DE102008054671A1 - Thermal crosslinking of organopolysiloxane compound present on a substrate with aldehyde reagent - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Vernetzung von Organopolysiloxanverbindung (S), die mindestens eine Gruppe der allgemeinen Formel (1) -R-NHR aufweist, mit Aldehydreagens (A) der allgemeinen Formel (2) O=CH-R bei dem in einem ersten Schritt mit Organopolysiloxanverbindung (S) und Aldehydreagens (A) eine Flüssigkeit (F) hergestellt wird, in einem zweiten Schritt die Flüssigkeit (F) auf ein Substrat augetragen wird und in einem dritten Schritt das Substrat erwärmt wird, wobei R, Rund Rdie in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen aufweisen, und das Substrat, enthaltend die durch das Verfahren mit Aldehydreagens (A) vernetzte Organopolysiloxanverbindung (S).The invention relates to a method for crosslinking organopolysiloxane compound (S) having at least one group of the general formula (1) -R-NHR, with aldehyde reagent (A) of the general formula (2) O = CH-R in which in one first step with organopolysiloxane compound (S) and aldehyde reagent (A) a liquid (F) is prepared, in a second step the liquid (F) is applied to a substrate and in a third step the substrate is heated, wherein R, R is R in Claim 1 have given meanings, and the substrate containing the organopolysiloxane compound (S) crosslinked by the process with aldehyde reagent (A).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Vernetzung von auf einem Substrat vorliegender Organopolysiloxanverbindung, welche Aminogruppen aufweisen, mit Aldehydreagens.The The present invention relates to a thermal crosslinking process of organopolysiloxane compound present on a substrate, which have amino groups, with aldehyde reagent.
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 kinds Materials and fibers used. In their range of properties Silicone or silicone-containing formulations are purely organic Films, coatings and coatings in many Consider matters. This is how the use of silicone products leads to a vast extent not otherwise available but usually desirable properties such as Flow behavior, gas permeability, abrasion resistance, Hydrophobicity, smoothness, feel or shine of the 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 big problem of all coatings, but especially Of limited in their chemistry silicone coatings, that is often lack of adhesion to the respective treated substrate (so-called. Permanence of the coating). This causes the Coating either can be easily removed mechanically, about by rubbing or rubbing, or by chemical stress, for example, contact with various solvents and / or exposure certain pH environments (as occur, for example, in washing processes), can solve again from the substrate.
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, consists of the individual silicone polymer chains with each other as well as to crosslink with the substrate to be treated and in this way the mechanical and chemical resistance and thus increasing 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 Crosslinking and binding to the substrate can both by non-covalent interactions and by covalent bonds 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. Die Herstellung und Verwendung
solcher thermoplasischen Siliconelastomere sind unter anderem in
Ein
anderer nicht kovalenter Vernetzungsmechanismus beruht auf Säure-Base-Wechselwirkungen zwischen
Lewis-basischen/Lewisaciden Gruppen des Siliconpolymers mit Lewis-aciden/Lewisbasischen 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 Lewisaciden 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 generated permanence only is temporary and inadequate and the coating both mechanically and chemically easily removed can.
Erheblich bessere Permanenzen erzielt man dann, wenn die Fixierung von Polymer und Substrat oder 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 through the Forming covalent bonds occurs.
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, in that the Silicone polymers already in the production by use of z. B. trifunctional building blocks are crosslinked. The polymers thus obtained However, they are characterized in their processing properties (eg. Melt viscosities, ductility, solubility in an application aid) adversely affected. Also Fixation to the substrate is usually no longer possible. Subsequent fixation / crosslinking following a successful application is therefore always more useful.
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 Alkoxysilylgruppen-haltigen Siliconpolymere
sind beispielsweise in
In der Papier- und Folienbeschichtung haben sich industriell zwei Systeme etabliert, die auf thermisch härtbaren Vernetzungsmechanismen beruhen.In The paper and foil coating have two systems industrially established on thermally curable crosslinking mechanisms based.
Die historisch bevorzugte Form basiert mechanistisch auf einer Kondensationsvernetzung. Diese Vernetzungsart erfolgt durch Reaktion von SiOH-Gruppen entsprechender Siliconpolymere, die mit SiH-haltigen Vernetzern unter Wasserstoffentwicklung, in der Regel Zinn-katalysiert, vernetzt werden.The historically preferred form is mechanistically based on condensation crosslinking. This type of crosslinking is carried out by reaction of SiOH groups correspondingly Silicone polymers which react with SiH-containing crosslinkers with evolution of hydrogen, usually tin-catalyzed, crosslinked.
Nachteilig bei diesen Systemen ist neben der unerwünschten Bildung von Wasserstoff die langsame Reaktionszeit, so daß üblicherweise beim Aufrollen der beschichteten Waren die Siliconsysteme noch nicht ausgehärtet sind, was beispielsweise zu einem Rückseitenübertrag des Silikons führt kann. Dieser wiederum hat aufgrund von Folgeprozessen eine schlechte Bedruckbarkeit zur Folge.adversely in these systems is in addition to the unwanted formation of hydrogen the slow reaction time, so that usually when rolling up the coated goods, the silicone systems have not yet hardened are what, for example, to a back transfer of the silicone can lead. This in turn has due to Subsequent processes result in poor printability.
Vor
allem aufgrund dessen haben sich in den letzten Jahren Systeme durchgesetzt,
die mittels einer Edelmetal-katalysierten Hydrosilylierungsreaktion
vernetzen. Dabei werden alkylenfunktionalisierte Siliconpolymere
eingesetzt, die mittels Edelmetall (üblicherweise Platin)
mit einem SiH-haltigen Vernetzer ohne Nebenproduktbildung vulkanisieren.
Die Reaktion führt in Sekundenfrist zu einem nach industriellem
Maßstab sehr gut ausgehärtetem Material. Exemplarisch
sei hier auf die Schrift
Alle verwendeten Beschichtungssysteme sind mehrkomponentig, bestehend im Minimum aus einem Siliconpolymer, einem Vernetzer und einem Katalysator. Bei Edelmetall-katalysierten Systemen wird auch noch ein Inhibitor benötigt, der eine akzeptable Verarbeitungszeit generiert. Vor allem die Balance der Inhibierung bei Raumtemperatur mit gleichzeitig hoher Reaktivität bei erhöhter Temperatur lässt derartige Systeme generell nachteilig erscheinen.All coating systems used are multi-component, consisting in the minimum of a silicone polymer, a crosslinker and a catalyst. In noble metal-catalyzed systems also becomes an inhibitor needed, which generates an acceptable processing time. Above all, the balance of inhibition at room temperature with simultaneous high reactivity at elevated temperature Such systems generally appear disadvantageous.
Die Systeme können lösungsmittelbasiert, lösungsmittelfrei oder wasserbasierend sein. Aufgrund der verbesserten umwelt- und sicherheitsrelevanten Verarbeitung sind lösungsmittelfreie Systeme zu bevorzugen. Wasserbasierende Systeme sind alternativlos bei der Direktsilikonisierung während der Papierherstellung, da der wässrige Herstellprozeß ein analoges wasserbasierendes Silikonsystem bedingt. Industriell werden Emulsionen verwendet.The Systems can be solvent-based, solvent-free or be water-based. Due to the improved environmental and safety-related processing are solvent-free Prefer systems. Water-based systems are without alternative in direct siliconization during papermaking, since the aqueous production process is an analogous water-based Silicone system conditionally. Industrial emulsions are used.
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, welche bekanntermaßen sehr stark
sind und nur unter extremen physikalischen oder chemischen Belastungen wieder
gebrochen werden. Diesen Effekt macht sich beispielsweise
Zwar
lassen sich N-Methylol-Gruppen prinzipiell durch Umsetzung von Aminen-Einheiten
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 unmittelbar 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 both documents, the product is already high polymer after implementation. It is thus no longer a reactive form, as it is the monoaddition product of a formaldehyde molecule to an amine, and thus stands for subsequent reactions on substrates or post-crosslinking Reakti no longer available to one another.
Im Gegensatz dazu sind stabilisierte Silicon-Emulsionen oder stabilisierte Silicon-Lösungen, die N-methylolierte Struktureinheiten beinhalten, grundsätzlich zu einer Nachvernetzung im oben beschriebenen Sinne befähigt.in the In contrast, stabilized silicone emulsions or stabilized Silicon solutions, the N-methylolated structural units include, in principle, a post-crosslinking in the above capable of being described.
So
beschreibt
Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Vernetzung von Organopolysiloxanverbindung
(S), die mindestens eine Gruppe der allgemeinen Formel (1)
R1 ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte
-(CO)-, -O-, -S- oder -NR7-Gruppen unterbrochen
und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R2 ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 20 C-Atomen, eine -(CO)-OR4-Gruppe
oder eine -(CO)-NR5R6-Gruppe
ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-,
-O-, -S- oder -NR7-Gruppen unterbrochen
und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R3 ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht
benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR8-Gruppen
unterbrochen und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R4 ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20
C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-,
-O-, -S- oder -NR7-Gruppen unterbrochen
und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R5 ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht
benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR7-Gruppen
unterbrochen und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann sowie
mit R6 kovalent verbunden sein kann;
R6 ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht
benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR7-Gruppen
unterbrochen und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann sowie
mit R5 kovalent verbunden sein kann;
R7 ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20
C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-,
-O-, -S- oder -NR8-Gruppen unterbrochen
und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann; und
R8 ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20
C-Atomen ist;
mit der Maßgabe, daß entweder
R2 ein Wasserstoffatom ist oder mindestens
einer der Reste R1 oder R2 in
direkter Nachbarschaft zu ihrem gemeinsam gebundenen Stickstoffatom
eine -(C=O)-Gruppe trägt.The invention provides a process for crosslinking organopolysiloxane compound (S) which contains at least one group of the general formula (1)
R 1 is a divalent hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain may be interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 7 groups and substituted with -CN or -halogen ;
R 2 is a hydrogen atom, a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, a - (CO) -OR 4 group or a - (CO) -NR 5 R 6 group, the carbon chain being denoted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 7 groups may be interrupted and substituted with -CN or -halogen;
R 3 is a hydrogen atom, a hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, wherein the carbon chain is interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 8 - groups and substituted with -CN or -halogen can be;
R 4 is a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain may be interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 7 groups and may be substituted by -CN or -halogen;
R 5 is a hydrogen atom, a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 7 groups and substituted with -CN or -halogen may be covalently linked to R 6 ;
R 6 is a hydrogen atom, a hydrocarbon radical having 1 to 20 C-atoms, wherein the carbon chain interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 7 groups and substituted with -CN or -halogen may be covalently linked to R 5 ;
R 7 is a hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, wherein the carbon chain may be interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 8 - groups and may be substituted by -CN or -halogen; and
R 8 is a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms;
with the proviso that either R 2 is a hydrogen atom or at least one of R 1 or R 2 in the direct vicinity of their shared nitrogen atom carries a - (C = O) group.
Das Verfahren erlaubt eine einfache und schnelle Vernetzung auf dem Substrat, ohne die Verwendung eines Edelmetallkatalysators.The Method allows easy and fast networking on the Substrate, without the use of a noble metal catalyst.
Das Verfahren eignet sich sowohl für die Imprägnierung als auch für die Beschichtung mit Organopolysiloxanverbindung (S).The Method is suitable for both impregnation as well as for the coating with organopolysiloxane compound (S).
Die Organopolysiloxanverbindung (S) kann bereits teilweise mit dem Aldehydreagens (A) in der Flüssigkeit (F) reagieren, jedoch erfolgt die Vernetzungsreaktion auf dem beschichteten oder imprägnierten Substrat.The Organopolysiloxane compound (S) may already partially react with the aldehyde reagent (A) react in the liquid (F), but the Crosslinking reaction on the coated or impregnated Substrate.
Als Aldehydreagenzien (A) einsetzbar sind z. B. monomere Formen des Formaldehyds, wie beispielsweise Formaldehydgas sowie wäßrige oder organische Lösungen von Aldehyden, ebenso wie Formaldehyd in kondensierter Form wie beispielsweise als Paraformaldehyd, Trioxan, oder andere Aldehydkondensate. Der Aldehyd kann jedoch auch in latenter Form vorliegen und erst in-situ bei der thermischen Vernetzung im dritten Schritt freigesetzt werden. Dafür bieten sich alle Aldehyd-freisetzenden Agentien an.As aldehyde reagents (A) can be used, for. B. monomeric forms of formaldehyde, such as example, formaldehyde gas and aqueous or organic solutions of aldehydes, as well as formaldehyde in condensed form such as paraformaldehyde, trioxane, or other aldehyde condensates. However, the aldehyde can also be present in latent form and released in situ in the thermal crosslinking in the third step. All aldehyde-releasing agents are suitable for this purpose.
Ebenfalls kann ein Aldehydderivat wie beispielsweise Glyoxal eingesetzt werden.Also For example, an aldehyde derivative such as glyoxal can be used.
Bevorzugt handelt es sich bei R3 um ein Wasserstoffatom oder um Alkyl- oder Arylreste mit jeweils 1 bis 10 C-Atomen, besonders bevorzugt um einen Methylrest oder ein Wasserstoffatom.R 3 is preferably a hydrogen atom or alkyl or aryl radicals each having 1 to 10 C atoms, more preferably a methyl radical or a hydrogen atom.
Vorzugsweise handelt es sich bei R1 um einen zweiwertigen Alkyl-, Cycloalkyl- Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest, insbesondere Alkylrest mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt um -CH2- und -(CH2)3-.R 1 is preferably a divalent alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical, in particular alkyl radical having in each case 1 to 6 C atoms, more preferably -CH 2 - and - (CH 2 ) 3 -.
Bevorzugt handelt es sich bei R2 um ein Wasserstoffatom oder um einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen, eine -(CO)-OR4-Gruppe oder eine -(CO)-NR5R6-Gruppe, besonders bevorzugt um das Wasserstoffatom.R 2 is preferably a hydrogen atom or an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms, a - (CO) -OR 4 group or a - (CO) -NR 5 R 6 group, particularly preferably around the hydrogen atom.
Bevorzugt handelt es sich bei R4 um einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest, insbesondere Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt um den Methylrest.R 4 is preferably an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical, in particular alkyl radical having 1 to 6 C atoms, particularly preferably the methyl radical.
Bevorzugt handelt es sich bei R5 und/oder R6 um Wasserstoffatome oder Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylreste, insbesondere Alkylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt um das Wasserstoffatom.R 5 and / or R 6 are preferably hydrogen atoms or alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radicals, in particular alkyl radicals each having 1 to 6 C atoms, more preferably the hydrogen atom.
Bevorzugt handelt es sich bei R7 um Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylreste, insbesondere Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt um den Methylrest.R 7 is preferably an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical, in particular an alkyl radical having 1 to 6 C atoms, particularly preferably the methyl radical.
R8 ist vorzugsweise Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylrest, insbesondere ein Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt ein Methylrest.R 8 is preferably alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radical, in particular an alkyl radical having 1 to 6 C atoms, particularly preferably a methyl radical.
Die
eingesetzte Organopolysiloxanverbindung (S) enthält vorzugsweise
Einheiten der allgemeinen Formel (3)
R9 ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20
C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-,
-O-, -S- oder -NR7-Gruppen unterbrochen
und gegebenenfalls mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R7 die vorstehenden Bedeutungen aufweist,
a
0, 1, 2 oder 3 ist,
b 0, 1, 2 oder 3 ist und
A eine Gruppe
der allgemeinen Formel (1) bedeutet,
mit der Maßgabe,
daß die Summe a + b kleiner oder gleich 3 ist und die Organopolysiloxanverbindung
(S) mindestens eine Einheit der allgemeinen Formel (3) mit b verschieden
Null aufweist.The organopolysiloxane compound (S) used preferably contains units of the general formula (3)
R 9 is a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain may be interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 7 groups and may optionally be substituted by -CN or -halogen ;
R 7 has the above meanings,
a is 0, 1, 2 or 3,
b is 0, 1, 2 or 3 and
A represents a group of the general formula (1),
with the proviso that the sum a + b is less than or equal to 3 and the organopolysiloxane compound (S) has at least one unit of the general formula (3) with b different zero.
Bevorzugt handelt es sich bei R9 um Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Arylalkylreste, vorzugsweise Alkyl- oder Arylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt um den Methyl-, Ethyl-, Vinyl- oder Phenylrest.R 9 is preferably alkyl, cycloalkyl, alkenyl, aryl or arylalkyl radicals, preferably alkyl or aryl radicals each having 1 to 6 C atoms, more preferably the methyl, ethyl, vinyl or phenyl radical ,
a ist bevorzugt 2 oder 1 und b ist bevorzugt 0 oder 1.a is preferably 2 or 1 and b is preferably 0 or 1.
Halogenreste sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Fluor, Chlor, Brom.halogen radicals are in the context of the present invention preferably fluorine, chlorine, Bromine.
Die Organopolysiloxanverbindung (S) umfasst sowohl polymere, oligomere wie auch dimere Organopolysiloxanverbindungen.The Organopolysiloxane compound (S) includes both polymeric, oligomeric as well as dimeric organopolysiloxane compounds.
Die Viskosität der Organopolysiloxanverbindungen (S) beträgt bevorzugt mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 100 mPa·s und bevorzugt höchstens 5000, besonders bevorzugt höchstens 1500 mPa·s, jeweils bei 25°C.The Viscosity of the organopolysiloxane (S) is preferably at least 50, more preferably at least 100 mPa · s and preferably at most 5000, more preferably at most 1500 mPa · s, each at 25 ° C.
Bei den eingesetzten Organopolysiloxanverbindungen (S) handelt es sich bevorzugt um im Wesentlichen lineare Polysiloxane mit endständigen und/oder seitenständigen einwertigen Resten A und/oder kettenständigen zweiwertigen Resten A, wobei A die obengenannte Bedeutung hat. Bei den im Wesentlichen linearen Polysiloxanen sind vorzugsweise höchstens 5%, insbesondere höchstens 1% der Siloxaneinheiten Verzweigungseinheiten.at the organopolysiloxane compounds (S) used are preferably to terminally linear polysiloxanes and / or pendant monovalent radicals A and / or chain divalent radicals A, where A is the abovementioned Meaning has. For the substantially linear polysiloxanes preferably at most 5%, in particular at most 1% of the siloxane units branching units.
Besonders
bevorzugt handelt es sich bei den aufweisenden Organopolysiloxanverbindungen
(S) um solche der allgemeinen Formel (4)
A
und R9 die oben dafür angegebenen
Bedeutungen haben;
e 0 oder 1 bedeutet;
m gleich 0 oder
eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist;
n gleich 0 oder eine ganze
Zahl von 1 bis 200 ist und
m + n gleich 0 oder eine ganze Zahl
von 1 bis 400 ist;
mit der Maßgabe, daß pro
Molekül mindestens ein Rest A anwesend ist.The organopolysiloxane compounds (S) exhibiting particular preference are those of the general formula (4)
A and R 9 have the meanings given above;
e is 0 or 1;
m is 0 or an integer of 1 to 200;
n is 0 or an integer from 1 to 200 and
m + n is 0 or an integer of 1 to 400;
with the proviso that at least one radical A is present per molecule.
Vorzugsweise sind in der allgemeinen Formel (4) die einzelnen Einheiten (SiR9 2O)m und (SiAR9O)n im Molekül statistisch verteilt.Preferably, in the general formula (4), the individual units (SiR 9 2 O) m and (SiAR 9 O) n are randomly distributed in the molecule.
m + n ist bevorzugt mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 8 und bevorzugt höchstens 500, besonders bevorzugt höchstens 250.m + n is preferably at least 5, more preferably at least 8 and preferably at most 500, more preferably at most 250th
Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Gruppen A:R9 mindestens 1:10000, insbesondere mindestens 1:1000 und vorzugsweise höchstens 1:5 insbesondere höchstens 1:30.The ratio of the groups A: R 9 is preferably at least 1: 10,000, in particular at least 1: 1000 and preferably at most 1: 5, in particular at most 1:30.
Durch die Vernetzung der Organopolysiloxanverbindung (S) mit dem Aldehydreagens (A) werden Vernetzungseinheiten der allgemeinen Formel -R1-NR2-CHR3-NR2-R1- erhalten.Crosslinking of the organopolysiloxane compound (S) with the aldehyde reagent (A) gives crosslinking units of the general formula -R 1 -NR 2 -CHR 3 -NR 2 -R 1 -.
Abhängig von der Geschwindigkeit der Vernetzungsreaktion, im Wesentlichen bedingt durch die Reaktivität der Organopolysiloxanverbindung (S), kann es auch vorteilhaft sein, dass Flüssigkeit (F) einen Katalysator für die Vernetzungsreaktion enthält. Als Katalysator eignen sich prinzipiell alle Lewis- und Brönstedt-Säuren. Diese können dem Silicon direkt beigemischt werden oder als separate Komponente appliziert werden.Dependent from the speed of the crosslinking reaction, essentially due to the reactivity of the organopolysiloxane compound (S), it may also be advantageous that liquid (F) contains a catalyst for the crosslinking reaction. In principle, all Lewis and Bronsted acids are suitable as catalyst. These can be added directly to the silicone or be applied as a separate component.
Wenn die Flüssigkeit (F) eine Lösung von Aldehydreagens (A) in Organopolysiloxanverbindung (S) ist, wird vorzugsweise bei deren Herstellung ein Lösungsvermittler zugesetzt, der gegenüber Organopolysiloxanverbindung (S) und Aldehydreagens (A) inert ist. Als Lösungsvermittler bevorzugt sind hierbei Etter, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ketone, wie Aceton und Methylethylketon und Ester, sowie deren Gemische. Lösungsvermittler mit einem Siedepunkt bzw. Siedebereich von bis zu 120°C bei 0,1 MPa sind bevorzugt.If the liquid (F) is a solution of aldehyde reagent (A) in Organopolysiloxanverbindung (S), is preferably at their preparation, a solubilizer added, the towards organopolysiloxane compound (S) and aldehyde reagent (A) is inert. As a solubilizer are preferred here Ethers, such as tetrahydrofuran and dioxane, hydrocarbons, such as toluene and 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 Flüssigkeit (F) ist bevorzugt eine Lösung oder eine Dispersion, insbesondere Emulsion oder Suspension, die jeweils die Organopolysiloxanverbindung (S) und Aldehydreagens (A) enthält.The Liquid (F) is preferably a solution or a dispersion, in particular emulsion or suspension, respectively the organopolysiloxane compound (S) and aldehyde reagent (A).
Wenn die Flüssigkeit (F) eine Emulsion oder Suspension ist erfolgt deren Herstellung mit Aldehydreagens (A) nach dem Fachmann geläufigen Methoden.If the liquid (F) is an emulsion or suspension their preparation with aldehyde reagent (A) familiar to those skilled in the art Methods.
Bei der Herstellung der Emulsion oder Suspension werden Organopolysiloxanverbindung (S) und Aldehydreagens (A) vorzugsweise in einem gegenüber Organopolysiloxanverbindung (S) und Aldehydreagens (A) inerten Lösungsmittel emulgiert oder suspendiert. Vorzugsweise wird zuerst Organopolysiloxanverbindung (S) emulgiert oder suspendiert und und das Aldehydreagens (A) anschließend zudosiert. Als Lösungsmittel sind dabei die vorstehend genannten Lösungsvermittler sowie Wasser bevorzugt.at The preparation of the emulsion or suspension is organopolysiloxane compound (S) and aldehyde reagent (A) preferably in one opposite Organopolysiloxane compound (S) and aldehyde reagent (A) inert solvent emulsified or suspended. Preferably, organopolysiloxane compound (S) is first emulsified or suspended and then the aldehyde reagent (A) added. The solvents are the above mentioned solubilizer and water preferred.
Bezogen auf alle NH-Einheiten in den Gruppen der allgemeinen Formel (1) werden bei Flüssigkeiten (F), die eine Emulsion oder Suspension oder Lösung sind, vorzugsweise mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,7 Aldehydgruppen der allgemeinen Formel (2) eingesetzt.Based to all NH units in the groups of the general formula (1) are used in fluids (F) that are an emulsion or suspension or solution, preferably at least 0.3, in particular at least 0.7 aldehyde groups of the general formula (2) used.
Bezogen auf alle NH-Einheiten in den Gruppen der allgemeinen Formel (1) werden bei Flüssigkeiten (F), die eine Emulsion oder Suspension oder Lösung sind, vorzugsweise höchstens 5, insbesondere höchstens 1,3 Aldehydgruppen der allgemeinen Formel (2) eingesetzt.Based to all NH units in the groups of the general formula (1) are used in fluids (F) that are an emulsion or suspension or solution, preferably at most 5, in particular at most 1.3 aldehyde groups of the general formula (2) used.
Vorzugsweise werden den Flüssigkeiten (F), insbesondere bei denen, die eine Lösung sind, Stabilisatoren zugesetzt, welche die vorzeitige Vernetzung verhindern.Preferably Be the liquids (F), especially those who are a solution added stabilizers, which are the prevent premature networking.
Als Stabilisatoren bevorzugt sind aliphatische Alkohole mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit einem Siedepunkt bzw. Siedebereich von bis zu 150°C bei 0,1 MPa, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol und n-Butanol.When Stabilizers preferred are aliphatic alcohols having 1 to 10 Carbon atoms, preferably with a boiling point or boiling range of up to 150 ° C at 0.1 MPa, such as methanol, ethanol, isopropanol and n-butanol.
Die mit der vernetzten Organopolysiloxanverbindung (S) imprägnierten oder beschichteten Substrate, bevorzugt Papiere und Folien, können beispielsweise für alle klassischen Releaseanwendungen verwendet werden. Beispielhaft, sollen Labelanwendungen, Backpapier, medizinischer Bereich, Klebebänder, Hygiene und graphischer Bereich genannt werden.The impregnated with the crosslinked organopolysiloxane compound (S) or coated substrates, preferably papers and films for example, for all classic release applications be used. Exemplary, label applications, baking paper, medical area, tapes, hygiene and graphic Area are called.
Bei den mit der vernetzten Organopolysiloxanverbindung (S) imprägnierten oder beschichteten Substraten kann es sich beispielsweise auch um Textilien und Leder handeln.at impregnated with the crosslinked organopolysiloxane compound (S) or coated substrates may, for example, to Textiles and leather trade.
Wenn beim Verfahren Papier beschichtet werden soll, kann die Flüssigkeit (F) bereits direkt nach dem Papierherstellprozeß auf das noch feuchte Papier aufgetragen werden.If In the process of paper coating, the liquid can (F) already right after the paper making process on the still wet paper are applied.
Die mit der Organopolysiloxanverbindung (S) imprägnierten oder beschichteten Substrate können auch feinteilig, z. B. Pulver oder Granulate sein, und durch die Organopolysiloxanverbindung (S) als Bindemittel zu einem Formkörper verbunden werden.The impregnated with the organopolysiloxane compound (S) or coated substrates can also finely divided, z. B. Powder or granules, and by the organopolysiloxane compound (S) be bonded as a binder to a shaped body.
Im dritten Schritt wird das Substrat bevorzugt auf mindestens 80°C, insbesondere mindestens 100°C und bevorzugt höchstens 180°C erwärmt. Die Erwärmung dauert vorzugsweise mindestens 10 sec, insbesondere mindestens 30 sec und vorzugsweise höchstens 10 min.in the third step, the substrate is preferably at least 80 ° C, in particular at least 100 ° C and preferably at most Heated to 180 ° C. The heating preferably lasts at least 10 seconds, especially at least 30 seconds, and preferably at most 10 min.
Gegenstand der Erfindung ist auch das Substrat enthaltend die durch das Verfahren mit Aldehydreagens (A) vernetzte Organopolysiloxanverbindung (S).object The invention also includes the substrate containing by the method organopolysiloxane compound (S) crosslinked with aldehyde reagent (A).
BeispieleExamples
Soweit nicht anders angegeben sind alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 0,10 MPa (abs.) und alle Temperaturen 2000.So far Unless otherwise indicated, all amounts and percentages are based on based on weight, all pressures 0.10 MPa (abs.) and all Temperatures 2000.
1. Herstellung von Silicon-Emulsionen1. Preparation of silicone emulsions
Aus
dem (Aminoalkyl)polydimethylsiloxan 1 (siehe Abbildung 1 & Tabelle 1), einem
geeigneten Emulgator (Lösung in Wasser) und demineralisiertem
Wasser wird nach dem gängigen dem Fachmann bekannten Stand
der Technik mit Hilfe eines Hochleistungsdispergiergeräts
(z. B. Ika Ultra-Turrax®) eine Öl-in-Wasser-Emulsion
hergestellt. Unter leichtem Rühren wird der Emulsion dann
eine wässrige Lösung von Formaldehyd (37%) zugesetzt.
Es wurde anschließend die Tröpfchengröße
bestimmt. Abbildung
1: (Aminoalkyl)polydimethylsiloxan 1 Tabelle
1: Emulsion aus (Aminoalkyl)polydimethylsiloxan 1
2. Herstellung von Silicon-Lösungen2. Preparation of silicone solutions
2.1 Lösungsmittelhaltig, stabilisiert2.1 Solvent-containing, stabilized
6,0 g des (Aminoalkyl)polydimethylsiloxans 1 werden in 4,0 g THF gelöst und mit 6,0 g n-Butanol versetzt. Hierzu gibt man unter kontinuierlichem Rühren 0,23 g wässrige Lösung von Formaldehyd (37%) in 2,0 g THF. Es resultiert eine bei 25°C über mehrere Tage lagerstabile, homogene Silicon-Lösung.6.0 g of (aminoalkyl) polydimethylsiloxane 1 are dissolved in 4.0 g of THF and treated with 6.0 g of n-butanol. For this one gives under continuous Stir 0.23 g of aqueous solution of formaldehyde (37%) in 2.0 g THF. It results in a 25 ° C over storage-stable, homogeneous silicone solution for several days.
2.2 Lösungsmittelfrei2.2 Solvent free
2,74 g des (Aminoalkyl)polydimethylsiloxans 1 werden unter Rührung mit 0,54 g Octanal versetzt. Es resultiert eine bei 25°C über mehrere Stunden lagerstabile, leicht trübe Silicon-Lösung.2.74 g of (aminoalkyl) polydimethylsiloxane 1 are stirred added with 0.54 g octanal. It results in a 25 ° C over several hours storage-stable, slightly cloudy silicone solution.
3. Anwendung von Silicon-Emulsionen3. Application of silicone emulsions
Emulsionen
aus Beispiel 1 werden mit einem 20 μm Rakel auf einem Glassine-Papiersubstrat
(siehe Tabelle 2) aufgetragen. Anschliessend werden die beschichteten
Papiere bei 150°C für 120 s (1.1) respektive für
240 s (1.2) in einem Ofen ausgehärtet und vom Wasser befreit.
Die resultierenden siliconisierten Papiere werden entsprechend Standard-FINAT
Methoden getestet (siehe Tabelle 2). Tabelle 2: Anwendungstest der Silicon-Emulsionen
auf Glassine-Papier Silca Classic (Firma Ahlstrom)
4. Anwendung von Silicon-Lösungen4. Application of silicone solutions
4.1 Papierbeschichtung4.1 paper coating
Die
Lösungen aus Beispiel 2 werden mit einem 20 μm
Rakel auf einem Glassine-Papiersubstrat (siehe Tabelle 3) aufgetragen.
Anschliessend wird das beschichtete Papier 2 min bei 150°C
in einem Ofen ausgehärtet und von den flüchtigen
Bestandteilen befreit. Die resultierenden siliconisierten Papiere
werden entsprechend Standard-FINAT Methoden getestet (siehe Tabelle
3). Tabelle 3: Anwendungstest der Silicon-Lösungen
auf Glassine-Papier Silca Classic (Firma Ahlstrom)
4.2 Folienbeschichtung4.2 Film coating
Die
Silicon-Lösung aus Beispiel 2.1 wird mit einem 20 μm
Rakel auf verschiedenen Corona-vorbehandelten Foliensubstrattypen
(siehe Tabelle 4) aufgetragen. Anschliessend werden die beschichteten
Folien 30 s bei 95°C in einem Ofen ausgehärtet
und von den flüchtigen Bestandteilen befreit. Die resultierenden
siliconisierten Folien werden entsprechend Standard-FINAT Methoden
getestet (siehe Tabelle 4). Tabelle 4: Anwendungstest der Silicon-Lösungen
auf Folien
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