DE102012200790A1

DE102012200790A1 - Silanvernetzende schäumbare Mischungen

Info

Publication number: DE102012200790A1
Application number: DE102012200790A
Authority: DE
Inventors: Lars Zander; Volker Stanjek
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25
Also published as: WO2013107744A1; EP2804896A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind schäum- und vernetzbare Massen enthaltend (A) 100 Gewichtsteile Verbindungen (A) der Formel Y-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (I)(B) mehr als 1 Gewichtsteil Siliconharze enthaltend Einheiten der Formel R3 c(R4O)dR5 eSiO(4-c-d-e)/2 (II)und C) mehr als 1 Gewichtsteil eines bei 20°C und 1000 hPa gasförmigen Treibmittels; Druckdose, enthaltend die schäum- und vernetzbaren Massen, Verwendung der schäum- und vernetzbaren Massen als einkomponentige spraybare Montageschäume, Verwendung der schäum- und vernetzbaren Massen als eine Komponente in zweikomponentigen spraybaren Montageschäumen und ausgehärteter Schaumkörper, hergestellt aus den schäum- und vernetzbaren Massen.

Description

Die Erfindung betrifft silanvernetzende schäumbare Mischungen enthaltend Prepolymere, Siliconharze und Treibmittel, Druckdose, enthaltend die schäum- und vernetzbaren Massen, Verwendung der schäum- und vernetzbaren Massen als einkomponentige spraybare Montageschäume oder als eine Komponente in zweikomponentigen spraybaren Montageschäumen und ausgehärteter Schaumkörper, hergestellt aus den schäum- und vernetzbaren Massen.
Spraybare Montageschäume dienen zum Ausfüllen von Hohlräumen vor allem im Baubereich. Hier werden sie u. a. zum Abdichten von Fugen, z. B. bei Fenstern und Türen eingesetzt, wobei sie als ausgezeichnet isolierende Materialien zu einer guten Wärmedämmung führen. Weitere Anwendungen sind beispielsweise die Isolierung von Rohrleitungen oder das Ausschäumen von Hohlräumen in Bauwerken oder technischen Geräten.
Bei herkömmlichen Montageschäumen handelt es sich um sogenannte Polyurethanschäume (PU-Schäume), die im unvernetzten Zustand aus Prepolymeren bestehen, die über eine hohe Konzentration an freien Isocyanatgruppen verfügen. Diese Isocyanatgruppen sind in der Lage, mit geeigneten Reaktionspartnern bereits bei Raumtemperatur Additionsreaktionen einzugehen, wodurch eine Aushärtung des Sprayschaumes nach dem Auftrag erreicht wird. Die Schaumstruktur wird dabei durch das Einmengen eines leichtflüchtigen Treibmittels in das noch unvernetzte Rohmaterial und/oder durch Kohlendioxid erzeugt, wobei letzteres durch eine Reaktion von Isocyanaten mit Wasser gebildet wird. Das Ausbringen des Schaumes geschieht in der Regel aus Druckdosen durch den Eigendruck des Treibmittels.
Als Reaktionspartner für die Isocyanate dienen Alkohole mit zwei oder mehr OH-Gruppen – vor allem verzweigte und unverzweigte Polyole – oder aber Wasser. Letzteres reagiert mit Isocyanaten unter der bereits erwähnten Freisetzung von Kohlendioxid zu primären Aminen, die sich dann direkt an eine weitere, noch unverbrauchte Isocyanatgruppe addieren können. Es entstehen Urethan- bzw. Harnstoffeinheiten, die auf Grund ihrer hohen Polarität und ihrer Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen im ausgehärteten Material teilkristalline Substrukturen ausbilden können und so zu Schäumen mit hoher Härte, Druck- und Reißfestigkeit führen.
Als Treibmittel werden meist Gase verwendet, die bereits bei relativ geringem Druck kondensierbar sind und somit der Prepolymermischung in flüssigem Zustand beigemischt werden können, ohne dass die Spraydosen übermäßig hohen Drücken ausgesetzt werden müssen. Des weiteren enthalten die Prepolymerabmischungen weitere Additive wie z. B. Schaumstabilisatoren, Emulgatoren, Flammschutzmittel, Weichmacher und Katalysatoren. Bei den letzteren handelt es sich meist um organische Zinnverbindungen oder tertiäre Amine.
PU-Sprayschäume werden sowohl als sogenannte einkomponentige (1K-) als auch als zweikomponentige (2K-)Schäume hergestellt. Die 1K-Schäume härten dabei ausschließlich durch den Kontakt der isocyanathaltigen Prepolymermischung mit der Luftfeuchtigkeit aus. Durch das bei den 1K-Schäumen während der Härtungsreaktion freigesetzte Kohlendioxid kann zudem die Schaumbildung unterstützt werden. 2K-Schäume enthalten eine Isocyanat- und eine Polyolkomponente, die direkt vor dem Verschäumen gut miteinander vermischt werden müssen und durch die Reaktion des Polyols mit den Isocyanaten aushärten. Vorteil der 2K-Systeme ist eine kurze Aushärtdauer von z. T. nur wenigen Minuten bis zu einer vollständigen Härtung. Sie besitzen jedoch den Nachteil, dass sie eine kompliziertere Druckdose mit zwei Kammern benötigen und zudem in der Handhabung deutlich weniger komfortabel sind als die 1K-Systeme.
Die ausgehärteten PU-Schäume zeichnen sich vor allem durch ihre ausgezeichneten mechanischen und wärmedämmenden Eigenschaften aus. Des weiteren besitzen sie eine sehr gute Haftung auf den meisten Untergründen und sind unter trockenen und UV-geschützten Bedingungen von hoher Beständigkeit. Weitere Vorteile liegen in der toxikologischen Unbedenklichkeit der ausgehärteten Schäume sobald sämtliche Isocyanateinheiten quantitativ abreagiert sind, sowie in ihrer zügigen Aushärtung und ihrer leichten Handhabbarkeit. Auf Grund dieser Eigenschaften haben sich PU-Schäume in der Praxis sehr bewährt.
Allerdings besitzen herkömmliche PU-Sprayschäume den kritischen Nachteil, dass sie im unvernetzten Zustand einen relativ großen Gehalt an freien monomeren Isocyanaten aufweisen, welche toxikologisch außerordentlich bedenklich sind. Insbesondere das MDI (Diisocyanatodiphenylmethan), welches in nahezu jedem herkömmlichen PU-Schaum enthalten ist, steht inzwischen im Verdacht, krebserregend zu sein. Schäumbare Mischungen, die mehr als 1% freies MDI enthalten, sind daher mit einem Verweis auf eine mögliche krebserzeugende Wirkung zu kennzeichnen. In einigen Ländern wie z. B. Frankreich und Deutschland führt dies zudem zu Verkaufsbeschränkungen im DIY-Segment. Des weiteren besitzen sämtliche Isocyanate auch eine sehr starke sensibilisierende Wirkung, u. a. können sie Asthmaanfälle auslösen.
Kritisch ist hier neben dem direkten Kontakt der Prepolymermischung mit der Haut vor allem auch eine mögliche Aerosolbildung während des Aufbringens des Schaumes oder das Verdampfen von niedermolekularen Bestandteilen, z. B. von monomeren Isocyanaten. Dadurch besteht die Gefahr, dass toxikologisch bedenkliche Verbindungen über die Atemluft aufgenommen werden. Verschärft werden diese Risiken noch durch die Tatsache, dass die PU-Sprayschäume oftmals nicht von professionellen Anwendern sondern von ungeübten Heimwerkern verwendet werden, weshalb eine sachgerechte Handhabung nicht immer vorausgesetzt werden kann.
Um diese Nachteile zu überwinden, sind in den letzten 1–2 Jahren spraybare Montageschäume auf den Markt gekommen, die zwar nach wie vor über die Reaktionen von Isocyanatgruppen aushärten, jedoch nur noch einen sehr geringen Anteil an freien monomeren Isocyanaten enthalten. Ziel dieser Produkte ist insbesondere die Vermeidung einer Kennzeichnungspflicht bezüglich einer möglicherweise krebserregenden Wirkung. Die Gehalte an monomeren Isocyanaten liegen daher unter 1%, z. T. sogar unterhalb 0,1%. Allerdings beziehen sich diese niedrigen Gehalte nur auf die monomeren Isocyanate. Der Gehalt in Isocyanatgruppe ist auch in diesen Produkten nach wie vor sehr hoch. Anstelle von monomeren Isocyanaten enthalten die entsprechenden Schäume jetzt große Mengen an kurzkettigen polymeren Isocyanaten. Damit sind auch diese Produkte toxikologisch keineswegs unbedenklich, insbesondere ist auch hier von einer starken sensibilisierenden Wirkung auszugehen.
Nochmals günstiger sind her daher Sprayschaumsysteme, die ganz auf eine Isocyanathärtung verzichten. Die wichtigste Produktgruppe stellen hier silanvernetzende Schäume dar, wie sie z. B. in US 20040072921 A , US 20060189705 A , oder US 20110224319 A beschrieben sind. Dabei handelt es sich typischerweise um Schäume auf Basis von Prepolymeren, die aus Polyetherpolyolen, Diisocyanaten und Aminoalkyl-alkoxysilanen wie z. B. N-Phenylaminomethyl-methyldimethoxysilan hergestellt worden sind.
Wenn bei der Herstellung dieser Prepolymere die Stöchiometrien so gewählt werden, dass sämtliche Isocyanatgruppen abreagieren, werden isocyanatfreie Prepolymere erhalten, deren Kettenenden mit Alkoxysilylgruppen terminiert sind. Letztere können bei geeigneter Katalyse mit der Luftfeuchtigkeit unter Ausbildung von Siloxanbrücken reagieren, wodurch die Schäume letztendlich aushärten. Auch silanvernetzende Sprayschäume sind inzwischen kommerziell erhältlich.
Trotz aller toxikologischen Vorteile besitzen silanvernetzende Schäume jedoch den Nachteil, eine sehr hohe Konzentration an vernetzungsfähigen Gruppen zu benötigen. Entsprechend groß ist die Menge an Aminoalkyl-alkoxysilanen, die bei der Herstellung der entsprechenden Prepolymere eingesetzt werden müssen. Da die Aminosilane meist die kostenintensivsten Rohstofftypen darstellen, sind die resultierenden Produkte entsprechend teuer. Werden hingegen deutlich niedrigere Silangehalte eingesetzt, wird ein Schaum erhalten, der für viele Anwendungen zu weich ist.
Gegenstand der Erfindung sind schäum- und vernetzbare Massen enthaltend

(A) 100 Gewichtsteile Verbindungen (A) der Formel Y-[(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a]_x (I), wobei Y einen x-wertigen, über Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff gebundenen Polymerrest bedeutet, R gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten, SiC-gebundenen Kohlenwasserstoffrest darstellt, R¹ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, der über Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel oder Carbonylgruppe an das Kohlenstoffatom angebunden sein kann, R² gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, x eine ganze Zahl von 1 bis 10, bevorzugt 1, 2 oder 3, besonders bevorzugt 1 oder 2, ist, a gleich oder verschieden sein kann und 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1, ist und b gleich oder verschieden sein kann und eine ganze Zahl von 1 bis 10, bevorzugt 1, 3 oder 4, besonders bevorzugt 1 oder 3, insbesondere 1, ist,
(B) mehr als 1 Gewichtsteil Siliconharze enthaltend Einheiten der Formel R³ _c(R⁴O)_dR⁵ _eSiO_(4-c-d-e)/2 (II), wobei R³ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom, einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest oder einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der zwei Einheiten der Formel (II) verbrückt, bedeutet, R⁴ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, R⁵ gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, c 0, 1, 2 oder 3 ist, d 0, 1, 2 oder 3, bevorzugt 0, 1 oder 2, besonders bevorzugt 0 oder 1, ist und e 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1, ist, mit der Maßgabe, dass die Summe aus c + d + e kleiner oder gleich 3 ist und in mindestens 40% der Einheiten der Formel (II) die Summe c + e gleich 0 oder 1 ist, und
C) mehr als 1 Gewichtsteil eines bei 20°C und 1000 hPa gasförmigen Treibmittels.

Die schäum- und vernetzbaren Massen steigern die Härte von silanvernetzenden Sprayschäumen, ohne Prepolymere mit einer erhöhten Dichte an Alkoxysilylgruppen einsetzen zu müssen.
Beispiele für Reste R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, 1-n-Butyl-, 2-n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der n-Hexylrest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie der n-Octylrest, iso-Octylreste und der 2,2,4-Trimethylpentylrest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n-Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Octadecylreste, wie der n-Octadecylrest; Cycloalkylreste, wie der Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylrest und Methylcyclohexylreste; Alkenylreste, wie der Vinyl-, 1-Propenyl- und der 2-Propenylrest; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl- und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste; Xylylreste und Ethylphenylreste; und Aralkylreste, wie der Benzylrest, der α- und der β-Phenylethylrest.
Beispiele für substituierte Reste R sind Halogenalkylreste, wie der 3,3,3-Trifluor-n-propylrest, der 2,2,2,2',2',2'-Hexafluorisopropylrest und der Heptafluorisopropylrest, und Halogenarylreste, wie der o-, m- und p-Chlorphenylrest.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte, einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Alkylreste mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest.
Beispiele für Reste R¹ sind Wasserstoffatom, die für R angegebenen Reste sowie über Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel, Kohlenstoff oder Carbonylgruppe an das Kohlenstoffatom gebundene, gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R¹ um Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere um Wasserstoffatom.
Beispiele für Rest R² sind Wasserstoffatom oder die für Rest R angegebenen Beispiele.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R² um Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methyl- und Ethylrest.
Der Polymerrest Y enthält bevorzugt organische Polymerreste, deren Polymerkette ausgewählt wird aus Polymerkette Polyester, Polyurethane, Polyoxyalkylene, Kohlenwasserstoffpolymere, Polyamide, Polyacrylate, Polymetacrylate, Polycarbonate und deren Gemischen und die vorzugsweise über -O-C(=O)-NH-, -NH-C(=O)O-, -NH-C(=O)-NH-, -NR'-C(=O)-NH-, NH-C(=O)-NR'-, -NH-C(=O)-, -C(=O)-NH-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -O-C(=O)-O-, -S-C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-S-, -C(=O)-S-, -S-C(=O)-, -S-C(=O)-B-, -C(=O)-, -S-, -O- und -NR'- an die Gruppe bzw. Gruppen -[(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a] gebunden sind, wobei R' gleich oder verschieden sein kann und eine für R angegebene Bedeutung hat oder für eine Gruppe -CH(COOR'')-CH₂-COOR'' steht, in der R'' gleich oder verschieden sein kann und eine für R angegebene Bedeutung hat.
Beispiele für Reste R' sind Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, n- und iso-Propyl-, n-, iso- und t-Butyl-, die diversen Sterioisomere des Pentylrests, Hexylrests oder Heptylrests sowie der Phenylrest.
Bei Rest R' handelt es sich vorzugsweise um eine Gruppe -CH(COOR'')-CH₂-COOR'' oder einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder um eine gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Arylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Bei den Resten R'' handelt es sich vorzugsweise um Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Methyl-, Ethyl- oder Propylreste.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei Rest Y in Formel (I) um Polyurethanreste und Polyoxyalkylenreste, insbesondere um polyoxyalylen- oder polyesterhaltige Polyurethanreste oder Polyoxyalkylenreste.
Die Verbindung (A) kann dabei die auf die beschriebene Weise angebundenen Gruppen -[(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a] an beliebigen Stellen im Polymer aufweisen, wie etwa kettenständig und/oder endständig, bevorzugt kettenständig und endständig, besonders bevorzugt endständig.
Bei den Endgruppen der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen (A) handelt es sich vorzugsweise um solche der allgemeinen Formeln -O-C(=O)-NH-(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a (III) und -NH-C(=O)-NR'-(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a (IV), wobei die Reste und Indizes eine der oben dafür angegebenen Bedeutungen haben.
Die mittleren Molekulargewichte M_n (Zahlenmittel) der Verbindungen (A) betragen vorzugsweise mindestens 400 g/mol, besonders bevorzugt mindestens 600 g/mol, und vorzugsweise höchstens 20000 g/mol, besonders bevorzugt höchstens 10000 g/mol, insbesondere höchstens 5000 g/mol.
Die Viskosität der Verbindungen (A) beträgt vorzugsweise mindestens 30 Pas, bevorzugt mindestens 100 Pas, besonders bevorzugt mindestens 300 Pas, und vorzugsweise höchstens 5000 Pas, bevorzugt höchstens 2000 Pas, jeweils gemessen bei 20°C.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen (A) sind handelsübliche Produkte oder können nach in der Chemie gängigen Verfahren hergestellt werden.
Die Herstellung der Verbindungen (A) kann durch verschiedene, bekannte Verfahren erfolgen, wie Additionsreaktionen, wie z. B. der Hydrosilylierung, Michael-Addition, Diels-Alder-Addition oder Reaktionen zwischen isocyanatfunktionellen Verbindungen mit Verbindungen, die isocyanatreaktive Gruppen aufweisen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält die Verbindung (A) als Polymerreste Y lineare oder verzweigte Polyurethanreste, bei deren Herstellung vorzugsweise von Polyether- und/oder Polyesterpolyolen Y1 mit einer mittleren Molmasse von 200 bis 20000 Dalton ausgegangen wird. Dabei werden Polyetherpolyole, insbesondere Polypropylenglycole, mit einer mittleren Molmasse M_n von 300 bis 6000 Dalton, insbesondere von 350 bis 4500 Dalton, besonders bevorzugt eingesetzt. In einer besonderen Ausführung der Erfindung handelt es sich bei den Polyolen Y1 zumindest in Teilen um halogenierte Polyole, z. B. um halogenhaltige Polyether. Halogenierte Polyole besitzen den Vorteil, dass sie zu Produkten mit besseren Brandeigenschaften führen. Die Polyole Y1 können verzweigt oder unverzweigt sein. Besonders bevorzugt werden unverzweigte Polyole oder aber Polyole mit einer Verzweigungsstelle. Es können auch Mischungen aus verzweigten und unverzweigten Polyolen eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden die Polyole Y1 bei der Herstellung der Komponente (A) mit mindestens einer isocyanatfunktionellen Verbindung Y2 umgesetzt. Vorzugsweise handelt es sich bei Y2 um Di- oder Polyisocyanate. Beispiele für gebräuchliche Diisocyanate sind Diisocyanatodiphenylmethan (MDI), sowohl in Form von rohem oder technischem MDI als auch in Form reiner 4,4' bzw. 2,4' Isomeren oder deren Mischungen, Tolylendiisocyanat (TDI) in Form seiner verschiedenen Regioisomere, Diisocyanatonaphthalin (NDI), Isophorondiisocyanat (IPDI) oder auch von Hexamethylendiisocyanat (HDI). Beispiele für Polyisocyanate sind polymeres MDI (P-MDI), Triphenylmethantriisocanat oder aber Trimerisate (Biurethe oder Isocyanurate) der oben genannten Diisocyanate.
Besonders bevorzugt werden p-MDI, MDI oder TDI, insbesondere MDI oder TDI eingesetzt. Die Isocyanate Y2 können dabei bezüglich des Verhältnisses der Isocyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen des Polyols im Unterschuss (Variante 1) oder im Überschuss (Variante 2) eingesetzt werden. Bei der Variante 1 wird ein Polyurethanpolymer erhalten, dessen Kettenenden mit Hydroxylgruppen terminiert sind, bei der Variante 2 ein Polymer, dessen Kettenenden aus Isocyanatgruppen besteht.
Das bei Variante 1 erhaltene hydroxylgruppen-funktionelle Polyurethanpolymer wird dann bevorzugt mit einem Silan Y3 der allgemeinen Formel OCN-(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a (V) umgesetzt, wobei die Reste und Indizes eine der oben dafür angegebenen Bedeutungen haben. Es wird ein Polyurethan mit Kettenenden der Formel (III) erhalten.
Beispiele für Verbindungen der Formel (V) sind Isocyanatomethyl-methyldimethoxysilan, Isocyanatomethyl-trimethoxysilan, Isocyanatomethyltriethoxysilan, 3-Isocyanatopropyl-trimethoxysilan oder 3-Isocyanatopropyl-triethoxysilan. Isocyanatomethyl-methyldimethoxysilan oder 3-Isocyanatopropyl-trimethoxysilan sind dabei bevorzugt.
Besonders bevorzugt ist jedoch Variante 2. Das dabei erhaltene isocyanatfunktionelle Polyurethanpolymer wird dann bevorzugt in einem zweiten Reaktionsschritt mit einem isocyanatreaktiven Silan Y3' der allgemeinen Formel Z-(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a (VI) umgesetzt, wobei
Z eine isocyanatreaktive Gruppe darstellt und alle sonstigen Reste und Indizes eine der oben dafür angegebenen Bedeutungen haben.
Bei der isocyanatreaktive Gruppe Z handelt es sich vorzugsweise um eine Hydroxylgruppe oder eine Aminogruppe, besonders bevorzugt eine Aminogruppe der Formel NHR' mit R' gleich einer der obengenannten Bedeutung. Es wird ein silanterminiertes Polyurethan mit Kettenenden der Formel (IV) erhalten.
Beispiele für Verbindungen der Formel (VI) sind Phenylaminomethyl-methyldimethoxysilan, Phenylaminomethyl-trimethoxysilan, N-Cyclohexylaminomethyl-methyldimethoxysilan, N-Cyclohexylaminomethyl-trimethoxysilan. N-Butylaminomethyl-methyldimethoxysilan, N-Butylaminomethyl-trimethoxysilan, 3-Phenylaminopropyl-methyldimethoxysilan, 3-Phenylaminopropyl-trimethoxysilan, 3-(N-Cyclohexylamino)-propyl-methyldimethoxysilan, 3-(N-Cyclohexylamino)-propyl-trimethoxysilan. 3-(N-Butylamino)-propyl-methyldimethoxysilan, 3-(N-Butylamino)-propyl-trimethoxysilan sowie sämtliche Derivate der genannten Silane, bei denen einige oder alle siliciumgebundenen Methoxygruppen durch Ethoxygruppen ersetzt sind.
Schließlich können neben den obengenannten Komponenten Y1 bis Y3 bzw. Y3' auch noch monomere Alkohole Y4 Komponente bei der Herstellung der Verbindung (A) eingesetzt werden. Die Alkohole Y4 können über eine aber auch über mehrere Hydroxylgruppen verfügen. Hinsichtlich der Molmasse und des Verzweigungsgrades der Alkohole Y4 gibt es bevorzugt keinerlei Beschränkungen.
Falls zur Herstellung der Verbindungen (A) Alkohole Y4 eingesetzt werden, handelt es sich bevorzugt um solche der allgemeinen Formel R⁶OH (VII) wobei R⁶ eine der für den Rest R angegebenen Bedeutungen hat.
Bei Rest R⁶ handelt es sich vorzugsweise um einen linearen, oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, wobei lineare Alkylreste mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere lineare Alkylreste mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt werden. Vorzugsweise weist R⁶ höchstens 30, besonders bevorzugt höchstens 22, Kohlenstoffatome auf.
Diese Alkohole können dabei ebenfalls mit den Di- oder Polyisocyanaten Y2 reagieren. Es resultieren Verbindungen (A), deren Kettenenden nicht ausschließlich mit Kettenenden der Formel (IV) terminiert sind, sondern auch über einen gewissen Anteil, vorzugsweise mindestens 2%, besonders bevorzugt mindestens 4% und vorzugsweise höchstens 40%, insbesondere höchstens 20%, an Kettenenden der allgemeinen Formel -NH-C(=O)-O-R⁶ (VIII) verfügen, in der R⁶ die oben genannten Bedeutungen aufweist.
Die Alkohole Y4 können dabei in einem separaten Reaktionsschritt in die Komponente (A) eingebaut worden sein, z. B. vor oder nach der Reaktion der Polyole Y1 mit den Isocyanaten Y2. Alternativ kann der Einbau aber auch gleichzeitig mit einem anderen Reaktionsschritt erfolgen, z. B. indem eine Mischung aus den Polyolen Y1 und den Alkoholen Y4 mit den Isocyanaten Y2 zur Reaktion gebracht wird.
Vorzugsweise werden dabei Alkohole Y4, Mischungen verschiedener Alkohole Y4 oder aber Mischungen aus Polyolen Y1 und Alkoholen Y4 eingesetzt, die bei Raumtemperatur und dem Druck der umgebenden Atmosphäre, also bei 900 bis 1100 hPa, flüssig sind und dementsprechend einfach zu der Reaktionsmischung zudosiert werden können.
Die Reihenfolge der Syntheseschritte ist dabei prinzipiell auch austauschbar. So kann der erste Syntheseschritt prinzipiell auch in einer Reaktion des Isocyanates Y2 mit dem Silan Y3' bestehen und die Reaktion mit dem Polyol Y1 erst im zweiten Reaktionsschritt stattfinden. Ebenso ist es denkbar, beide Reaktionsschritte gleichzeitig durchzuführen.
Sämtliche Reaktionen zur Herstellung der Komponente (A) können sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Die Herstellung der Komponenten (A) erfolgt gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise der bismuthaltige Katalysatoren, wie z. B. der Borchi^® Kat 22, Borchi^® Kat VP 0243, Borchi^® Kat VP 0244 der Fa. Borchers GmbH oder auch diejenigen Verbindungen, die den erfindungsgemäßen vernetzbaren Massen als Härtungskatalysatoren (E) zugesetzt werden können.
Die Herstellung der Komponenten (A) wird vorzugsweise bei Temperaturen von mindestens 0°C, besonders bevorzugt mindestens 60°C und vorzugsweise höchstens 150°C, insbesondere höchstens 120°C durchgeführt.
Vorzugsweise werden alle Komponenten zur Herstellung der Verbindungen (A) in einem Mengenverhältnis eingesetzt, nach dem auf 1 Isocyanatgruppe vorzugsweise mindestens 0,6, besonders bevorzugt mindestens 0,8 und vorzugsweise höchstens 1,4, insbesondere höchstens 1,2 isocyanatreaktive Gruppen kommen.
Die Verbindungen (A) sind bevorzugt isocyanatfrei. Die Isocyanatfreiheit kann dabei auch erreicht werden, wenn ein geringfügiger Überschuss an NCO-Gruppen bezogen auf die NCO-reaktiven Gruppen eingesetzt wird, weil die überschüssigen NCO-Gruppen z. B. auch mit gebildeten Urethan- und/oder Harnstoffeinheiten unter Allophanat- bzw. Biurethbildung reagieren können.
Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird die Verbindung (A) in Gegenwart der Siliconharzkomponente (B) hergestellt. Dabei können alle Reaktionsschritte oder auch nur der oder die letzten Reaktionsschritte in Gegenwart der Komponente (B) durchgeführt werden. Der Zusatz der Komponente (B) bereits während des Herstellprozesses der Komponente (A) hat den Vorteil, dass die meist niederviskose Komponente (B) die meist sehr hochviskose Komponente (A) verdünnt und damit deren Weiterverarbeitung deutlich erleichtert.
Des weiteren kann es vorteilhaft sein, die Verbindung (A) nicht in separaten Anlagen sondern direkt in der Schaumdose herzustellen. Dabei können alle Reaktionsschritte oder auch nur der oder die letzten Reaktionsschritte in der Schaumdose durchgeführt werden. Ein derartiges Verfahren hätte den Vorteil, dass keine weiteren Ab- bzw. Umfüllvorgängen mit der oftmals vergleichsweise hochviskosen Komponente (A) notwendig sind. Selbstverständlich kann bei einer derartigen (Teil-)Synthese in der Schaumdose auch bereits die Komponenten (B) zugegen sein.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Komponente (A) kann nur eine Art von Verbindung der Formel (I) enthalten wie auch Gemische unterschiedlicher Arten von Verbindungen der Formel (I). Dabei kann die Komponente (A) ausschließlich Verbindungen der Formel (I) enthalten, in denen mehr als 90%, bevorzugt mehr als 95%, besonders bevorzugt mehr als 98%, aller an den Polymerrest Y gebundenen Silylgruppen identisch sind. Es kann dann aber auch eine Komponente (A) eingesetzt werden, die zumindest zum Teil Verbindungen der Formel (I) enthält, bei denen an einen Polymerrest Y unterschiedliche Silylgruppen gebunden sind. Schließlich können als Komponente (A) auch Gemische verschiedener Verbindungen der Formel (I) eingesetzt werden, in denen insgesamt mindestens 2 unterschiedliche Arten an Silylgruppen vorhanden sind, wobei jedoch sämtliche an jeweils einen Polymerrest Y gebundenen Silylgruppen identisch sind.
Falls es sich bei Komponente (A) um verschiedene Arten von Verbindungen der Formel (I) handelt, sind Mischungen, die sowohl Verbindungen (A1) mit Endgruppen der Formel (III) oder (IV), bei denen b = 1 und R¹ = H bedeutet und a = 0 oder 1 ist, enthalten, als auch Verbindungen (A2) mit Endgruppen der Formel (IV) oder (V), bei denen b = 3 und R¹ = H bedeutet und a = 0 ist, bevorzugt und solche besonders bevorzugt, in denen das Gewichtsverhältnis von (A1) zu (A2) 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 5, beträgt.
Grundsätzlich sind Polymere wie sie in den Beschreibungen, insbesondere aber auch in den Beispielen von US 20040072921 A , US 20060189705 A , oder US 20110224319 A beschrieben sind, als Komponenten (A) geeignet.
Vorzugsweise enthalten die schäum- und vernetzbaren Massen Verbindungen (A) in Konzentrationen von höchstens 90 Gew.-% besonders bevorzugt höchstens 70 Gew.-%, und vorzugsweise mindestens 10 Gew.-% besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-%.
Bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente (A) enthalten die schäum- und vernetzbaren Massen vorzugsweise mindestens 10 Gewichtsteile, besonders bevorzugt mindestens 30 Gewichtsteile, und vorzugsweise höchstens 1000 Gewichtsteile, besonders bevorzugt höchstens 500 Gewichtsteile, insbesondere höchstens 300 Gewichtsteile, Komponente (B).
Komponente (B) besteht vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-% aus Einheiten der Formel (II). Besonders bevorzugt besteht Komponente (B) ausschließlich aus Einheiten der Formel (II).
Beispiele für Reste R³ sind die oben für R angegebenen aliphatischen Reste. Es kann sich bei Rest R³ aber auch um zweiwertige aliphatische Reste handeln, die zwei Silylgruppen der Formel (II) miteinander verbinden, wie z. B. Alkylenreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methylen-, Ethylen-, Propylen- oder Butylenreste. Ein besonders gängiges Beispiel für einen zweiwertigen aliphatischen Rest stellt der Ethylenrest dar.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R³ jedoch um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte, einwertige SiC-gebundene aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest.
Beispiele für Rest R⁴ sind Wasserstoffatom oder die für Rest R angegebenen Beispiele.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R⁴ um Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methyl-, Ethyl oder Butylrest.
Beispiele für Reste R⁵ sind die oben für R angegebenen aromatischen Reste.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R⁵ um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte, SiC-gebundene aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylphenyl-, Toluyl-, Xylyl-, Chlorphenyl-, Naphtyl- oder Styrylreste, besonders bevorzugt um den Phenylrest.
Bevorzugt werden als Komponenten (B) Siliconharze eingesetzt, in denen mindestens 90% aller Reste R³ für Methylrest, mindestens 90% aller Reste R⁴ für Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl- oder Butylrest und mindestens 90% aller Reste R⁵ für Phenylrest stehen.
Vorzugsweise werden Siliconharze (B) eingesetzt, die mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40%, insbesondere mindestens 60%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen c gleich 0 ist, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II).
In einer Ausführung der Erfindung werden Siliconharze (B) eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 20%, und höchstens 80%, besonders bevorzugt höchstens 60%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen c für den Wert 2 oder größer 2 steht. In einer besonderen Ausführung der Erfindung werden Siliconharze (B) eingesetzt, die keine Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen c für den Wert 2 oder größer 2 aufweist.
Vorzugsweise werden Siliconharze (B) eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 95%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen d für den Wert 0 oder 1 steht.
Vorzugsweise werden Siliconharze (B) eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70%, bevorzugt höchstens 99%, besonders bevorzugt höchstens 97%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen d für den Wert 0 steht.
Bevorzugt werden als Komponenten (B) Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 20%, bevorzugt mindestens 40%, insbesondere mindestens 60% Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e für einen Wert ungleich 0 steht. Es können sogar Siliconharze (B) eingesetzt werden, die ausschließlich Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e ungleich 0 ist. Alle Einheiten der Formel (II), die ein e ungleich 0 aufweisen, weisen vorzugsweise für e einen Wert von 1 auf.
Vorzugsweise werden Siliconharze (B) eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen die Summe c + e gleich 0 oder 1 ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden als Komponente (B) Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40%, insbesondere mindestens 60%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e für den Wert 1 und c für den Wert 0 steht. Vorzugsweise weisen dabei höchstens 70%, besonders bevorzugt höchstens 40% aller Einheiten der Formel (II) ein d ungleich 0 auf.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden als Komponente (B) Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40%, insbesondere mindestens 60%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e für den Wert 1 und c für den Wert 0 steht und die zudem mindestens 1%, bevorzugt mindestens 10%, an Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen c für 1 oder 2, bevorzugt für 2, und e für 0 steht. Vorzugsweise weisen dabei höchstens 70%, besonders bevorzugt höchstens 40% aller Einheiten der Formel (II) ein d ungleich 0 auf und mindestens 1% aller Einheiten der Formel (II) ein d von 0 auf.
Beispiele für die erfindungsgemäß eingesetzten Siliconharze (B) sind Organopolysiloxanharze, die im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, aus (Q)-Einheiten der Formeln SiO_4/2, Si(OR⁴)O_3/2, Si(OR⁴)₂O_2/2 und Si(OR⁴)₃O_1/2, (T)-Einheiten der Formeln PhSiO_3/2, PhSi(OR⁴)O_2/2 und PhSi(OR⁴)₂O_1/2, (D)-Einheiten der Formeln Me₂SiO_2/2 und Me₂Si(OR⁴)O_1/2 sowie (M)-Einheiten der Formel Me₃SiO_1/2 bestehen, wobei Me für einen Methylrest, Ph für einen Phenylrest und R⁴ für Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, steht, wobei das Harz pro Mol (T)-Einheiten bevorzugt 0–2 Mol (Q)-Einheiten, 0–2 Mol (D)-Einheiten und 0–2 Mol (M)-Einheiten enthält.
Bevorzugte Beispiele für die erfindungsgemäß eingesetzten Siliconharze (B) sind Organopolysiloxanharze, die im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, aus T-Einheiten der Formeln PhSiO_3/2, PhSi(OR⁴)O_2/2 und PhSi(OR⁴)₂O_1/2 sowie D-Einheiten der Formeln Me₂SiO_2/2 und Me₂Si(OR⁴)O_1/2 bestehen, wobei Me für einen Methylrest, Ph für einen Phenylrest und R⁴ für Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, steht, mit einem molaren Verhältnis von (T)- zu (D)-Einheiten von 0,5 bis 2,0.
Weitere bevorzugte Beispiele für die erfindungsgemäß eingesetzten Siliconharze (B) sind Organopolysiloxanharze, die im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, aus T-Einheiten der Formeln PhSiO_3/2, PhSi(OR⁴)O_2/2 und PhSi(OR⁴)₂O_1/2 sowie T-Einheiten der Formeln MeSiO_3/2, MeSi(OR⁴)O_2/2 und MeSi(OR⁴)₂O_1/2 sowie gegebenenfalls D-Einheiten der Formeln Me₂SiO_2/2 und Me₂Si(OR⁴)O_1/2 bestehen, wobei Me für einen Methylrest, Ph für einen Phenylrest und R⁴ für Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, steht, mit einem molaren Verhältnis von Phenylsilicon- zu Methylsilicon-Einheiten von 0,5 bis 4,0. Der Gehalt an D-Einheiten in diesen Siliconharzen liegt vorzugsweise unter 10 Gew.-%.
Zusätzliche bevorzugte Beispiele für die erfindungsgemäß eingesetzten Siliconharze (B) sind Organopolysiloxanharze, die im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, aus T-Einheiten der Formeln PhSiO_3/2, PhSi(OR⁴)O_2/2 und PhSi(OR⁴)₂O_1/2 bestehen, wobei Ph für einen Phenylrest und R⁴ für Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, steht. Der Gehalt an D-Einheiten in diesen Siliconharzen liegt vorzugsweise unter 10 Gew.-%.
Vorzugsweise besitzen die in den schäum- und vernetzbaren Massen eingesetzten Siliconharze (B) eine mittlere Molmasse (Zahlenmittel) M_n von mindestens 400 g/mol und besonders bevorzugt von mindestens 600 g/mol. Die mittlere Molmasse M_n liegt vorzugsweise bei höchstens 400000 g/mol, besonders bevorzugt bei höchstens 100000 g/mol, insbesondere bei höchstens 50000 g/mol.
Die eingesetzten Siliconharze (B) können bei 23°C und 1000 hPa sowohl fest als auch flüssig sein, wobei Siliconharze (B) bevorzugt flüssig sind. Vorzugsweise besitzen die Siliconharze (B) eine Viskosität von 10 bis 100000 mPas, vorzugsweise von 50 bis 50000 mPas, insbesondere von 100 bis 20000 mPas. Die Siliconharze (B) besitzen vorzugsweise ein Polydispersität (M_w/M_n) von maximal 5, bevorzugt von maximal 3.
Die Siliconharze (B) können sowohl in reiner Form als auch in Form einer Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel eingesetzt werden.
Als Lösungsmittel können dabei Substanzen wie Ether (z. B. Diethylether, Methyl-t-butylether, Etherderivate des Glycols, THF), Ester (z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Glycolester), Kohlenwasserstoffe (z. B. Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan oder auch längerkettige verzweigte und unverzweigte Alkane), Ketone (z. B. Aceton, Methylethylketon), Aromaten (z. B. Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Chlorbenzol) oder auch Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, Glycol, Propanol, iso-Propanol, Glycerin, Butanol, iso-Butanol, t-Butanol) dienen.
Vorzugsweise werden jedoch Siliconharze (B) eingesetzt, die frei von organischen Lösungsmitteln sind.
Bei den eingesetzten Siliconharzen (B) handelt es sich um handelsübliche Produkte (z. B. SILRES^® SY 231, SILRES^® IC 368 oder SILRES^® IC 678 der Fa. Wacker Chemie AG, D-München) oder können nach in der Siliciumchemie gängigen Methoden hergestellt werden.
Bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente (A) enthalten die schäum- und vernetzbaren Massen vorzugsweise mindestens 10 Gewichtsteile, besonders bevorzugt mindestens 20 Gewichtsteile, Treibmittel (C). Bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente (A) enthalten die schäum- und vernetzbaren Massen vorzugsweise höchstens 200 Gewichtsteile, besonders bevorzugt höchstens 100 Gewichtsteile, insbesondere höchstens 80 Gewichtsteile, Komponente (C).
Als Treibmittel (C) sind dieselben bei 20°C und 1000 hPa gasförmigen aber insbesondere bereits bei relativ geringen Drücken kondensierbaren Verbindungen geeignet, die auch zur Herstellung herkömmlicher isocyanathaltiger Sprayschäume verwendet werden. Geeignete Treibmittel sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe mit jeweils 1-4, insbesondere 3-4 Kohlenstoffatomen, Fluorkohlenwasserstoffe mit 1-4 Kohlenstoffatomen, wie 1,1,1,2-Tetrafluoroethan, 1,1-Difluoroethan, 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropan oder Dimethylether. Oftmals besteht das Treibmittel (C) auch aus einer Mischung aus zwei oder mehr der genannten Komponenten.
Prinzipiell kann auch Kohlendioxid als Treibmittel (C) bzw. Teil des Treibmittels (C) verwendet werden.
Kohlenwasserstoffe, insbesondere Propan, Butan, Isobutan sowie Propan/Butan-Mischungen, stellen bevorzugt die Hauptkomponente des Treibmittels (C) dar. So besteht das Treibmittel (C) bevorzugt zu mindestens 50 Vol.-%, insbesondere mindestens 80 Vol.-% aus Kohlenwasserstoff-Treibmitteln. Die Treibmittelmischung (C) kann durchaus zu 100 aus Kohlenwasserstofftreibmitteln bestehen, kann aber auch weitere Komponenten enthalten. Als weitere typische Treibmittelkompenente enthält die Treibmittelmischung (C) vorzugsweise Dimethylether, bevorzugt 0,1–20 Vol-%, besonders bevorzugt 0,5–10 Vol-%. Aber auch weitere bekannte Treibmittel können in der Treibmittelmischung (C) vorhanden sein. Sämtliche oben genannten Vol.-%-Angaben addieren sich dabei stets auf 100%.
Die letztgenannten Treibmittel bzw. Treibmittelmischungen (C) werden vorzugsweise in Kombination mit den weiter oben beschriebenen bevorzugt und besonders bevorzugt einzusetzenden Typen der Verbindung (A) und Siliconharze (B) eingesetzt.
Zusätzlich zu den eingesetzten Komponenten (A), (B) und (C) können die erfindungsgemäßen Massen alle weiteren Stoffe enthalten, die auch bisher in silanvernetzenden Massen und/oder PU-Schäumen eingesetzt wurden und die unterschiedlich sind zu Komponenten (A), (B) und (C), wie z. B. basischen Stickstoff aufweisende Organosiliciumverbindung (D), Katalysator (E), Organosiliciumverbindung ohne basischen Stickstoff (F), Brandschutzmittel (G) und Additive (H).
Bevorzugt handelt es sich bei Komponente (D) um Organosiliciumverbindungen enthaltend Einheiten der Formel DSi(OR⁷)_gR⁸ _(3-g) (IX), worin
R⁷ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste bedeutet,
D gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen Rest mit basischem Stickstoff bedeutet,
R⁸ gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten SiC-gebundenen, von basischem Stickstoff freien organischen Rest bedeutet,
g 1, 2 oder 3, bevorzugt 2 oder 3, ist.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung enthalten die schäum- und vernetzbaren Massen neben den Komponenten (A), (B) und (C) auch noch mindestens eine weitere Komponente (D) entsprechend der Formel (IX), insbesondere dann, wenn es sich bei der Komponente (A) um die vorzugsweise einzusetzenden silanterminierte Urethane mit Endgruppen der Formel (IV) handelt. Es war überraschend, dass bei Einsatz von Komponenten (A) und (B), die in den bevorzugten Mengenverhältnissen nicht bzw. schlecht ineinander löslich sind, durch Zusatz von Komponente (D) weitgehend homogene, vorzugsweise vollständig homogene Mischungen erzielt werden können. Dieser durch den Einsatz der Komponente (D) erzielbare Vorteil ist insbesondere deshalb wichtig, weil der durch das Verdampfen des Treibmittels (C) erhaltene Schaum eine deutlich bessere Stabilität aufweist, wenn die übrigen in der Schaummatrix verbliebenen Komponenten eine homogene Lösung bilden. Diese Stabilität ist entscheidend, damit die feinzellige Schaumstruktur bis zum Aushärten des Schaumes und der damit verbundenen Fixierung der Schaumstruktur erhalten bleibt.
Beispiele für gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste R⁷ sind die für Rest R angegebenen Beispiele.
Bei den Resten R⁷ handelt es sich vorzugsweise um Wasserstoffatom und gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere um Methyl- und Ethylrest.
Beispiele für Rest R⁸ sind die für R angegebenen Beispiele.
Bei Rest R⁸ handelt es sich vorzugsweise um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest.
Beispiele für Reste D sind Reste der Formeln H₂N(CH₂)₃-, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₂NH(CH₂)₃-, H₃CNH(CH₂)₃-, C₂H₅NH(CH₂)₃-, C₃H₇NH(CH₂)₃-, C₄H₉NH(CH₂)₃-, C₅H₁₁NH(CH₂)₃-, C₆H₁₃NH(CH₂)₃-, C₇H₁₅NH(CH₂)₃-, H₂N(CH₂)₄-, H₂N-CH₂-CH(CH3)-CH₂-, H₂N(CH₂)₅-, cyclo-C₅H₉NH(CH₂)₃-, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-, Phenyl-NH(CH₂)₃-, (CH₃)₂N(CH₂)₃-, (C₂H₅)₂N(CH₂)₃-, (C₃H₇)₂NH(CH₂)₃-, (C₄H₉)₂NH(CH₂)₃-, (C₅R₁₁)₂NH(CH₂)₃-, (C₆H₁₃)₂NH(CH₂)₃-, (C₇H₁₅)₂NH(CH₂)₃-, H₂N(CH₂)-, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)-, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₂NH(CH₂)-, H₃CNH(CH₂)-, C₂H₅NH(CH₂)-, C₃H₇NH(CH₂)-, C₄H₉NH(CH₂)-, C₅H₁₁NH(CH₂)-, C₆H₁₃NH(CH₂)-, C₇H₁₅NH(CH₂)-, cyclo-C₅H₉NH(CH₂)-, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-, Phenyl-NH(CH₂)-, (CH₃)₂N(CH₂)-, (C₂H₅)₂N(CH₂)-, (C₃H₇)₂NH(CH₂)-, (C₄H₉)₂NH(CH₂)-, (C₅H₁₁)₂NH(CH₂)-, (C₆H₁₃)₂NH(CH₂)-, (C₇H₁₅)₂NH(CH₂)-, (CH₃O)₃Si(CH₂)₃NH(CH₂)₃-, (C₂H₅O)₃Si(CH₂)₃NH(CH₂)₃-, (CH₃O)₂(CH₃)Si(CH₂)₃NH(CH₂)₃- und (C₂H₅O)₂(CH₃)Si(CH₂)₃NH(CH₂)₃- sowie Umsetzungsprodukte der obengenannten primären Aminogruppen mit Verbindungen, die gegenüber primären Aminogruppen reaktive Doppelbindungen oder Epoxidgruppen enthalten.
Beispiele für die gegebenenfalls eingesetzten Silane der Formel (IX) sind H₂N(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, H₂N(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, H₂N(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃, H₂N(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₂CH₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₂CH₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OH)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OH)₂CH₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₂NH(CH₂)₃Si-(OCH₃)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃Si-(OCH₃)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₂CH₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OH)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OH)₂CH₃, Phenyl-NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, Phenyl-NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, Phenyl-NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃, Phenyl-NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₂CH₃, Phenyl-NH(CH₂)₃-Si(OH)₃, Phenyl-NH(CH₂)₃-Si(OH)₂CH₃, HN((CH₂)₃-Si(OCH₃)₃)₂, HN((CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃)₂HN((CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃)₂, HN((CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₂CH₃)₂, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-Si(OCH₃)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-Si(OC₂H₅)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-Si(OCH₃)₂CH₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-Si(OC₂H₅)₂CH₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-Si(OH)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)-Si(OH)₂CH₃, Phenyl-NH(CH₂)-Si(OCH₃)₃, Phenyl-NH(CH₂)-Si(OC₂H₅)₃, Phenyl-NH(CH₂)-Si(OCH₃)₂CH₃, Phenyl-NH(CH₂)-Si(OC₂H₅)₂CH₃, Phenyl-NH(CH₂)-Si(OH)₃ und Phenyl-NH(CH₂)-Si(OH)₂CH₃ sowie deren Teilhydrolysate, wobei H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃ und cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃ sowie jeweils deren Teilhydrolysate bevorzugt und H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃, cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃‚ cyclo-C₆H₁₁NH(CH₂)₃-Si(OCH₃)₂CH₃ sowie jeweils deren Teilhydrolysate besonders bevorzugt sind.
Die gegebenenfalls eingesetzten Organosiliciumverbindungen (D) können in den erfindungsgemäßen Massen auch die Funktion eines Härtungskatalysators oder -cokatalysators übernehmen.
Des Weiteren können die erfindungsgemäß gegebenenfalls eingesetzten Organosiliciumverbindungen (D) als Haftvermittler und/oder als Reaktivverdünner wirken.
Die erfindungsgemäß gegebenenfalls eingesetzten Organosiliciumverbindungen (D) sind handelsübliche Produkte bzw. nach in der Chemie gängigen Verfahren herstellbar.
Falls die erfindungsgemäßen Massen Komponente (D) enthalten, handelt es sich um Mengen von bevorzugt 0,1 bis 25 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Komponente (A). Die erfindungsgemäßen Massen enthalten bevorzugt Komponente (D).
Bei den in den erfindungsgemäßen Massen gegebenenfalls eingesetzten Katalysatoren (E) kann es sich um beliebige, bisher bekannte Katalysatoren für durch Silankondensation härtende Massen handeln.
Beispiele für metallhaltige Härtungskatalysatoren (E) sind organische Titan- und Zinnverbindungen, beispielsweise Titansäureester, wie Tetrabutyltitanat, Tetrapropyltitanat, Tetraisopropyltitanat und Titantetraacetylacetonat; Zinnverbindungen, wie Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndioctanoat, Dibutylzinnacetylacetonat, Dibutylzinnoxide, und entsprechende Dioctylzinnverbindungen.
Beispiele für metallfreie Härtungskatalysatoren (E) sind basische Verbindungen, wie Triethylamin, Tributylamin, 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan, 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en, 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en, N,N-Bis-(N,N-dimethyl-2-aminoethyl)-methylamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N-Dimethylphenylamin und N-Ethylmorpholinin. Auch Guanidine wie z. B. 1,1,3,3-Tetramethylguanidin oder Phosphazene können als Katalysatoren eingesetzt werden. Entsprechende Katalysatoren für silanvernetzende Systeme sind u. a. in EP 1 563 822 A beschrieben.
Ebenfalls als Katalysator (E) können saure Verbindungen eingesetzt werden, wie Phosphorsäure and ihre Ester, Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder auch organische Carbonsäuren, z. B. Essigsäure und Benzoesäure.
Falls die erfindungsgemäßen Massen Katalysatoren (E) enthalten, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 0,01 bis 20 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,05 bis 5 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Bestandteil (A).
Bei den erfindungsgemäßen Massen kann vorzugsweise dann auf metallhaltige Katalysatoren (E), und insbesondere auf Zinn enthaltende Katalysatoren, verzichtet werden, wenn die Komponente (A) ganz oder zumindest teilweise, d. h. zu mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 20 Gew.-%, aus Verbindungen der Formel (I) besteht, in denen b gleich 1 ist und R¹ die Bedeutung von Wasserstoffatom hat. Diese Ausführungsform der Erfindung ohne metall- und insbesondere ohne zinnhaltige Katalysatoren wird besonders bevorzugt.
Als Organosiliciumverbindung ohne basischen Stickstoff (F), können prinzipiell sämtliche niedermolekularen Silane eingesetzt werden, die über reaktive Alkoxysilylgruppen verfügen, über die sie während der Aushärtung des Schaumes mit in das entstehende dreidimensionale Netzwerk eingebaut werden können. Diese können verschiedene Aufgaben übernehmen, z. B. können sie als Reaktivverdünner, Vernetzer oder auch als Haftvermittler dienen.
Als Komponente (F) können Epoxysilane, wie Glycidoxypropyltrimethoxysilane, Glycidoxypropyl-methyldimethoxysilan, Glycidoxypropyltriethoxysilan oder Glycidoxypropyl-metyhldiethoxysilan, 2-(3-Triethoxysilylproypl)-maleinsäureanhydrid, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)-harnstoff, N-(3-Triethoxysilylpropyl)-harnstoff, N-(Trimethoxysilylmethyl)-harnstoff, N-(Methyldimethoxysilymethyl)-harnstoff, N-(3-Triethoxysilylmethyl)-harnstoff, N-(3-Methyldiethoxysilylmethyl)harnstoff, O-Methylcarbamatomethyl-methyldimethoxysilan, O-Methylcarbamatomethyl-trimethoxysilan, O-Ethylcarbamatomethyl-methyldiethoxysilan, O-Ethylcarbamatomethyl-triethoxysilan, O-Methylcarbamatopropyl-trimethoxysilan, O-Ethylcarbamatopropyl-triethoxysilan, 3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan, Methacryloxymethyl-trimethoxysilan, Methacryloxymethyl-methyldimethoxysilan, Methacryloxymethyl-triethoxysilan, Methacryloxymethyl-methyldiethoxysilan, 3-Acryloxypropyl-trimethoxysilan, Acryloxymethyl-trimethoxysilan, Acryloxymethyl-methyldimethoxysilane, Acryloxymethyl-triethoxysilan und Acryloxymethyl-methyldiethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinylmethyldimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Methylmethyldimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Phenylmethyldimethoxysilan, und/oder deren Teilkondensate.
Bevorzugt werden dabei einerseits preisgünstige Silane, wie z. B. Vinyl-, Methyl- oder Phenyltrimethoxysilan, und deren Teilhydrolysate sowie andererseits Silane mit einer polaren Gruppe, wie z. B. die o. g. O-Alkylcarbamatoalkylsilane, insbesondere O-Methylcarbamatopropyl-trimethoxysilan, und deren Teilhydrolysate, welche eine besonders gute Verträglichkeit mit der Komponente (A) aufweisen. Es können ein oder mehrere Silane (F) eingesetzt werden
Falls die erfindungsgemäßen Massen Silane (F) enthalten, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 0,5 bis 30 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 1 bis 20 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Komponente (A).
Als Brandschutzmittel (G) können sämtliche Flammschutzmittel eingesetzt werden, wie sie auch in herkömmlichen Polyurethanschäumen zum Einsatz kommen, wie z. B. Tris-(chloropropyl)-phosphat, Dimethylpropylphosphonat, Triethylphosphat, Kresylphosphat, Diphenylkresylphosphat, Chlorparafine sowie beliebige weitere halogen- und/oder phosphorhaltigen Verbindungen. Auch Blähgraphit stellt ein hochwirksames Flammschutzmittel dar.
Falls die erfindungsgemäßen Massen Flammschutzmittel (G) enthalten, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 1 bis 100 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 5 bis 60 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Komponente (A). Falls die erfindungsgemäßen Massen Flammschutzmittel (F) enthalten, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 1 bis 100 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 5 bis 50 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Komponente (A).
Die isocyanatfreien, schäumbaren Mischungen können des weiteren die üblichen Additive (H), wie beispielsweise Schaumstabilisatoren und Zellregulantien, Thixotropiermittel, Weichmacher, Farbstoffe oder auch Lösungsmittel enthalten.
Als Schaumstabilisatoren und Zellregulantien können vor allem die handelsüblichen durch Polyetherseitenketten modifizierten Siliconoligomere eingesetzt werden. Den erfindungsgemäßen Massen werden vorzugsweise Schaumstabilisatoren zugesetzt.
Beispiele für organische Lösungsmittel sind die bereits oben als Lösungsmittel genannten Verbindungen, bevorzugt Alkohole. Den erfindungsgemäßen Massen werden jedoch vorzugsweise keine organischen Lösungsmittel zugesetzt.
Falls die erfindungsgemäßen Massen Additive (H) enthalten, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 0,01 bis 30 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Komponente (A).
Bei den erfindungsgemäßen Massen handelt es sich bevorzugt um solche enthaltend

(A) 100 Gewichtsteile Verbindungen der Formel (I),
(B) 20 bis 300 Gewichtsteile Siliconharze enthaltend Einheiten der Formel (II),
(C) 10 bis 100 Gewichtsteile Treibmittel, gegebenenfalls
(D) basischen Stickstoff aufweisende Organosiliciumverbindungen, gegebenenfalls
(E) Katalysatoren, gegebenenfalls
(F) Organosiliciumverbindungen ohne basischen Stickstoff, gegebenenfalls
(G) Brandschutzmittel, gegebenenfalls
(H) Additive.

Die erfindungsgemäßen Massen enthalten außer den Komponenten (A) bis (H) vorzugsweise weniger als 10 Gewichtsteile an weiteren Bestandteilen. Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Massen keine weiteren Bestandteile.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Komponenten kann es sich jeweils um eine Art einer solchen Komponente wie auch um ein Gemisch aus mindestens zwei Arten einer jeweiligen Komponente handeln.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Druckdosen enthaltende die erfindungsgemäßen schäum- und vernetzbaren Massen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen schäum- und vernetzbaren Massen als einkomponentige spraybare Montageschäume insbesondere zum Ausfüllen von Fugen oder Hohlräumen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen schäum- und vernetzbaren Massen als eine Komponente in zweikomponentigen spraybaren Montageschäumen insbesondere zum Ausfüllen von Fugen oder Hohlräumen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein aus den erfindungsgemäßen schäum- und vernetzbaren Massen hergestellter ausgehärteter Schaumkörper, z. B. eine ausgeschäumte Fuge oder ein ausgeschäumter Hohlraum.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen beziehen sich alle Viskositätsangaben auf eine Temperatur von 25°C. Sofern nicht anders angegeben, werden die nachstehenden Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa bei 1000 hPa, und bei Raumtemperatur, also bei etwa 23°C, bzw. bei einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktanden bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, sowie bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 50% durchgeführt. Des Weiteren beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen, soweit nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.
Beispiel 1:
In einem 500 ml Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl und Heizmöglichkeiten werden 73,2 g (42,17 mmol) einer 80:20-Mischung aus Toluen-2,4-diisocyanat und Toluen-2,6-diisocyanat (TDI) vorgelegt mit 0,06 g Butylphosphat versetzt und auf ca. 50°C erwärmt. Dann wird eine Mischung aus 83,2 g (195,8 mmol) eines Polypropylenglycols mit einer mittleren Molmasse M_n von 425 g/mol und 13,8 g (56,9 mmol) 1-Hexadecanol zugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung sollte dabei nicht auf über 80°C ansteigen. Das Polypropylenglycol war zuvor durch 1-stündiges Erwärmen auf 100 C im Ölpumpenvakuum entwässert worden. Nach Beendigung der Zugabe wird für 15 min bei 80°C gerührt.
Anschließend kühlt man auf etwa 50°C ab und gibt 5 g Vinyltrimethoxysilan (GENIOSIL XL 10 der Fa. Wacker-Chemie AG, D-München) als Reaktivverdünner hinzu. Danach werden 0,28 g Jeffcat DMDLS (Fa. Huntsman, Texas USA-Woodlands) tropft man 160,0 g, 378,6 mmol) N-Phenylaminomethyl-methyldimethoxysilan (GENIOSIL XL 972 der Fa. Wacker-Chemie AG, D-München) hinzu und rührt anschließend für 60 min bei 80°C. In der resultierenden Prepolymermischung lassen sich IR-spektroskopisch keine Isocyanatgruppen mehr nachweisen. Man erhält eine klare, durchsichtige Prepolymermischung, die bei 50°C eine Viskosität von 17,8 Pas aufweist. Sie lässt sich problemlos gießen und weiterverarbeiten.
Beispiel 2:
40 g der Prepolymermischung aus Beispiel 1 und 10 g eines lösungsmittelfreien, flüssigen Phenylsiliconharzes, das ausschließlich aus phenylfunktionellen T-Einheiten zusammengesetzt ist, einen Gehalt an Methoxygruppen von 10–30 Gew.-% und eine mittlere Molmasse von 1500–2500 Dalton aufweist (käuflich erhältlich unter der Bezeichnung SILRES^® IC 678 bei der Wacker Chemie AG, D-München), werden in ein Druckglas Ventil gefüllt und mit 1,2 g Schaumstabilisator Tegostab 8443 (Fa. Evonik, D-Essen) sowie 1,5 g N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilan (GENIOSIL GF 91, Fa. Wacker-Chemie AG, D-München) versetzt.
Anschließend wird diese Mischung mit einer Treibmittelmischung aus 18 ml eines Propan/Butangemisches (2:1) sowie 1,5 ml Dimethylether als Treibmittel beaufschlagt. Durch kräftiges Schütteln wird anschließend eine dünnflüssige und über mehrere Stunden hinweg stabile Emulsion erhalten.
Bei mehrtägigem Stehen kommt es zu einer Entmischung, wobei sich 8–10 ml physikalisch nicht mehr gelöstes Treibmittel als obere Phase absetzen. Die untere Phase, die bei längerem Stehen vollständig klar wird, enthält neben Prepolymer, Siliconharz und Additiven auch das übrige Treibmittel.
Beide Phasen sind jedoch so dünnflüssig, dass sie sich durch erneutes kurzes Schütteln völlig problemlos wieder emulgieren lassen. Die Emulsion ist wiederum für mehrere Stunden stabil, bevor die Treibmittelphase erneut beginnt, sich am oberen Rand langsam abzusetzen.
Beim Ausbringen der durch Schütteln gut emulgierten Mischung wird ein standfester, weißer Schaum erhalten, der nach ca. 15 min klebfrei ist. Die Zeit bis zur vollständigen Härtung beträgt ungefähr 6 h. Der ausgehärtete Schaum zeichnet sich durch eine sehr hohe Härte aus und besitzt eine sehr gute Porenstruktur.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20040072921 A [0011, 0058]
US 20060189705 A [0011, 0058]
US 20110224319 A [0011, 0058]
EP 1563822 A [0107]

Claims

Schäum- und vernetzbare Massen enthaltend (A) 100 Gewichtsteile Verbindungen (A) der Formel Y-[(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a]_x (I), wobei Y einen x-wertigen, über Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder Kohlenstoff gebundenen Polymerrest bedeutet, R gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten, SiC-gebundenen Kohlenwasserstoffrest darstellt, R¹ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, der über Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel oder Carbonylgruppe an das Kohlenstoffatom angebunden sein kann, R² gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest darstellt, x eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, a gleich oder verschieden sein kann und 0, 1 oder 2 ist und b gleich oder verschieden sein kann und eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, (B) mehr als 1 Gewichtsteil Siliconharze enthaltend Einheiten der Formel R³ _c(R⁴O)_dR⁵ _eSiO_(4-c-d-e)/2 (II), wobei R³ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom, einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest oder einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der zwei Einheiten der Formel (II) verbrückt, bedeutet, R⁴ gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, R⁵ gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, c 0, 1, 2 oder 3 ist, d 0, 1, 2 oder 3, ist und e 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1, ist, mit der Maßgabe, dass die Summe aus c + d + e kleiner oder gleich 3 ist und in mindestens 40% der Einheiten der Formel (II) die Summe c + e gleich 0 oder 1 ist, und C) mehr als 1 Gewichtsteil eines bei 20°C und 1000 hPa gasförmigen Treibmittels.
Schäum- und vernetzbare Massen gemäß Anspruch 1, bei denen der Polymerrest Y organische Polymerreste enthält, deren Polymerkette ausgewählt wird aus Polyester, Polyurethane, Polyoxyalkylene, Kohlenwasserstoffpolymere, Polyamide, Polyacrylate, Polymetacrylate, Polycarbonate und deren Gemischen.
Schäum- und vernetzbare Massen gemäß Anspruch 1 oder 2, bei denen die Endgruppen der Verbindungen (A) ausgewählt werden aus den allgemeinen Formeln O-C(=O)-NH-(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a (III) und -NH-C(=O)-NR'-(CR¹ ₂)_b-SiR_a(OR²)_3-a (IV), wobei die Reste und Indizes eine der in Anspruch 1 dafür angegebenen Bedeutungen haben.
Schäum- und vernetzbare Massen gemäß Anspruch 1 bis 3, bei denen die Siliconharze (B) eine mittlere Molmasse (Zahlenmittel) M_n von 400 g/mol bis 400000 g/mol aufweisen.
Schäum- und vernetzbare Massen gemäß Anspruch 1 bis 4, bei denen das Treibmittel ausgewählt wird aus Kohlenwasserstoffen mit jeweils 1-4 Kohlenstoffatomen, Fluorkohlenwasserstoffen mit 1-4 Kohlenstoffatomen und Dimethylether sowie deren Mischungen.
Schäum- und vernetzbare Massen gemäß Anspruch 1 bis 5, welche enthalten (A) 100 Gewichtsteile Verbindungen der Formel (I), (B) 20 bis 300 Gewichtsteile Siliconharze enthaltend Einheiten der Formel (II), und (C) 10 bis 100 Gewichtsteile Treibmittel.
Druckdose, enthaltend die schäum- und vernetzbaren Massen gemäß Anspruch 1 bis 6.
Verwendung der schäum- und vernetzbaren Massen gemäß Anspruch 1 bis 6 als einkomponentige spraybare Montageschäume.
Verwendung der schäum- und vernetzbaren Massen gemäß Anspruch 1 bis 6 als eine Komponente in zweikomponentigen spraybaren Montageschäumen.
Ausgehärteter Schaumkörper, hergestellt aus den schäum- und vernetzbaren Massen gemäß Anspruch 1 bis 6.