 (OH) 4 < 1000 <1000
    Hectorit hectorite M x [Mg 6-x Li x ](Si 8 )O 20 (OH) 4 M x [Mg 6-x Li x] (Si 8) O 20 (OH) 4 < 100 <100
    Laponite Laponite synth. Hectorit synth. hectorite < 50 <50
    Talk talc Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 < 10 <10
    M meist = Na M = Na mostly
  • Die meisten Literaturvorschriften zur Synthese eines organisch modifizierten Schichtsilikates beschreiben eine einstufige, direkte Synthese unter milden Bedingungen. Most literature procedures for synthesis of an organically modified layered silicate describe a one-step, direct synthesis under mild conditions. Die Materialien hierfür sind Mitglieder der 2:1 trioktaedrischen Phyllo(organo)silicat-Familie, denen die Struktur des Talks zugrunde liegt: The materials for this are members of the 2: 1 trioctahedral phyllo (organo) silicate family, where the structure of the talc is based on: ( ( ), ) ( ( ; ; ) und ) and ( ( ) legen in einer typischen Synthesevorschrift Magnesiumchlorid-Hexahydrat und das Organosiloxan im Verhältnis 3 zu 4 gelöst in Methanol vor und fügen dann eine wässrige Natriumhydroxid-Lösung zu. ) In place of a typical synthetic procedure of magnesium chloride hexahydrate and the organosiloxane in the ratio 3 to 4 before dissolved in methanol and then add an aqueous sodium hydroxide solution are added. Die Reaktionsmischung wird über Nacht gerührt, dann filtriert und mehrmals mit Wasser gewaschen. The reaction mixture is stirred overnight, then filtered and washed several times with water. ( ( ) stellen zuerst einen frischen Magnesiumhydroxid-Sol her, das sodann mit LiF und dem Organosiloxan zusammengegeben wird. ) First produce a fresh magnesium hydroxide sol, which is then combined with LiF and the organosiloxane. Dann wird die Mischung einige Tage unter Rückfluss erhitzt, bevor die Aufarbeitung beginnt. Then the mixture is heated under reflux for a few days before reclamation begins. Diese Methode führt zu einem Hectorit. This method results in a hectorite. ( ( ) hydrolysieren zuerst das Organosilan in Ethanol, das Salzsäure und Magnesiumchlorid-Hexahydrat enthält. ) First hydrolyse the organosilane in ethanol containing hydrochloric acid and magnesium chloride hexahydrate. Anschließend geben sie eine entsprechend stärker konzentrierte Natriumhydroxid-Lösung zu, um die Synthese der Schichtsilikate zu initiieren. Subsequently, they give a correspondingly more concentrated sodium hydroxide solution to initiate the synthesis of the layered silicates. Das Schichtsilikat fällt hierbei schnell aus. The layered silicate falls here quickly.
  • Die Synthesevorschriften dieser Forschungsgruppen führen zu Produkten mit den folgenden Nachteilen: The synthesis procedures of these research groups lead to products with the following drawbacks:
    • 1. Allen gemeinsam ist, dass die mittlere Teilchengröße im Bereich von einigen Mikrometern liegt. 1. All have in common that the average particle size in the range of several micrometers. Füllt man transparente Thermoplaste mit diesen großen Teilchen, führt dies zu einer Eintrübung. If one fills transparent thermoplastics with these large particles, resulting in a slowdown.
    • 2. Insbesondere 2. In particular, , . , . und and ist gemeinsam, dass durch die gewählte Verfahrensführung große Mengen Natriumchlorid entstehen und dass Magnesiumkationen nicht nur intramolekular in den Schichten, sondern auch als Ladungsausgleich an den Teilchenoberflächen intermolekular gebunden vorliegt. in common is that by the selected process control large amounts of sodium chloride occur and that magnesium cations is present not only intramolecularly bound intermolecularly in the layers, but also as a charge balancing at the particle surfaces. Natriumchlorid und insbesondere intermolekular gebundenes Magnesium müssen aus den Teilchen herausgewaschen werden, um die erforderliche Reinheit zu erzielen. Sodium chloride and, in particular inter-molecularly bonded magnesium must be washed out of the particles in order to achieve the required purity. Außerdem führt intermolekular gebundenes Magnesium während der Verarbeitung von transparentem Polycarbonat zu einer Depolymerisation und zu deutlichen Verfärbungen. In addition, inter-molecularly bonded magnesium during the processing of transparent polycarbonate leads to a depolymerization and significant discoloration. Die Reinigung der Schichtsilikate, um sie von Natrium- und Magnesiumchlorid zu befreien, ist ihrerseits sehr aufwändig, da Schichtsilikate auch als Ionenaustauscher wirken und insbesondere Magnesiumkationen stark binden können. The purification of the phyllosilicates, in order to free of sodium and magnesium chloride in turn is very complex, because phyllosilicates also act as ion exchangers and can bind magnesium cations particularly strong. Ein Auslaugen mit konzentrierten Säuren verbietet sich, da dadurch auch das intramolekular gebundene Magnesium herausgelöst wird und die Schichtstruktur der Silikate zerstört wird. Leaching with concentrated acids ruled out, as this intramolecularly bound Magnesium also is dissolved and the layer structure of the silicates is destroyed. Es bleiben undefinierte Polysiloxane übrig, die keinen schichtartigen Aufbau mehr aufweisen und zu Eintrübungen von Polycarbonat führen. It left undefined polysiloxanes having no layered structure more and lead to clouding of polycarbonate.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bis heute keine partikulären, organisch modifizierten Schichtsilikate bereitstehen, die bei einer Anwendung als Füllstoffe für insbesondere thermoplastische, transparente Kunststoffe die angestrebte Transparenz und Farbe ua dadurch gewährleisten, dass sie einen Durchmesser D(n, 50) von unter 1 μm, vorzugsweise von unter 800 nm aufweisen und gleichzeitig hochrein, dh im Wesentlichen oder völlig frei von Fremdionen sind und vorzugsweise eine definierte Zusammensetzung zumindest hinsichtlich des Verhältnisses der vorhandenen Kationen-Spezies besitzen. In summary, it can be said that ready no particulate, organically modified phyllosilicates, to date, to ensure, in an application as fillers for particular thermoplastic, transparent plastics, the desired transparency and color, etc., in that they have a diameter D (n, 50) of less than 1 , preferably microns below 800 nm and at the same time highly pure, that are substantially or completely free of foreign ions, and preferably have a defined composition at least in terms of the ratio of the cations present species. Dabei bedeutet die Durchmesser-Angabe D(n, x), dass x% der Teilchen in der Anzahlverteilung (n), bei D(n, 50) also 50%, einen Durchmesser D kleiner oder gleich dem angegebenen Wert, hier also von unter 1 μm bzw. 800 nm, aufweisen. In this case, therefore, means the diameter data D (n, x), that x% of the particles in the number distribution (n), wherein D (n, 50) so 50%, a diameter D less than or equal to the specified value, here below 1 micron and 800 nm.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Beseitigung dieses Mangels durch Bereitstellung entsprechender Schichtsilikate. The object of the invention is the elimination of this deficiency by providing relevant phyllosilicates. Diese sollen vorzugsweise für die Anwendung in transparenten thermoplastischen Kunststoffen und insbesondere in Polycarbonat und Polymethylmethacrylat geeignet sein. This should preferably be suitable for the application in transparent thermoplastic polymers, and in particular in polycarbonate and polymethylmethacrylate. Eine weitere Aufgabe der Erfindung kann in der Bereitstellung eines einfachen, möglichst einstufigen Verfahrens zur Herstellung von solchen Schichtsilikaten mit geringer Partikelgröße gesehen werden. Another object of the invention can be seen in the provision of a simple, one-step process as possible for the manufacture of such sheet silicates with small particle size.
  • In Lösung dieser Aufgabe wurde überraschend gefunden, dass sich nanoskalige, organisch modifizierte Schichtsilikate auf Basis von Talk mit Hilfe eines sehr einfachen Verfahrens herstellen lassen. In achieving this object has surprisingly been found that nanoscale, organically modified phyllosilicates based on talc can be produced using a very simple method. Diese Schichtsilikate enthalten an Kationen ausschließlich solche des Magnesiums und Siliciums, vorzugsweise annähernd oder genau im Molverhältnis von 3:4, wobei sie zumindest im letzteren Fall in der Regel eine von Talk abgeleitete Struktur besitzen. This layer silicates of cations exclusively those of magnesium and silicon, preferably approximately or precisely in the molar ratio of 3: 4, wherein they have a structure derived from talc, at least in the latter case usually. Sie sind außerdem frei von anhaftenden Nebenprodukten wie Natrium und frei von zum Ladungsausgleich an den Teilchenoberflächen gebundenem, intermolekularem Magnesium. They are also free of sticky by-products such as sodium and free of charge for compensation on the particle bound, intermolecular magnesium.
  • Der Teilchendurchmesser der erfindungsgemäßen Schichtsilikate liegt in der Regel in den folgenden Bereichen: D(n, 50) beträgt zwischen 10 und 900 nm, vorzugsweise zwischen 50 und 500 nm und ganz besonders bevorzugt zwischen ca. 70 und 300 nm. D(n, 90) liegt in der Regel unter 2 um, vorzugsweise unter 950 nm, stärker bevorzugt unter 500 nm und ganz besonders bevorzugt unter 300 nm. The particle diameter of the layered silicates according to the invention is generally in the following ranges: D (n, 50) is between 10 and 900 nm, preferably between 50 and 500 nm and most preferably between about 70 and 300 nm D (n, 90th ) is generally at below 2, preferably below 950 nm, more preferably below 500 nm and most preferably below 300 nm.
  • Es können unterschiedliche organische Reste am Silicium gebunden sein, wodurch sich verschiedene Eigenschaften je nach Bedarf einstellen lassen. It can be attached to the silicon different organic groups, resulting in various properties can be adjusted as needed. Eine dieser Eigenschaften ist der Brechungsindex, der demjenigen des Kunststoffs, in den die Schichtsilikate eingearbeitet werden sollen, möglichst ähnlich sein sollte, wenn eine zufriedenstellende Transparenz erreicht werden soll. One of these properties is the refractive index, which should be as similar as possible to that of the plastic, in which the phyllosilicates are to be incorporated, if a satisfactory transparency to be achieved. Die organischen Reste richten sich auf der Oberfläche des entstehenden Schichtsilikats aus; The organic residues align on the surface of the resulting layered silicate; sie können daher vorzugsweise so gewählt werden, dass eine gute Kompatibilität des Schichtsilikats mit dem jeweiligen Kunststoff erreicht wird, in den sie eingearbeitet werden sollen. they can, therefore, are preferably chosen so that a good compatibility of the layer silicate is achieved with the respective plastic in which they are to be incorporated. So bewirkt z. Thus, for causes. B. das Vorhandensein einer hydrophoben organischen Modifizierung der erfindungsgemäßen Schichtsilikate eine so hohe Affinität zu hydrophoben Polymeren wie Polycarbonat, dass keine weiteren Modifikatoren oder andere Additive benötigt werden. B. the presence of a hydrophobic organic modification of the layer silicates according to the invention such a high affinity for hydrophobic polymers such as polycarbonate, that no further modifiers or other additives are required. In spezifischen Fällen kann diese Modifizierung auch Gruppen tragen, die eine Einpolymerisierung der Schichtsilikate in den Kunststoff ermöglichen, z. In specific cases, this modification can also carry groups that allow Copolymerization of the layered silicates in the plastic, eg. B. ethylenisch ungesättigte Gruppen oder Estergruppen. B. ethylenically unsaturated groups or Estergruppen. Eine Einpolymerisierung vereinfacht dabei die Exfolierung der Schichtsilikate, dh die Trennung der einzelnen Schichten. Copolymerization A simplified case, the exfoliation of the layered silicates, ie the separation of the individual layers.
  • Die erfindungsgemäßen organisch modifizierten Schichtsilikate sind thermisch stabil und überstehen auch hohe Verarbeitungstemperaturen von Polymeren. The organically modified phyllosilicates according to the invention are thermally stable and also withstand high processing temperatures of polymers.
  • Die erfindungsgemäßen Schichtsilikate werden vorzugsweise aus einer siliciumorganischen Komponente und einer magnesiumorganischen Komponente, meist durch Reaktion in einem Lösungs- oder Suspensionsmittel, hergestellt. The layer silicates according to the invention are preferably prepared from an organosilicon component and an organomagnesium component, usually by reaction in a solvent or suspension agent.
  • Die siliciumorganische Komponente besteht aus einem oder mehreren Trialkoxysilanen. The organosilicon component consists of one or more trialkoxysilanes. Diese können ausgewählt sein unter solchen der Formel (I) These can be selected from among those of formula (I) R 1 Si(OR 2 ) 3 (I) R 1 Si (OR 2) 3 (I) worin R 1 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Arylen-, Arylalkyl-, Alkylaryl-, Alkylarylen-Alkenylaryl-, Arylalkenyl- oder Arylenalkylgruppe ist, deren Kohlenstoffkette und/oder -cyclus einfach oder in manchen Fällen auch mehrfach durch O, S, NH, NR 3 , C(O), C(O)O, C(S)O, C(O)S, C(O)NH, C(S)NH, C(O)NR 3 , C(O)NHC(O), NHC(O)NH, -OC(O)O-, OC(O)NH-, SO x mit x = 1, 2, 3, 4, PO x mit x = 1, 2, 3, 4, Silicongruppen wie -[Si(CH 3 ) 2 -O-] mit n = 1, 2, 3, 4 bis 10 oder sogar darüber oder -N=N unterbrochen sein oder -C≡C- oder weitere -HC=CH-Gruppen enthalten kann. wherein R 1 is an unsubstituted or substituted alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene alkenylaryl, arylalkenyl or arylenealkyl group whose carbon chain and / or -cyclus mono- or in some cases, multiple by O, S, NH, NR 3, C (O), C (O) O, C (S) O, C (O) S, C (O) NH, C (S) NH, C (O) NR 3, C (O) NHC (O), NHC (O) NH, OC (O) O-, OC (O) NH-, SO x with x = 1, 2, 3, 4, PO x, where x = 1, 2, 3, 4, silicone groups such as: - [Si (CH 3) 2 -O-] with n = 1, 2, 3, 4 to 10 or even higher or -N = N be interrupted or -C≡C- or can contain more -HC = CH-groups. Wenn R 1 substituiert ist, können z. When R 1 is substituted, such can. B. eine oder mehrere funktionelle Gruppen wie SH, OH, NH 2 , -C(O)H, -C(O)OH, -C(O)NH 2 , Epoxy oder (Meth)Acryloxy, (Meth-)Acrylamido vorhanden sein. B. one or more functional groups such as SH, OH, NH 2, -C (O) H, -C (O) OH, -C (O) NH 2, epoxy or (meth) acryloxy, (meth) acrylamido available be. Ein oder mehrere der Kohlenstoffatome von R 1 kann/können statt dessen oder zusätzlich auch mit Halogen (F, Cl, Br, und/oder I) substituiert, beispielsweise Halogenalkylen wie Halogenethylen sein. One or more of the carbon atoms of R 1 can / can instead or additionally also by halogen (F, Cl, Br, and / or I) substituted, for example, be halogen such as haloalkylene ethylene. R 3 hat in diesen Gruppen und Resten die Bedeutung eines unsubstituierten oder substituierten Alkyls, Aryls oder Alkylaryls oder Arylalkyls. R 3 in these groups and residues, the meaning of an unsubstituted or substituted alkyl, aryl or arylalkyl or Alkylaryls. Durch die jeweilige Wahl von R 1 wird der Charakter der organischen Modifizierung des Schichtsilikats bestimmt, z. By the particular choice of R 1 of the nature of the organic modifier of the layered silicate is determined z. B. dessen Hydrophobie oder Hydrophilie oder auch Einbindungsmöglichkeit in den Kunststoff. B. its hydrophobicity or hydrophilicity, or includable to the plastic. R 1 umfasst daher beispielsweise Ester, Ether und Amide, kann aber häufig eine hydrophobe Gruppe wie ein substituiertes oder unsubstiuiertes Aryl, beispielsweise Phenyl, oder ein halogeniertes, beispielsweise fluoriertes Alkyl oder Alkenyl sein. R 1 thus includes, for example ester, ether and amides, but can often be a hydrophobic group such as a substituted or form unsubstituted aryl, for example phenyl, or a halogenated, for example fluorinated alkyl or alkenyl be. Weitere Beispiele für R 1 sind 3-Mercaptopropyl, 3-Aminopropyl, 3-(Methacryloxy)propyl, N-Propylethylendiamin. Further examples of R 1 are 3-mercaptopropyl, 3-aminopropyl, 3- (methacryloxy) propyl, N-propylethylenediamine.
  • Die Reste R 2 können gleich oder verschieden sein; The radicals R 2 may be the same or different; R 2 bedeutet vorzugsweise Alkyl, wie z. R 2 is preferably alkyl such. B. Methyl, Ethyl, Propyl-, Isopropyl- oder Butyl, vorzugsweise Ethyl oder Methyl. Methyl, ethyl, propyl, isopropyl or butyl, preferably ethyl or methyl. In sehr seltenen Fällen kann die Kohlenstoffkette von R 2 außerdem durch O, S, NH oder NR 3 unterbrochen sein, wobei R 3 die voranstehende Bedeutung besitzt. In very rare cases, the carbon chain of R 2 also may be interrupted by O 3, S, NH or NR, where R 3 has the foregoing significance.
  • Alternativ (gegebenenfalls auch zusätzlich, was jedoch nicht bevorzugt ist) kann die siliciumorganischer Komponente auch unter Trialkoxysilanen der Formel (II) ausgewählt sein Alternatively, (and possibly in addition, but this is not preferred) may be the organosilicon component under trialkoxysilanes of the formula (II) is selected (R 5 ) 3 Si[-O-Si(R 5 ) 2 ] n -O-Si(OR 2 ) 3 (II) (R 5) 3 Si [-O-Si (R 5) 2] n -O-Si (OR 2) 3 (II) worin R 5 gleich oder verschieden und eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Arylen-, Arylalkyl-, Alkylaryl-, Alkylarylen-Alkenylaryl-, Arylalkenyl- oder Arylenalkylgruppe ist, deren Kohlenstoffkette und/oder -cyclus einfach oder in manchen Fällen auch mehrfach durch O, S, NH, NR 3 , C(O), C(O)O, C(S)O, C(O)S, C(O)NH, C(S)NH, C(O)NR 3 , C(O)NHC(O), NHC(O)NH, -OC(O)O-, OC(O)NH-, SO x mit x = 1, 2, 3, 4, PO x mit x = 1, 2, 3, 4 oder -N=N unterbrochen sein oder -C≡C- oder weitere -HC=CH-Gruppen enthalten kann. wherein R 5 is identical or different and are an unsubstituted or substituted alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene alkenylaryl, arylalkenyl or arylenealkyl group is, whose carbon chain and / or -cyclus singly or in some cases more times by O, S, NH, NR 3, C (O), C (O) O, C (S) O, C (O) S, C (O) NH, C (S) NH, C (O) NR 3, C (O) NHC (O), NHC (O) NH, OC (O) O-, OC (O) NH-, SO x with x = 1, 2, 3, 4, PO may be interrupted x with x = 1, 2, 3, 4 or -N = N or contain -C≡C- or more -HC = CH-groups. Wenn R 5 substituiert ist, können z. When R 5 is substituted, can. B. eine oder mehrere funktionelle Gruppen wie SH, OH, NH 2 , -C(O)H, -C(O)OH, -C(O)NH 2 , Epoxy oder (Meth)Acryloxy, (Meth-)Acrylamido vorhanden sein. B. one or more functional groups such as SH, OH, NH 2, -C (O) H, -C (O) OH, -C (O) NH 2, epoxy or (meth) acryloxy, (meth) acrylamido available be. Ein oder mehrere der Kohlenstoffatome von R 5 kann/können statt dessen oder zusätzlich auch mit Halogen (F, Cl, Br, und/oder I) substituiert, beispielsweise Halogenalkylen wie Halogenethylen sein. One or more of the carbon atoms of R 5 may / may instead or additionally also by halogen (F, Cl, Br, and / or I) substituted, for example, be halogen such as haloalkylene ethylene. R 3 hat in diesen Gruppen und Resten die Bedeutung eines unsubstituierten oder substituierten Alkyls, Aryls oder Alkylaryls oder Arylalkyls. R 3 in these groups and residues, the meaning of an unsubstituted or substituted alkyl, aryl or arylalkyl or Alkylaryls. Durch die jeweilige Wahl von R 5 wird der Charakter der organischen Modifizierung des Schichtsilikats bestimmt, z. By the particular choice of R 5 of the nature of the organic modifier of the layered silicate is determined z. B. dessen Hydrophobie oder Hydrophilie oder auch Einbindungsmöglichkeit in den Kunststoff. B. its hydrophobicity or hydrophilicity, or includable to the plastic. R 5 umfasst daher beispielsweise Ester, Ether und Amide, kann aber häufig eine hydrophobe Gruppe wie ein substituiertes oder unsubstiuiertes Aryl, beispielsweise Phenyl, oder ein halogeniertes, beispielsweise fluoriertes Alkyl oder Alkenyl sein. R 5 therefore includes, for example, esters, ethers and amides, but can frequently a hydrophobic group such as a substituted or form unsubstituted aryl, for example phenyl, or a halogenated, for example fluorinated alkyl or alkenyl be. Weitere Beispiele für R 5 sind 3-Mercaptopropyl, 3-Aminopropyl, 3-(Methacryloxy)propyl, N-Propylethylendiamin. Further examples of R 5 include 3-mercaptopropyl, 3-aminopropyl, 3- (methacryloxy) propyl, N-propylethylenediamine. n kann in Formel (II) 0, 1, 2, 3, 4 bis 10 oder sogar eine noch größere ganze Zahl bedeuten; n in formula (II) is 0, 1, 2, 3, 4 to 10 or even mean even more integer; sofern n nicht 0 ist, ist es bevorzugt, dass entweder alle Reste R 5 ausgewählt sind unter unsubstituierten Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Arylen-, Arylalkyl-, Alkylaryl-, Alkylarylen-Alkenylaryl-, Arylalkenyl- oder Arylenalkylgruppen oder dass nur ein Rest R 5 wie oben angegeben unterbrochen und/oder substituiert ist. provided that n is not 0, it is preferred that either all of the radicals are R 5 is selected from unsubstituted alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene alkenylaryl, arylalkenyl or Arylenalkylgruppen or that only a radical R 5 is interrupted as given above and / or substituted.
  • R 2 hat in den Verbindungen der Formel (II) dieselbe Bedeutung wie in den Verbindungen der Formel (I). R 2 in the compounds of formula (II) has the same meaning as in the compounds of formula (I).
  • Die magnesiumorganische Komponente besteht aus einem oder mehreren Magnesiumalkoholaten der Formel (III): The organomagnesium component consists of one or more of magnesium alcoholates of the formula (III): Mg(OR 4 ) 2 (III) Mg (OR 4) 2 (III) worin R 4 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylgruppe ist, deren Kohlenstoffkette bzw. -cyclus gegebenenfalls durch O, S, NH oder NR 3 unterbrochen sein kann, wobei R 3 die oben für Formel (I) angegebene Bedeutung besitzt. wherein R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl, aryl or arylalkyl group, or -cyclus may be optionally interrupted by O, S, NH or NR 3 whose carbon chain, wherein R 3 is as defined above for formula (I) defined above. Bevorzugt ist R 4 ein Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und ganz besonders bevorzugt Ethyl oder Methyl. Preferably, R 4 is an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkyl of 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably ethyl or methyl.
  • Die Reste R 1 , R 2 und R 3 , R 4 und R 5 können, soweit sie keine Arylgruppen umfassen, 1 bis vorzugsweise 20 Kohlenstoffatome, stärker bevorzugt 1 bis 8 und noch stärker bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen. The radicals R 1, R 2 and R 3, R 4 and R 5 can, as far as they do not include aryl groups, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 8 and still more preferably 1 to 4 carbon atoms. Sofern R 1 oder R 3 Arylreste sind oder aufweisen, umfassen sie vorzugsweise 5 bis 40, stärker bevorzugt 6 bis 20 und am meisten bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatome. If R 1 or R 3 are aryl radicals or have, they preferably comprise from 5 to 40, more preferably 6 to 20, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • Alle Alkylreste oder -gruppen können geradkettig, verzweigtkettig und/oder cyclisch sein. Any alkyl group or groups may be linear, branched and / or cyclic.
  • Es ist bevorzugt, jeweils nur ein Trialkoxysilan der Formel (I) oder der Formel (II) und/oder ein Magnesiumalkoholat der Formel (III) einzusetzen. It is preferred in each case only a trialkoxysilane of the formula (I) or formula (II) and / or a magnesium alkoxide of the formula to employ (III). Trialkoxysilane der Formel (I) sind gegenüber denen der Formel (II) bevorzugt. Trialkoxysilanes of the formula (I) are compared with those of formula (II) are preferred.
  • Das oder die Trialkoxysilane der Formel (I) und/oder der Formel (II) und das oder die Magnesiumalkoholate der Formel (III) werden in einem geeigneten protischen oder aprotischen Lösungs- bzw. Suspensionsmittel vorgelegt, das vorzugsweise wasserfrei ist. The one or trialkoxysilanes of the formula (I) and / or formula (II) and the or the magnesium alcoholates of the formula (III) are placed in a suitable protic or aprotic solvent or suspending agent which is preferably anhydrous. Die anfängliche Abwesenheit von Wasser stellt sicher, dass die Umsetzung erst bei Vorliegen aller Ausgangsmaterialien mit guter Reproduzier barkeit in Gang gesetzt und damit vollständig kontrolliert bzw. gesteuert werden kann. The initial absence of water ensures that the reaction can be set only if all the raw materials with good reproducibility bility in motion and thus fully controlled. Besonders geeignet sind Alkohole, insbesondere alphatische Alkohole. Particularly suitable are alcohols, especially alpha tables alcohols. Es ist besonders günstig, Alkohole mit der Formel R 2 OH und/oder R 4 OH einzusetzen, worin R 2 die für das Silan der Formel (I) angegebene Bedeutung und R 4 die für das Magnesiumalkoholat der Formel (II) angegebene Bedeutung besitzen. It is particularly favorable to use R 2 OH and / or R 4 OH alcohols having the formula wherein R 2 of the silane of formula (I) for the magnesium alcoholate of the formula (II) are as defined and R 4 above. Als Beispiele seien Methanol und Ethanol genannt. As examples, methanol and ethanol may be mentioned. In diesen Fällen kann nämlich keine Umesterung der Silanverbindung/des Magnesiumsalkoholats als Nebenreaktion auftreten, die unter Umständen zu einer Verringerung der Reaktivität führen könnte. In these cases, transesterification of the silane compound / the Magnesiumsalkoholats can in fact occur as a side reaction that could potentially lead to a reduction in reactivity.
  • Insbesondere ist es günstig, das Lösungsmittel sowie die Reste R 2 und R 4 so zu wählen, dass das Lösungsmittel nach der Reaktion leicht vom Reaktionsprodukt getrennt werden kann. In particular, it is favorable, the solvent and the radicals R 2 and 4 to select R so that the solvent can be easily separated from the reaction product after the reaction. Werden als Silan der Formel (I) ein Triethoxysilan, als Magnesiumalkoholat der Formel (III) Magnesiumethanolat und als Lösungsmittel Ethanol gewählt, entstehen bei der Reaktion ausschließlich das Schichtsilikat als Reaktionsprodukt sowie das Lösungsmittel Ethanol. Are used as silane of the formula (I), a triethoxysilane, a magnesium alcoholate of the formula (III) and magnesium ethoxide selected as solvent ethanol, only the layer silicate as a reaction product and the solvent is ethanol formed in the reaction. Das Ethanol kann als Lösungsmittel oder zur Synthese von Magnesiumethanolat bzw. Triethoxysilan wiederverwendet werden. The ethanol can be reused as a solvent or for the synthesis of magnesium ethanolate or triethoxysilane. Es besteht eine hohe Atomökonomie. There is a high atom economy. Solche Reaktionen mit hoher Atomökonomie sind aus ökonomischen und ökologischen Gründen Reaktionen mit geringerer Atomökonomie (wie z. B. der Umsetzung von Magnesiumpropylat und Tributoxysilan, gelöst in Ethanol) vorzuziehen. Such reactions with high atom economy are for economic and ecological reasons, reactions with lower atom economy preferable (such as. For example, the reaction of magnesium propylate and tributoxysilane, dissolved in ethanol).
  • Die Menge an Trialkoxysilan und Magnesiumalkoholat wird so gewählt, dass das gewünschte Verhältnis von Magnesiumionen zu Siliciumionen entsteht, das, wie oben erwähnt, vorzugsweise etwa oder genau 3:4 beträgt. The amount of trialkoxysilane and magnesium alkoxide is chosen such that the desired ratio of magnesium ions to silicon ions is formed, which, as mentioned above, preferably about or exactly 3: 4. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass die Kationen der Ausgangsmaterialien vollständig oder im Wesentlichen vollständig in die Schichtsilikate eingebaut werden und keine oder im Wesentlichen keine silicium- oder magnesiumhaltigen Nebenprodukte entstehen. It can be assumed that the cations of the starting materials are completely or substantially completely incorporated in the layer silicates and no or substantially no silicon or magnesium-containing by-products.
  • Die Umsetzung der Ausgangsmaterialien wird durch die Zugabe von Wasser initiiert. The reaction of the starting materials is initiated by the addition of water. Das Wasser wird vorzugsweise in einer Menge zugesetzt, die gerade für die vollständige Hydrolyse des Magnesiumalkoholats ausreicht. The water is preferably added in an amount just sufficient for complete hydrolysis of the magnesium. Bevorzugt wird es langsam eingerührt. Preferably, it is slowly stirred. Durch diese Maßnahmen wachsen die Teilchen langsam und bleiben klein, und man erhält die gewünschte Schichtsilikat-Struktur. Through these measures, the particles grow slowly and stay small, to give the desired layer silicate structure. Eine schnelle Hydrolyse ist dagegen meist nachteilig, weil dann in vielen Fällen magnesiumfreie, sphärische SiO 2 - bzw. Siliconteilchen entstehen könnten. In contrast, a rapid hydrolysis is usually disadvantageous because then magnesium-free in many cases, spherical SiO 2 - or could arise silicone. Es ist dabei darauf zu achten, dass die Hydrolyse des Silans möglichst nicht schneller verläuft als die des Magnesiumalkoholats; It is important to ensure that the hydrolysis of the silane runs as possible no faster than the of the magnesium; vorzugsweise verläuft sie etwas langsamer. preferably it extends slightly slower. Aber auch die Hydrolyse des Magnesiumalkoholats sollte nicht zu schnell vonstatten gehen, weil sonst die Gefahr besteht, dass sich mehrschichtiger Brucit (Mg(OH) 2 ) bildet, bevor sich das hydrolysierte Silan anlagert. However, the hydrolysis of the magnesium should not go too fast vonstatten, because otherwise there is a risk that multi-layered brucite (Mg (OH) 2), before the hydrolyzed silane attaches.
  • Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass keine metallionenhaltigen Nebenprodukte entstehen, die nur schwer von der Oberfläche des hergestellten Schichtsilikats zu entfernen wären. The process is distinguished by the fact that no metal ion containing byproducts that would be difficult to remove from the surface of the layered silicate produced. Die hergestellten Schichtsilikate zeichnen sich ihrerseits durch hohe Reinheit aus. The layered silicates are distinguished in turn by a high purity. Sie enthalten weder Natrium- oder Magnesiumchlorid noch intermolekular gebundenes Magnesium, welches Polycarbonat verfärben oder zu dessen Depolymerisation führen könnte. They do not contain sodium or magnesium chloride nor intermolecular bound magnesium, which change color polycarbonate or could lead to the depolymerization. Polycarbonat, in das 3 Masse-% eines erfindungsgemäßen, hydrophoben Schichtsilikats mit einem organischen Rest R 1 eingerührt wurde, der diesem einen Brechungsindex nahe dem des Polycarbonats (1,59) verleiht, ist farblos und klar transparent. Polycarbonate, was stirred into the 3 mass% of a present invention, the hydrophobic layer silicate with an organic radical R 1, which gives this a refractive index close to that of the polycarbonate (1.59), is colorless and clear transparent.
  • Die erfindungsgemäßen, organisch modifizierten Schichtsilikate können als Füllstoff für alle Arten von transparenten Polymeren verwendet werden, insbesondere für Polycarbonat und PMMA. The layer silicates according to the invention, organically modified can be used as a filler for all types of transparent polymers, in particular polycarbonate and PMMA. Auf diese Weise hergestellter Polycarbonat-Organoschichtsilikat-Nanokomposit kann z. In this way produced polycarbonate Organoschichtsilikat nanocomposite z can. B. für Abschluss-Scheiben eines Scheinwerfers oder im Bereich der Auto-(Seiten-)Verscheibung verwendet werden, um so die bislang übliche, aufwändige und ökologisch bedenkliche Lackierung zur Verringerung der Kerbempfindlichkeit von Polycarbonat zu vermeiden bzw. Glas zu ersetzen. B. for a headlamp cover lenses or in the car (side) may be used glazing, so as to avoid the hitherto conventional, time-consuming and environmentally unsound paint for reducing the notch sensitivity of polycarbonate or replace glass.
  • Beispiel: Example:
  • 1,99 g fein pulverisiertes Magnesiumethanolat wird unter Feuchtigkeitsausschluss zu einer Mischung aus 5,6 ml Trieethoxyphenylsilan und 60 ml absolutem Ethanol gegeben. 1.99 g of finely powdered magnesium ethoxide is added under exclusion of moisture to a mixture of 5.6 ml Trieethoxyphenylsilan and 60 ml of absolute ethanol. Man rührt die Mischung 5 Stunden bei Raumtemperatur. The mixture is stirred 5 hours at room temperature. Dann werden 0,67 ml destilliertes Wasser hinzugefügt, und die Reaktionsmischung wird 24 Stunden bei Raumtemperatur unter Feuchtigkeitsausschluss gerührt. Then 0.67 ml of distilled water are added and the reaction mixture is stirred for 24 hours at room temperature under exclusion of moisture. Der entstandene Niederschlag wird abzentrifugiert und mit absoluten Ethanol gewaschen und zuletzt getrocknet. The resulting precipitate is centrifuged and washed with absolute ethanol and finally dried. Er besteht aus Teilchen mit einem Durchmesser D(n, 50) von etwa 80 nm. Der Brechungsindex der Teilchen beträgt 1.52. It consists of particles with a diameter D (n, 50) of about 80 nm. The refractive index of the particles is 1:52. Der Brechungsindex von Polycarbonat beträgt 1,59. The refractive index of polycarbonate is 1.59.
  • Ein Polycarbonat (PC 2600 der Firma Bayer) wurde mit 3 Massen-% des gemäß Beispiel hergestellten Schichtsilikats zusammengegeben und unter Schutzgasatmosphäre auf 300°C aufgeheizt. A polycarbonate (PC 2600 from Bayer) was combined with 3% by mass of the layered silicate prepared according to Example and heated under a protective gas atmosphere at 300 ° C. Nach Aufschmelzen des Polycarbonats wurden die beiden Komponenten innig vermischt. After melting the polycarbonate, the two components were mixed intimately. Aus der Schmelze wurden Proben gegossen. From the melt samples were cast. Die Transmission einer Polycarbonatprobe, die mit dem erfindungsgemäßen Schichtsilikat gefüllt ist, ist in The transmission of a polycarbonate sample is filled with the inventive layered silicate, is in 1 1 als Kurve 1 dargestellt. represented as a curve. 1 Zum Vergleich wurde dasselbe Polycarbonat mit derselben Menge an Schichtsilikat unter denselben Herstellungsbedingungen befüllt, wobei dieses Schichtsilikat jedoch nach dem oben beschriebenen Verfahren von For comparison, the same polycarbonate was filled with the same amount of layered silicate under the same manufacturing conditions, said phyllosilicate, however, according to the method described above from hergestellt worden war. had been prepared. Die Transmission einer solchen Vergleichsprobe ist in Kurve 2 dargestellt. The transmission of such a comparison sample is shown in curve. 2 Man erkennt, dass die Transparenz im Wellenlängenbereich zwischen ca. 500 und 1700 nm bei der erfindungsgemäß hergestellten Probe zwischen Werten von 70 bis fast 80% liegt, während sie bei der Vergleichsprobe nicht einmal 40% erreicht. It can be seen that the transparency in the wavelength range between about 500 and 1700 nm in the sample according to the invention between values ​​of 70 is almost 80% whereas they do not even achieved in the comparative sample 40%.
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Claims (11)

  1. Teilchenförmiges, organisch modifiziertes Schichtsilikat, umfassend ausschließlich Magnesium- und Siliciumkationen als (Halb)Metallkationen sowie organische Reste auf seiner Oberfläche, dadurch gekennzeichnet , dass es aus Teilchen mit einem Durchmesser von D(n, 50) von bis zu 900 nm besteht. Particulate, organically modified layered silicate comprising only magnesium and silicon cations wherein on its surface, as a (semi) metal cations, and organic residues, that it consists of particles having a diameter from D (n, 50) of up to 900 nm.
  2. Teilchenförmiges Schichtsilikat nach Anspruch 1, das frei von intermolekular gebundenem Magnesium ist. Particulate phyllosilicate compound according to claim 1, which is free of intermolecular bonded magnesium.
  3. Teilchenförmiges Schichtsilikat nach Anspruch 1 oder 2, worin die organischen Reste gleich oder verschieden sind und mit R 1 oder (R 5 ) 3 Si[-O-Si(R 5 ) 2 ] n -O definiert werden können, wobei diese Reste die folgende Bedeutung besitzen: R 1 ist unsubstituiertes oder substituiertes Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylen, Arylalkyl, Alkylaryl, Alkylarylen, Alkenylaryl, Arylalkenyl oder Arylenalkyl, dessen Kohlenstoffkette und/oder -cyclus einfach oder mehrfach durch O, S, NH, NR 3 , C(O), C(O)O, C(S)O, C(O)S, C(O)NH, C(S)NH, C(O)NR 3 , C(O)NHC(O), NHC(O)NH, -OC(O)O-, OC(O)NH-, -, SO x mit x = 1, 2, 3, 4, PO x mit x = 1, 2, 3, 4 oder -N=N- unterbrochen sein oder -C≡C- oder weitere -HC=CH-Gruppen enthalten kann, R 5 kann dann, wenn es mehrfach im Rest (R 5 ) 3 Si[-O-Si(R 5 ) 2 ] n -O vorhanden ist, gleich oder verschieden sein und ist ausgewählt unter unsubstituierten oder substituierten Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Arylen-, Arylalkyl-, Alkylaryl-, Alkylarylen-Alkenylaryl-, Arylalkenyl- oder Aryl Particulate phyllosilicate compound according to claim 1 or 2, wherein the organic radicals are the same or different, and n -O may be defined with R 1 or (R 5) 3 Si [-O-Si (R 5) 2], where these radicals the following have meanings: R 1 is unsubstituted or substituted alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene, alkenylaryl, arylalkenyl or arylenealkyl, whose carbon chain and / or -cyclus one or more times by O, S, NH, NR 3, C (O), C (O) O, C (S) O, C (O) S, C (O) NH, C (S) NH, C (O) NR 3, C (O) NHC (O), NHC (O) NH, OC (O) O-, OC (O) NH-, -, SO x with x = 1, 2, 3, 4, PO x with x = 1, 2, 3, 4, or - N = N- be interrupted or may include -C≡C- or more -HC = CH- groups, R 5 may then, if there are more times in the remaining (R 5) 3 Si [-O-Si (R 5) 2] n -O is present, be the same or different and is selected from unsubstituted or substituted alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene alkenylaryl, arylalkenyl or aryl enalkylgruppen, deren Kohlenstoffketten und/oder -cyclen einfach oder mehrfach durch O, S, NH, NR 3 , C(O), C(O)O, C(S)O, C(O)S, C(O)NH, C(S)NH, C(O)NR 3 , C(O)NHC(O), NHC(O)NH, -OC(O)O-, OC(O)NH-, SO x mit x = 1, 2, 3, 4, PO x mit x = 1, 2, 3, 4 oder -N=N unterbrochen sein oder -C≡C- oder weitere -HC=CH-Gruppen enthalten können, wobei R 3 ein unsubstituiertes oder substituiertes Alkyl, Aryl oder Alkylaryl oder Arylalkyl und n 0 oder eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 ist. enalkylgruppen whose carbon chains and / or single or multiple cyclen by O, S, NH, NR 3, C (O), C (O) O, C (S) O, C (O) S, C (O) NH , C (S) NH, C (O) NR 3, C (O) NHC (O), NHC (O) NH, OC (O) O-, OC (O) NH-, SO x with x = 1 , 2, 3, 4, PO x, where x = 1, 2, 3, 4 or -N = N may be interrupted or contain -C≡C- or more -HC = CH-groups, wherein R 3 is an unsubstituted or substituted alkyl, aryl or alkylaryl or arylalkyl, and n is 0 or an integer of 1 to 20
  4. Teilchenförmiges Schichtsilikat nach Anspruch 3, worin die Reste R 1 und/oder R 5 mit SH, OH, NH 2 , C(O)OH, C(O)NH 2 , Epoxy oder (Meth)acryloxy, Methacrylamido und/oder Halogen substituiertes Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylen, Arylalkyl, Alkylaryl, Alkylarylen, Alkenylaryl, Arylalkenyl oder Arylenalkyl sind. Particulate phyllosilicate compound according to claim 3, wherein the radicals R 1 and / or R 5 SH, OH, NH 2, C (O) OH, C (O) NH 2, epoxy or (meth) acryloxy, methacrylamido and / or halogen-substituted alkyl, alkenyl, aryl, arylene, arylalkyl, alkylaryl, alkylarylene, alkenylaryl, arylalkenyl or arylenealkyl are.
  5. Teilchenförmiges Schichtsilikat nach Anspruch 3, worin R 1 und/oder R 5 ausgewählt sind unter Phenyl, substituiertem Phenyl, halogeniertem, insbesondere fluoriertem Alkyl und halogeniertem, insbesondere fluoriertem Alkylen, wobei die Alkyl- bzw. Alkylengruppe stärker bevorzugt 1 bzw. 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist. Particulate phyllosilicate compound according to claim 3, wherein R 1 and / or R 5 are selected from phenyl, substituted phenyl, halogenated, in particular fluorinated alkyl and halogenated, in particular fluorinated alkylene, wherein the alkyl or alkylene group more preferably 1 or 2 to 4 carbon atoms having.
  6. Teilchenförmiges Schichtsilikat, umfassend ausschließlich Magnesium- und Siliciumkationen als (Halb)Metallkationen sowie organische Reste R 1 und/oder (R 5 ) 3 Si[-O-Si(R 5 ) 2 ] n -O auf seiner Oberfläche, erhalten durch Umsetzen einer siliciumorganischen Komponente, bestehend aus einem oder mehreren Trialkoxysilanen, ausgewählt unter solchen mit der Formel (I) Particulate phyllosilicate comprising only magnesium and silicon cations (semi) metal cations and organic radicals R 1 and / or (R 5) 3 Si [-O-Si (R 5) 2] n -O on its surface, obtained by reacting a organosilicon component consisting of one or more trialkoxysilanes selected from those having the formula (I) R 1 Si(OR 2 ) 3 (I) R 1 Si (OR 2) 3 (I) und solchen mit der Formel (II) and those having the formula (II) (R 5 ) 3 Si[-O-Si(R 5 ) 2 ] n -O-Si(OR 2 ) 3 (II) (R 5) 3 Si [-O-Si (R 5) 2] n -O-Si (OR 2) 3 (II) worin R 1 und R 5 wie in einem der Ansprüche 3 bis 5 definiert ist und R 2 gleich oder verschieden ist und gegebenenfalls durch O, S, NH oder NR 3 unterbrochenes Alkyl bedeutet, worin R 3 wie in Anspruch 3 definiert ist, mit einer magnesiumorganischen Komponente, bestehend aus einem oder mehreren Magnesiumalkoholaten der Formel (III): wherein R 1 and R 5 is as defined in any one of claims 3 to 5 and R 2 is the same or different and is optionally substituted by O, S, NH or NR 3 interrupted alkyl wherein R is as defined in claim 3 3, with a organomagnesium component consisting of one or more of magnesium alcoholates of the formula (III): Mg(OR 4 ) 2 (III) Mg (OR 4) 2 (III) worin R 4 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylgruppe ist, deren Kohlenstoffkette bzw. -cyclus gegebenenfalls durch O, S, NH oder NR 3 unterbrochen sein kann, wobei R 3 die oben in Anspruch 3 angegebene Bedeutung besitzt. wherein R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl, aryl or arylalkyl group, or -cyclus may be optionally interrupted by O, S, NH or NR 3 whose carbon chain, wherein R 3 has the meaning indicated above in claim. 3
  7. Teilchenförmiges Schichtsilikat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung der siliciumorganischen Komponente mit der magnesiumorganischen Komponente in einem Lösungsmittel in Gegenwart von im Wesentlichen genau derjenigen Menge an Wasser erfolgt, die benötigt wird, um die magnesiumorganische Komponente vollständig zu hydrolysieren. Particulate phyllosilicate compound according to claim 6, characterized in that the reaction of the organosilicon component with the organomagnesium component in a solvent in the presence of substantially takes place precisely that amount of water required to hydrolyze the organomagnesium component completely.
  8. Teilchenförmiges Schichtsilikat nach Anspruch 7, worin das Lösungsmittel ein Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, ist. Particulate phyllosilicate compound according to claim 7, wherein the solvent is an alcohol, preferably methanol or ethanol.
  9. Verfahren zum Herstellen eines teilchenförmigen, organisch modifizierten Schichtsilikats, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer siliciumorganischen Komponente, bestehend aus einem oder mehreren Trialkoxysilanen, ausgewählt unter solchen mit der Formel (I) A method for producing a particulate, organically modified layered silicate, comprising the steps of: - providing an organosilicon component consisting of one or more trialkoxysilanes selected from those having the formula (I) R 1 Si(OR 2 ) 3 (I) R 1 Si (OR 2) 3 (I) und solche mit der Formel (II) and those having the formula (II) (R 5 ) 3 Si[-O-Si(R 5 ) 2 ] n -O-Si(OR 2 ) 3 (II) (R 5) 3 Si [-O-Si (R 5) 2] n -O-Si (OR 2) 3 (II) worin R 1 und R 5 wie in einem der Ansprüche 3 bis 5 definiert ist und R 2 gleich oder verschieden ist und gegebenenfalls durch O, S, NH oder NR 3 unterbrochenes Alkyl bedeutet, worin R 3 wie in Anspruch 3 definiert ist, sowie einer magnesiumorganischen Komponente, bestehend aus einem oder mehreren Magnesiumalkoholaten der Formel (III): wherein R 1 and R 5 is as defined in any one of claims 3 to 5 and R 2 is the same or different and is optionally substituted by O, S, NH or NR 3 interrupted alkyl, wherein R 3 is as defined in claim 3, and a organomagnesium component consisting of one or more of magnesium alcoholates of the formula (III): Mg(OR 4 ) 2 (III) Mg (OR 4) 2 (III) worin R 4 eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylgruppe ist, deren Kohlenstoffkette bzw. -cyclus gegebenenfalls durch O, S, NH oder NR 3 unterbrochen sein kann, wobei R 3 die oben angegebene Bedeutung besitzt, in einem wasserfreien Lösungsmittel, und – Zugeben von Wasser in nicht mehr als einer Menge, die die vollständige Hydrolyse des oder der Megnesiumalkoholate(s) der Formel (III) erlaubt. wherein R 4 is an unsubstituted or substituted alkyl, aryl or arylalkyl group whose carbon chain may be interrupted or -cyclus optionally replaced by O, S, NH or NR 3, wherein R 3 has the meaning indicated above, in an anhydrous solvent, and - adding water in not more than an amount which allows for the complete hydrolysis of the or Megnesiumalkoholate (s) of formula (III).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, worin das Lösungsmittel ein Alkohol oder eine Alkoholmischung mit der Formel R 2 OH und/oder R 4 OH ist, wobei R 2 und R 4 die angegebene Bedeutung besitzen. The method of claim 9, wherein the solvent 2 OH and / or R is an alcohol or an alcohol mixture of formula R 4 OH, wherein R 2 and R 4 have the meaning given.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, worin R 2 gleich R 4 ist und Methyl oder Ethyl bedeutet. Process means according to claim 10, wherein R 2 is equal to R 4 and is methyl or ethyl.
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