DE19624748A1 - Verbesserte, hitzegehärtete Kautschuke - Google Patents
Verbesserte, hitzegehärtete KautschukeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hitzehärt
bare Alkenylsilicon-Kautschukformulierungen die geeignet
sind zum Einsatz als Dichtungs- bzw. Unterlagscheiben, bei
denen eine geringe bleibende Verformung und eine verbesser
te Beibehaltung der Dichtungskraft erzielt werden durch den
Einsatz von Kautschuken hohen Vinylgehaltes und von pyroge
nen Siliciumdioxid-Füllstoffen, die behandelt worden sind,
so daß der Hydroxylgehalt der Oberfläche unterhalb eines
gegebenen Schwellwertes liegt.
Die meisten hitzehärtenden Siliconkautschuke beruhen
auf Siliconpolymeren hohen Molekulargewichtes. Die Polyme
ren, Füllstoffe und Zusätze werden in Teigmischern oder Mi
schern vom Banburytyp oder auf Walzen gemischt, um die hit
zehärtbare Formulierung herzustellen. Härtungs-Katalysato
ren werden auf wassergekühlten Kautschukwalzen hinzugege
ben, um eine vorzeitige Hitzehärtung zu vermeiden, die
manchmal für die gesamte Formulierung, bei Verfahren gerin
gen Umfanges, benutzt werden kann. Siliconkautschuke sind
erhältlich als Kautschuke, mit Füllstoff verstärkte Kaut
schuke, Dispersionen sowie unkatalysierte und zum Einsatz
fertige, katalysierte Mischungen. Die folgenden Arten von
Kautschuken sind kommerziell erhältlich:
- 1) Kautschuke für allgemeine Zwecke auf der Grundlage von Methyl- und Vinyl-Kautschuken,
- 2) Kautschuke für hohe und tiefe Temperatur auf der Grundlage von Phenyl-, Vinyl- und Methyl-Kautschuken,
- 3) Kautschuke mit geringer bleibender Verformung auf der Grundlage von Methyl- und Vinyl-Kautschuken,
- 4) Kautschuke mit geringer Schrumpfung, d. h., Kaut schuke, die von flüchtigen Bestandteilen befreit worden sind und
- 5) lösungsmittelbeständige Kautschuke auf der Grundla ge von Fluorsilicon-Kautschuken.
Die Konsistenz ungehärteter Kautschukmischungen liegt
im Bereich von einer zähen Dichtungsmasse bis zu einem har
ten, verformbaren Kunststoff. Verstärkende Füllstoffe ent
haltende Kautschuke werden bei der Lagerung, aufgrund der
Entwicklung einer Struktur im Füllstoff, steif. Flüssigkei
ten geringer Viskosität, wie Wasser, Diphenylsilandiol oder
Silicon-Flüssigkeiten, die zu dem Kautschuk hinzugegeben
werden, verhindern das Steifwerden und die Entwicklung der
Struktur.
Die Eigenschaften hergestellten Kautschuks hängen
nicht nur von der chemischen Natur des Kautschuks, sondern
auch von den Eigenschaften des Füllstoffes, der Zusätze und
der Art des Härtungs-Katalysators ab. Folglich ist das re
sultierende Eigenschaftsprofil eines gegebenen hitzegehär
teten Siliconkautschuks in starkem Maße abhängig von der
chemischen Natur der verschiedenen Komponenten sowie den
relativen Anteilen der Komponenten. So erhöht, z. B., ein
hoher Füllstoffgehalt die Härte und die Lösungsmittelbe
ständigkeit des resultierenden Kautschuks. Eine solche er
höhte Härte und Lösungsmittelbeständigkeit geht jedoch auf
Kosten einer verringerten Dehnung.
Die Eigenschaften das hitzegehärteten Siliconkaut
schuks variieren nicht nur mit der Natur des Siliconkaut
schuks und der verschiedenen Zusätze sowie ihrer jeweiligen
Anteile, sondern die Eigenschaften variieren auch als Er
gebnis der verschiedenen Verfahren, die zum Herstellen des
Kautschuks benutzt wurden. Die Eigenschaften eines hitze
gehärteten Kautschuks können daher als eine Funktion der
Gründlichkeit des Vermischens und des Grades des Benetzens
des Füllstoffes durch den Kautschuk variieren. Sind alle
anderen Faktoren gleich, dann wird ein hydrophiler Füll
stoff im Gegensatz zu einem hydrophoben Füllstoff einem
fertigen Kautschuk deutlich unterschiedliche Eigenschaften
verleihen.
Außerdem ändern sich die Eigenschaften hitzegehärteter
Kautschuke im Laufe der Zeit. Dies trifft besonders während
der anfänglichen Zeit der Härtungsreaktion zu. Da Silicon
kautschuke komplexe, chemische Mischungen sind, hören die
Härtungsreaktionen und die dazugehörigen Nebenreaktionen
niemals vollständig auf, obwohl sie nach der anfänglichen
Härtung beträchtlich langsamer werden. Die Eigenschaften
eines hitzegehärteten Kautschuks ändern sich langsam mit
dem Alter.
Siliconkautschuke können nach einer von drei allgemei
nen Härtungstechniken gehärtet werden:
- 1) Hydrosilylierung,
- 2) mit freien Radikalen und
- 3) durch energiereiche Strahlung.
Bei einer Hydrosilylierungs-Härtung werden Polymere, d. h.,
Kautschuke, hohen Molekulargewichtes, die funktionelle Vi
nylgruppen aufweisen, mit funktionelle Hydridgruppen auf
weisenden Vernetzungsmitteln geringen Molekulargewichtes
umgesetzt. Ein stabiler Platinkomplex, der als ein Kataly
sator wirkt, wird zusammen mit einem Inhibitor hinzugege
ben, um eine Einleitung der Härtung vor dem Erhitzen zu
verhindern.
Das Härten von Siliconkautschuken mittels freien Radi
kalen wird durch Erhitzen der Kautschuk-Vorstufe in Gegen
wart eines Initiators freier Radikale, wie Benzoylperoxid,
bewirkt. Der vorherrschende Mechanismus schließt ein Ab
spalten von Wasserstoff von den Methylgruppen der Dimethyl
siloxan-Einheit, gefolgt von einem Radikalangriff auf eine
andere Methylgruppe ein, wodurch eine vernetzende Ethylen
brücke geschaffen wird. Ist ein geringer Prozentsatz von
Vinylgruppen vorhanden, dann kann das Methylradikal an der
vinylartigen Doppelbindung teilnehmen. Zusätzlich zu Benzo
ylperoxid schließen andere Initiatoren für eine Radikal-
Härtung Bis(2,4-dichlorbenzoyl)peroxid, tert-Butylperoxy
benzoat, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)
hexan und 1,1-Di(tert-butylperoxy)-trimethylcyclohexan ein.
Sowohl 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als auch 1,1-
Di(tert-butylperoxy)-trimethylcyclohexan sind besonders
brauchbar und spezifisch als Initiatoren für die Härtung
mittels freien Radikalen für hitzegehärtete Vinylsilicon-
Kautschuke.
Energiereiche Strahlung, seien es γ-Strahlen oder ein
Elektronenstrahl, können ebenfalls Härtungen bewirken. Die
se Art der Härtung verursacht eine weite Vielfalt von auf
zubrechenden Bindungen, so daß die Vernetzungen zwischen
einer Vielfalt unterschiedlicher Atomzentren auftreten, wie
den durch die hohe Energie erzeugten Radikalen, die unter
Bildung neuer, chemischer Bindungen rekombinieren.
Wird ein hitzehärtbare Kautschukformulierung zum Her
stellen von Produkten, wie Dichtungen, eingesetzt, dann be
herrschen der spezielle Endeinsatz und die Umgebung dieses
Endeinsatzes, wie das Material formuliert und behandelt
werden muß. Im Falle von Dichtungen sind bleibende Verfor
mung, Dichtungskraft und Beibehaltung der Dichtungskraft
wichtige Maßnahmen der Leistungsfähigkeit. Die bleibende
Verformung war ein signifikanter Faktor bei der Technologie
hitzegehärteter Kautschuke für viele Jahre.
Die US-PS 2,803,619 offenbart einen Polydimethylsil
oxan-Kautschuk, der mit pyrogenem Siliciumdioxid und Diato
meenerde gefüllt ist und eine geringe bleibende Verformung
zeigt. Der hitzegehärtete Kautschuk des ′619-Patentes wurde
mittels einer durch Peroxid initiierten Vulkanisation für 5
Minuten bei 150°C gehärtet, gefolgt von einer 24-stündigen
Härtung bei 250°C. Nach weiteren 24 Stunden bei 150°C wurde
die bleibende Verformung des fertigen Kautschuks gemessen.
Das Härten eines hitzehärtbaren Kautschuks beginnt,
wenn die Härtung während des Formverfahrens initiiert wird.
Die Härtung muß genügend schnell verlaufen, so daß der Ge
genstand ohne Verformung aus der Form herausgenommen werden
kann. Die Forderung, daß das fertige Produkt elastomere Ei
genschaften aufweist, bedeutet zu einem gewissen Grade, daß
die Härtung nicht zu dem Ausmaß fortschreiten kann, daß der
anfänglich elastomere, hitzegehärtete Kautschuk nicht län
ger deformierbar ist. Die Kinetik der Härtungsreaktion muß
daher für eine schnelle, anfängliche Härtung sorgfältig
ausgeglichen sein.
Die nachfolgenden Entwicklungen haben sich auf drei
Techniken konzentriert:
- 1) Behandlung des Füllstoffes in situ,
- 2) Inhibierung des Katalysators nach der Reaktion und
- 3) Zusätze bzw. Additive.
Die Behandlung von Füllstoff in situ kann in zwei breite
Klassen unterteilt werden: 1) die Behandlung des Füllstof
fes mit Vinylsilazan und 2) Behandlungen mit Vinylalkoxy
silan.
Im Falle von Härtungen mittels freien Radikalen, die
im allgemeinen durch Peroxid initiiert werden, wird der
Initiator verbraucht. Der Einsatz von γ-Strahlung oder
Elektronenstrahlung hoher Energie läßt auch keine reakti
onsfähigen Reste im Kautschuk zurück. Wird ein Hydrosily
lierungs-Katalysator zum Bewirken einer Härtung in einem
Vinyl-Hydrid-Kautschuk benutzt, dann muß die Härtung gere
gelt werden, weil der Katalysator durch die Härtungsreak
tion nicht zerstört wird. Es wurde daher eine große Viel
falt von Inhibitor-Verbindungen eingesetzt: Erdalkali
metallsilicate (US-PS 3,815,910), Metallsulfide (US-PS
5,219,922), Borverbindungen (US-PS 4,690,967) und verschie
dene organische Verbindungen (US-PS 5, 153,244).
Zusätze zu hitzegehärteten Kautschuken, um die blei
bende Verformung zu kontrollieren, schließen meistens die
Zugabe substituierter Siliconharze ein. Kürzlich wurden, im
scharfen Kontrast dazu, Spinelle dazu benutzt, die bleiben
de Verformung zu kontrollieren (US-PS 5,260,364). Da die zu
der hitzehärtbaren Kautschukformulierung zur Kontrolle der
bleibenden Verformung hinzugegebenen Siliconharze stark
verzweigte Siliconharze sind, kann dies, in Abhängigkeit
davon, wann diese Harze hinzugegeben werden, zu der Schluß
folgerung führen, daß diese Materialien Teil der elastome
ren Matrix des hitzegehärteten Kautschuks bilden.
Ein vom Stand der Technik noch nicht gelöstes, gegen
wärtiges Problem befaßt sich mit den unvollständig umge
setzten Silanolgruppen an der Oberfläche der verschiedenen
Siliciumdioxid-Füllstoffe, die derzeit im Gebrauch sind.
Die Anwesenheit von reaktionsfähigen, d. h., nicht umgesetz
ten Hydroxyl- oder Silanolgruppen an der Oberfläche eines
Siliciumdioxid-Füllstoffes führt zu Kondensations-Reakti
onen und zum Strukturieren des Füllstoffes. Eine derzeit
benutzte Lösung besteht darin, Silanol- oder Methoxy-End
gruppen aufweisende Silicon-Flüssigkeiten als Mischmittel
einzusetzen, um das Dispergieren des Füllstoffes im Kaut
schuk zu unterstützen und ein Reaktionszentrum zu schaffen,
das nicht zum Strukturieren des Füllstoffes führt. In einem
Sinne sind diese Mischmittel reaktionsfähige Verdünnungs
mittel, da sie mit den an der Oberfläche des Füllstoffes
vorhandenen Hydroxyl- oder Silanolgruppen reagieren und
Kondensations-Reaktionen zwischen Füllstoffteilchen oder
Füllstoff und Kautschukmolekülen verhindern, die zum Ver
steifen und einem Verlust an elastomeren Eigenschaften füh
ren.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Klasse kalt
verarbeitbarer, hitzehärtbarer Alkenylsilicon-Kautschuke,
die umfassen:
(1) einen Alkenylsilicon-Kautschuk oder ein Mischung von Alkenylsilicon-Kautschuken, ausgewählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken der Formel:
(1) einen Alkenylsilicon-Kautschuk oder ein Mischung von Alkenylsilicon-Kautschuken, ausgewählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken der Formel:
(MaMVi 1-a) (DVi)x(D)y(MaMVi 1-a)
worin a Null oder 1 und x und y Null oder ganze Zahlen
sind, wobei die Summe von x + y einen Kautschuk mit einer
Viskosität im Bereich von etwa 200.000 bis etwa 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C ergibt und die Summe von a+x+y
einen Kautschuk mit einem Alkenylgehalt im Bereich von etwa
0,20 bis etwa 14,00 Gew.-% ergibt, unter der Einschränkung,
daß x größer als Null sein muß, wenn a gleich 1 ist, worin
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
(2) einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
(2) einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel.
Wird eine Mischung von Kautschuken benutzt, dann um
faßt eine bevorzugte Mischung mindestens drei Kautschuke,
die durch die Formel definiert sind:
(1) MViDViDMVi
(2) MViDMVi und
(3) MDViM
(2) MViDMVi und
(3) MDViM
In die Kautschuke der vorliegenden Erfindung können
verschiedene Zusätze, Füllstoffe, Streckmittel und Verdün
nungsmittel eingearbeitet werden. Wird, z. B., ein verdün
nender Kautschuk in Verbindung mit den Alkenylsiliconen der
vorliegenden Erfindung benutzt, dann ist ein Kautschuk der
Formel:
MDM
mit einer Viskosität im Bereich von 200.000 bis 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C besonders bevorzugt.
Eine besonders brauchbare, spezifische Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt:
- (a) von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks mit Vinylgruppen an der Kette, mit der Formel: MViDVi xDyMViworin x und y unterschiedliche ganze Zahlen größer als Null sind, und die Summe von x und y Werte hat, wodurch die Vis kosität von (a) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,20 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (b) von etwa 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 95 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks der folgenden Formel: MViDzMViworin z eine ganze Zahl größer als Null ist, die einen Wert hat, wodurch die Viskosität von (b) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt zwi schen etwa 150 und etwa 350 ppm, bezogen auf das Gewicht, variiert;
- (c) von 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 75 Gewichtsteilen eines Vinylgruppen an der Kette aufweisenden Kautschuks mit nicht reaktionsfähigen Endgruppen und der folgenden Formel: MDVi qMworin q eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (c) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (d) von etwa 0,0001 Gewichtsteilen bis etwa 30 Ge wichtsteilen eines verdünnenden Kautschuks der folgenden Formel: MDwMworin w eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (d) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt,
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c) und (d)
vorhandenen Mengen sich zu 100 Gewichtsteilen addieren;
- (e) von etwa 0,1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtstei len eines MQ-Harzes, als eines Entformungsmittels, mit ei ner Viskosität zwischen 500 und 50.000 mPa·s (centipoise), worin das Verhältnis von M : Q zwischen 0,8 : 1,0 und etwa 0,8 : 1,5 liegt;
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c), (d) und
(e) vorhandenen Mengen sich zu zwischen etwa 100,1 Ge
wichtsteil bis etwa 105 Gewichtsteilen addieren;
- (f) von etwa 0,15 bis etwa 80 Gewichtsteilen eines Füllstoffes aus pyrogenem Siliciumdioxid, der als ein ver stärkender Füllstoff wirkt und eine BET-Oberfläche im Be reich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Che miesorption einer Stickstoffbase und durch am Festkörper ausgeführtes MAS (Rotieren lassen um den "magischen Winkel") NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen-Hydroxylgruppen unterhalb eines Schwellwertes von 3,1 Hydroxylgruppen/nm² liegt, wobei die von den (a), (b), (c), (d), (e) und (f) vorhandenen Mengen sich zu zwischen 115,1 Gewichtsteil und 185 Gewichtsteilen addieren;
- (g) von etwa 0,01 bis etwa 1,5 Gewichtsteilen eines vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittels;
wobei sich die von den Komponenten (a), (b), (c), (d),
(e), (f) und (g) vorhandenen Mengen zu zwischen 115,11
Gewichtsteilen und 186,5 Gewichtsteilen addieren, worin:
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
Die härtbaren Kautschuke der vorliegenden Erfindung
können nach einem Kaltmisch-Verfahren hergestellt werden,
das die Stufen umfaßt:
- (a) Vermischen einer härtbaren Komponente, ausgewählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken mit der For mel: (MaMVi 1-a) (DVi)x(D)y(MaMVi 1-a)mit einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel und
- (b) Kontrollieren der Mischtemperatur, so daß die Tem peratur der Mischung 80°C während des Vermischens nicht übersteigt.
Die hitzegehärteten Kautschuke und die aus der Zusam
mensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellten Gegen
stände weisen eine verbesserte bleibende Verformung und
deutlich verbesserte Hitzealterungs-Eigenschaften auf.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Klasse kalt
verarbeitbarer, hitzehärtbarer Alkenylsilicon-Kautschuke,
die umfassen:
(1) einen Alkenylsilicon-Kautschuk oder ein Mischung von Alkenylsilicon-Kautschuken, ausgewählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken der Formel:
(1) einen Alkenylsilicon-Kautschuk oder ein Mischung von Alkenylsilicon-Kautschuken, ausgewählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken der Formel:
(MaMVi 1-a) (DVi)x(D)y(MaMVi 1-a)
worin a Null oder 1 und x und y Null oder ganze Zahlen
sind, wobei die Summe von x + y einen Kautschuk mit einer
Viskosität im Bereich von etwa 200.000 bis etwa 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C ergibt und die Summe von a+x+y
einen Kautschuk mit einem Alkenylgehalt im Bereich von etwa
0,20 bis etwa 14,00 Gew.-% ergibt, unter der Einschränkung,
daß x größer als Null sein muß, wenn a gleich 1 ist, worin
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
(2) einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
(2) einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel.
Wird eine Mischung von Kautschuken benutzt, dann um
faßt eine bevorzugte Mischung mindestens drei Kautschuke,
die durch die Formel definiert sind:
(1) MViDViDMVi
(2) MViDMVi und
(3) MDViM
(2) MViDMVi und
(3) MDViM
In die Kautschuke der vorliegenden Erfindung können
verschiedene Zusätze, Füllstoffe, Streckmittel und Verdün
nungsmittel eingearbeitet werden. Wird, z. B., ein verdün
nender Kautschuk in Verbindung mit den Alkenylsiliconen der
vorliegenden Erfindung benutzt, dann ist ein Kautschuk der
Formel:
MDM
mit einer Viskosität im Bereich von 200.000 bis 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C besonders bevorzugt.
Eine besonders brauchbare, spezifische Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt:
- (a) von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks mit Vinylgruppen an der Kette, mit der Formel: MViDVi xDyMViworin x und y unterschiedliche ganze Zahlen größer als Null sind, und die Summe von x und y Werte hat, wodurch die Vis kosität von (a) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,20 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (b) von etwa 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 95 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks der folgenden Formel: MViDzMViworin z eine ganze Zahl größer als Null ist, die einen Wert hat, wodurch die Viskosität von (b) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt zwi schen etwa 150 und etwa 350 ppm, bezogen auf das Gewicht, variiert;
- (c) von 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 75 Gewichtsteilen eines Vinylgruppen an der Kette aufweisenden Kautschuks mit nicht reaktionsfähigen Endgruppen und der folgenden Formel: MDVi qMworin q eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (c) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (d) von etwa 0,0001 Gewichtsteilen bis etwa 30 Ge wichtsteilen eines verdünnenden Kautschuks der folgenden Formel: MDwMworin w eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (d) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt,
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c) und (d)
vorhandenen Mengen sich zu 100 Gewichtsteilen addieren;
- (e) von etwa 0,1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtstei len eines MQ-Harzes, als eines Entformungsmittels, mit ei ner Viskosität zwischen 500 und 50.000 mPa·s (centipoise), worin das Verhältnis von M : Q zwischen 0,8 : 1,0 und etwa 0,8 : 1,5 liegt;
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c), (d) und
(e) vorhandenen Mengen sich zu zwischen etwa 100,1 Ge
wichtsteil bis etwa 105 Gewichtsteilen addieren;
- (f) von etwa 0,15 bis etwa 80 Gewichtsteilen eines Füllstoffes aus pyrogenem Siliciumdioxid, der als ein ver stärkender Füllstoff wirkt und eine BET-Oberfläche im Be reich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Che miesorption einer Stickstoffbase und durch am Festkörper ausgeführtes MAS (Rotieren lassen um den "magischen Winkel") NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen-Hydroxylgruppen unterhalb eines Schwellwertes von 3,1 Hydroxylgruppen/nm² liegt, wobei die von den (a), (b), (c), (d), (e) und (f) vorhandenen Mengen sich zu zwischen 115,1 Gewichtsteil und 185 Gewichtsteilen addieren;
- (g) von etwa 0,01 bis etwa 1,5 Gewichtsteilen eines vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittels;
wobei sich die von den Komponenten (a), (b), (c), (d),
(e), (f) und (g) vorhandenen Mengen zu zwischen 115,11 Ge
wichtsteilen und 186,5 Gewichtsteilen addieren, worin:
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
Die härtbaren Kautschuke der vorliegenden Erfindung
können nach einem Kaltmisch-Verfahren hergestellt werden,
das die Stufen umfaßt:
- (a) Vermischen einer härtbaren Komponente, ausgewählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken mit der For mel: (MaMVi 1-a) (DVi)x(D)y(MaMVi 1-a)mit einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel und
- (b) Kontrollieren der Mischtemperatur, so daß die Tem peratur der Mischung 100°C, vorzugsweise 90°C, bevorzugter 80°C und am bevorzugtesten 65°C während des Vermischens nicht übersteigt.
Die hitzegehärteten Kautschuke und aus der Zusammen
setzung der vorliegenden Erfindung hergestellte Gegenstände
weisen eine verbesserte bleibende Verformung und deutlich
verbesserte Hitzealterungs-Eigenschaften auf. Die mit der
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellten,
hitzegehärteten Kautschuke sind brauchbar für Dichtungs
scheiben, Buchsen, O-Ringe, Rohre, medizinische Schläuche,
Gasmasken, Katheter, Wischerblätter für Scheibenwischer,
Spachtelblätter, Kuhler- bzw. Heizschläuche für Automobile,
Zündkerzenschuhe, Tasten bzw. Klappen für Tastaturen, Baby
flaschen-Nuckel, elektrische Verbindungsstücke, Durchfüh
rungshülsen, Dichtungen, Tauchmasken, Schnorchel, Ohrstop
fen, Mundschutz und geschäumte, hitzegehärtete Kautschuk
produkte.
Eine sehr spezifische Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf eine hitzehärtbare Siliconkaut
schuk-Zusammensetzung, die kalt verarbeitbar ist und im we
sentlichen aus einer Mischung der folgenden Komponenten be
steht:
- (a) einem Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuk mit Vinylgruppen an der Kette, mit der Formel: MViDVi xDyMViworin x und y unterschiedliche ganze Zahlen größer als Null sind, und die Summe von x und y Werte hat, wodurch die Vis kosität von (a) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,20 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (b) einem Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuk der folgenden Formel: MViDzMViworin z eine ganze Zahl größer als Null ist, die einen Wert hat, wodurch die Viskosität von (b) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt zwi schen etwa 150 und etwa 350 ppm, bezogen auf das Gewicht, variiert;
- (c) einem Vinylgruppen an der Kette aufweisenden Kaut schuk mit nicht reaktionsfähigen Endgruppen und der folgen den Formel: MDVi qMworin q eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (c) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (d) einem gegebenenfalls eingesetzten, verdünnenden Kautschuk der folgenden Formel: MDwMworin w eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (d) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt,
- (e) einem MQ-Harz, als einem Entformungsmittel, mit einer Viskosität zwischen 500 und 50.000 mPa·s (centi poise), worin das Verhältnis von M : Q zwischen 0,8 : 1,0 und etwa 0,8 : 1,8 liegt;
- (f) einem Füllstoff aus pyrogenem Siliciumdioxid, der als ein verstärkender Füllstoff wirkt und eine BET-Oberflä che im Bereich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Chemiesorption einer Stickstoffbase und durch am Festkörper ausgeführtes MAS (Rotieren lassen um den "magi schen Winkel") NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen- Hydroxylgruppen unterhalb eines Schwellwertes von 3,1 Hy droxylgruppen/nm² liegt;
- (g) irgendeinem der verschiedenen, vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel.
Die Formulierung kann auch streckende Füllstoffe und
andere Zusätze enthalten, die spezifische Eigenschaften
verleihen sollen.
In den Komponenten der vorliegenden Erfindung werden
die folgenden Strukturen definiert:
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
Alle durch die vorliegende Erfindung eingesetzten
Kautschuk-Komponenten haben eine Viskosität im Bereich von
200.000 bis 200.000.000 mPa·s (centipoise) bei 25°C.
Die Mengen der obigen Komponenten können in einem wei
ten Bereich variiert werden, um Kautschuke der vorliegenden
Erfindung herzustellen. Jede der Komponenten der vorliegen
den Erfindung ist in den folgenden Mengen vorhanden:
Die ersten vier Komponenten (a)+(b)+(c)+(d) müssen sich zu
100 Gewichtsteilen summieren, und der gesamte Alkenylgehalt
der Mischung der vier Komponenten (a), (b), (c) und (d)
liegt im Bereich zwischen 0,21 Gew.-% und etwa 3,00 Gew.-%.
Die Anmelderin weist darauf hin, daß es standardgemä
ße chemische Kurzbezeichnungen auf dem Gebiete der Silicon
chemie sind, wenn verschiedene Flüssigkeiten, Harze und
Kautschuke durch solche allgemeinen Bezeichnungen, wie MDM
für ein M-Endgruppen aufweisendes Polydiorganosiloxan, bei
dem der Polymerisationsgrad der wiederkehrenden Gruppen,
D-Einheiten, unspezifiziert ist, ausgenommen der Viskosität
des resultierenden Polymers, bezeichnet werden. Mehr im be
sonderen würde in MDxM, wo x ein stöchiometrischer Koeffi
zient ist, der den Polymerisationsgrad angibt, dieses x va
riieren, und geringe Werte von x bedeuten gießbare Flüssig
keiten, mittlere Werte von x bedeuten viskosere Flüssigkei
ten und hohe Werte bedeuten Kautschuke, so daß mit zuneh
mendem x auch die Viskosität zunimmt. Hinsichtlich der Be
zeichnung und Äquivalenz ist MDViDM beispielhaft für eine
chemische Kurzbezeichnung, bei der die Struktur des Poly
mers richtiger stöchiometrische, tiefgestellte Buchstaben
enthält, d. h., MDVi xDyM, die direkt in Beziehung stehen mit
dem Polymerisationsgrad und der Viskosität. Durch Festset
zen einer Viskosität für ein gegebenes, polymeres Silicon
sind diese stöchiometrischen, tiefgestellten Buchstaben de
finiert, selbst wenn deren Anwesenheit aus der benutzten,
chemischen Kurzbezeichnung entnommen werden muß.
Der vinyl-spezifische Peroxid-Härtungs-Katalysator (g)
kann irgendeiner der verschiedenen, im Stande der Technik
bekannten sein, wie sie in der US-PS 4,539,357 ab Spalte 9,
Zeilen 1 ff gelehrt sind. Die Anmelderin bevorzugt spezi
fisch den Einsatz von 2, 5-Dimethyl-tert-butyl-peroxyhexan;
2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Dicumylperoxid, 1,1-Di(tert)-bu
tylperoxytrimethyl)cyclohexan oder deren Mischungen.
Die Formulierung der vorliegenden Erfindung ist inso
fern einzigartig, als nun das Weglassen von Verfahrens-
Hilfsmitteln möglich ist. Bisher war es notwendig, eine ge
wisse, geringe Menge von Silanol- oder Methoxy-Endgruppen
aufweisenden Flüssigkeiten sehr geringer Viskosität hinzu
zugeben, um das Strukturieren des Füllstoffes zu verhin
dern, wenn die Mischung von Kautschuken und der pyrogene
Siliciumdioxid-Füllstoff vermischt werden, um die Vorstu
fen-Mischung zur Masse herzustellen, und auch, um die Vis
kosität der eine sehr hohe Viskosität aufweisenden Kaut
schuke zu verringern, die zur Herstellung der Vorstufen-Mi
schung eingesetzt werden, da die Verfahrens-Hilfsmittel ge
ringer Viskosität das Verarbeiten der Mischung auf Walzen
unterstützen. Die US-PS 4,539,357 diskutiert den notwendi
gen Einsatz von Verfahrens-Hilfsmitteln bei der Herstellung
von hitzegehärteten Kautschuken aus Kautschuken in Spalte
10 ab Zeile 53 ff. Die Zugabe solcher Verfahrens-Hilfsmit
tel hat verschiedene, ernste Nachteile bei den hitzehärtba
ren Kautschuk-Zusammensetzungen zur Folge. Bei Temperaturen
unter etwa 150°C vermindert die Anwesenheit einer Silicon-
Flüssigkeit sehr geringer Viskosität die Hitzestabilität
und die Eigenschaft der bleibenden Verformung des fertigen
Kautschukproduktes. Bei Temperaturen oberhalb etwa 150°C
wirken die Verfahrens-Hilfsmittel als Depolymerisations-
Katalysatoren.
Ein anderer einzigartiger Aspekt der vorliegenden Er
findung betrifft die Oberflächeneigenschaften des pyrogenen
Siliciumdioxid-Füllstoffes, der als ein verstärkender Füll
stoff in den hitzehärtbaren Zusammensetzungen der vorlie
genden Erfindung eingesetzt wird. Es wurden verschiedene
Arten unbehandelter und behandelter, pyrogener Siliciumdio
xid-Füllstoffe eingesetzt. Häufig schließen die ausgewähl
ten Behandlungen das Behandeln mit cyclischen, oligomeren
Siliconen geringen Molekulargewichtes, wie Octamethylcyclo
tetrasiloxan, oder Silazanen, wie Hexamethyldisilazan, ein.
Der Stand der Technik solcher behandelter Füllstoffe hat
sogar die doppelte Behandlung solcher Materialien einge
schlossen, zuerst mit einem Silazan, gefolgt von einer End
behandlung mit einem cyclischen Oligomer geringen Moleku
largewichtes. Üblicherweise werden diese Behandlungen in
situ und auf einer ad hoc-Basis ausgeführt. Häufig waren
diese Techniken derart, daß Verfahrens-Hilfsmittel hin
sichtlich ihrer Fähigkeit ausgewählt wurden, eine Doppel
funktion zu erfüllen, d. h., die Viskosität der Kautschuk-
Mischung zu verringern und gleichzeitig die Oberfläche des
verstärkenden Füllstoffes aus pyrogenem Siliciumdioxid zu
behandeln. Die Anmelderin hat festgestellt, daß ungeachtet
davon, ob das pyrogene Siliciumdioxid ein- oder zweimal, in
situ oder ex situ, behandelt wird, die kritischen Eigen
schaften des behandelten Füllstoffes nicht so sehr eine ex
tensive Eigenschaft, wie die Oberfläche, sondern eine in
tensive Eigenschaft, die Oberflächendichte unumgesetzter
Hydroxylgruppen, ist.
In amorphen Materialien großer Oberfläche, wie Silici
umdioxiden, Aluminiumoxiden, Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Co
gelen und ähnlichen, veranlassen das häufige Vorkommen kri
stallographischer Stapelfehler, Schottky- und Frenkel-De
fekte, eine sehr geringe Kristallitgröße und somit eine
große Oberfläche, was zu einer ungenügenden Absättigung des
Oxidationszustandes der primären Kationen der Struktur
Anwesenheit von Sauerstoff oder Schwefel für die Anionen
beruht oder organisch, wie im Falle aktivierten Kohlenstof
fes, werden die Valenzfehler, die als eine Folge der Pha
sengrenze auftreten, wo die Struktur endet, durch Wasser
stoff abgesättigt. Bei Oxiden führt dies zu an der Oberflä
che befindlichen Hydroxylgruppen. Im Falle von Silicium
oxiden interkodensieren diese an der Oberfläche befindli
chen Hydroxyl- oder Silanol-Gruppen leicht unter Bildung
von Si-O-Si-Bindungen zwischen benachbarten Teilchen, die
zum Strukturieren der Siliciumoxid-Teilchen führen. Unge
achtet dessen, wie diese intensive Eigenschaft kontrolliert
wird, findet ein solches Strukturieren entweder nicht statt
oder ist bis zu einem Punkt minimiert, wo es die Verarbei
tung der Kautschuk/Füllstoff-Mischung nicht merklich beein
trächtigt, wenn die Dichte des Oberflächen-Hydroxyls oder
-Silanols eines pyrogenen Siliciumdioxids unterhalb eines
Schwellwertes von grob 3,1 Hydroxylgruppen/nm² liegt. Die
Behandlungen nach dem Stande der Technik haben diese Kon
trolle zu einem größeren oder geringeren Grade bewerkstel
ligt, doch ist nicht die Behandlung an sich wichtig, son
dern die Verringerung der Oberflächen-Konzentration der Hy
droxyl- oder Silanol-Gruppen an der Siliciumdioxid-Oberflä
che ist kritisch.
Das Weglassen von Verfahrens-Hilfsmitteln und die Kon
trolle der intensiven Oberflächeneigenschaften des Silici
umdioxid-Füllstoffes führt zu deutlichen Vorteilen. Mi
schungen dieser speziellen Kautschuke sind kalt verarbeit
bar, und die resultierenden, hitzehärtbaren Kautschuke for
dern augenscheinlich nicht die Anwesenheit von Zusätzen,
die den gehärteten Kautschuk gegenüber den Auswirkungen von
Ölen aus Petroleum stabilisieren.
Die wesentlichen Komponenten der hitzehärtbaren Kaut
schuke der vorliegenden Erfindung sind die Vinylsilicon-
Kautschuke, die irgendeiner von (a), (b) oder (c) sein
kann, das Entformungsmittel, das vinyl-spezifische Peroxid-
Härtungsmittel und der verstärkende, pyrogene Siliciumdi
oxid-Füllstoff. Zu dieser Mischung können streckende Füll
stoffe, wie gefälltes Siliciumdioxid, fein zerteilter
Quarz, Glimmer, Aluminiumoxid, Titanoxid und ähnliche, hin
zugegeben werden. Es können auch Zusatzmaterialien, die der
fertigen, gehärteten Kautschuk-Zusammensetzung spezifische
Leistungsmerkmale verleihen, eingearbeitet werden, wie
Zinkoxid, Magnesiumoxid, Kupferoxid, Eisen(II)oxid, Eisen-
(III)oxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Ceroxid, Cerhydroxid
und die verschiedenen Metallsalze langkettiger Fettsäuren,
wie die Metalloctoate.
Die kalt verarbeitbaren oder mischbaren, hitzehärtba
ren Kautschuke der vorliegenden Erfindung haben eine ver
besserte bleibende Verformung, eine verbesserte Ölbestän
digkeit und eine verbesserte Entspannung der Kompressi
onsspannung, d. h., eine verbesserte Beibehaltung der Dich
tungskraft. Mit "kalt verarbeitbar" oder "kalt mischbar"
wird ein unter etwa 100°C ausgeführtes Mischverfahren be
zeichnet.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung
und dienen nur als demonstrative Beispiele. Die folgenden
Beispiele sollen daher nicht den Umfang der Erfindung ein
schränken. Alle hier genannten US-PSn werden durch Bezug
nahme spezifisch aufgenommen.
Es wurde eine polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,2 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 67 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 33 Gew.-
Teilen eines Methyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsil
oxan-vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vi
nylgehalt von 0,2 Gew.-% und einer Viskosität von 400.000
Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxanharzes, 40
Gew.-Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids mit einer Hy
droxyl-Konzentration an der Oberfläche unter 3,1 Hydroxyl-
oder Silanolgruppen auf dem nm², wobei die Konzentration
des Oberflächen-Hydroxyls unter dieses Niveau reduziert
wurde durch Behandlung mit Octamethylcyclotetrasiloxan,
gefolgt von einer Behandlung mit Hexamethyldisilazan, und
das Siliciumdioxid eine Oberfläche von 200 m²/g aufwies, 20
Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid,
0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhy
droxid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)
oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich gemischt, wo
bei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C hielt. Nach
der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,65 Gew.-Teile
von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als ein Kataly
sator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und nach zwei
minütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen, durch
ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh)
extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehärtet und
auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die physikali
schen Eigenschaften sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, enthaltend 0, 2
Mol-% Alkemyl als Vinyl, wurde, wie in Beispiel 1 beschrie
ben, hergestellt und gehärtet, ausgenommen, daß der Kaut
schuk ein Vinyl-Endgruppen aufweisender Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuk mit 800 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise) war. Die
physikalischen Eigenschaften dieser Zusammensetzung sind in
Tabelle 1 aufgeführt.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,4 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 90 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 10 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxanharzes, 35 Gew.-
Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids wie in Beispiel 1,
15 Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid,
0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhydro
xid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)
oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich gemischt, wo
bei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C hielt. Nach
der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,61 Gew.-Teile
von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als ein Kataly
sator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und nach zwei
minütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen, durch
ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh)
extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehärtet und
auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die physikali
schen Eigenschaften sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Es wurde eine polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,4 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 80 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 10 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 10 Gewichtsteilen eines Methyl-Endgruppen aufwei
senden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit einer Viskosität
von 225.000 Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxan
harzes, 40 Gew.-Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids wie
in Beispiel 1, 20 Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-
Teil Zinkoxid, 0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-
Teilen Cerhydroxid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid
(Eisen(II)-oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich ge
mischt, wobei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C
hielt. Nach der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,65
Gew.-Teile von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als
ein Katalysator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und
nach zweiminütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen,
durch ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150
mesh) extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehär
tet und auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die
physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 zusammenge
faßt.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,6 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 80 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 20 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxanharzes, 30 Gew.-
Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids wie in Beispiel 1,
10 Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid,
0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhydro
xid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)
oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich gemischt, wo
bei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C hielt. Nach
der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,57 Gew.-Teile
von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als ein Kataly
sator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und nach zwei
minütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen, durch
ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh)
extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehärtet und
auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die physikali
schen Eigenschaften sind in Tabelle 1.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,8 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 75 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 800 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 15 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 15 Gewichtsteilen eines Methyl-Endgruppen aufwei
senden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit einer Viskosität
von 225.000 Pa·s (poise), 35 Gew.-Teilen eines pyrogenen
Siliciumdioxids wie in Beispiel 1, 15 Gew.-Teilen von 5 µm
Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid, 0,25 Gew.-Teilen Magne
siumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhydroxid und 0,12 Gew.-Teilen
schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)-oxid). Diese Zusammensetzung
wurde gründlich gemischt, wobei man die Temperatur unter
halb von etwa 65°C hielt. Nach der Zugabe der obigen Kompo
nenten wurden 0,61 Gew.-Teile von 2,5-Dimethyl-di(tert-bu
tylperoxy)hexan als ein Katalysator zu radikalischen Här
tung hinzugegeben und nach zweiminütigem Mischen wurde der
Ansatz herausgenommen, durch ein Sieb von etwa 0,1 mm lich
ter Maschenweite (150 mesh) extrudiert, 17 Minuten bei
177°C in der Presse gehärtet und auf physikalische Eigen
schaften untersucht. Die physikalischen Eigenschaften sind
in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,6 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 80 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 20 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxanharzes, 35 Gew.-
Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids wie in Beispiel 1,
19 Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid,
0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhydro
xid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)
oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich gemischt, wo
bei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C hielt. Nach
der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,57 Gew.-Teile
von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als ein Kataly
sator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und nach zwei
minütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen, durch
ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh)
extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehärtet und
auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die physikali
schen Eigenschaften sind in Tabelle 1.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,5 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 75 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 15 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 10 Gewichtsteilen eines Methyl-Endgruppen aufwei
senden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit einer Viskosität
von 225.000 Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxan
harzes, 45 Gew.-Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids wie
in Beispiel 1, 25 Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-
Teil Zinkoxid, 0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-
Teilen Cerhydroxid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid
(Eisen(II)-oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich ge
mischt, wobei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C
hielt. Nach der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,65
Gew.-Teile von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als
ein Katalysator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und
nach zweiminütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen,
durch ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150
mesh) extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehär
tet und auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die
physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 zusammenge
faßt.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,6 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 70 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 20 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 10 Gewichtsteilen eines Methyl-Endgruppen aufwei
senden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit einer Viskosität
von 225.000 Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxan
harzes, 39 Gew.-Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids wie
in Beispiel 1, 15 Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-
Teil Zinkoxid, 0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-
Teilen Cerhydroxid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid
(Eisen(II)-oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich ge
mischt, wobei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C
hielt. Nach der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,65
Gew.-Teile von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als
ein Katalysator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und
nach zweiminütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen,
durch ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150
mesh) extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehär
tet und auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die
physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 zusammenge
faßt.
Ein "O"-Ring als Teststück, mit einem Innendurchmesser
von 12,7 mm und einem Außendurchmesser von 19,0 mm, wurde
von einer ASTM-Platte einer in der Presse gehärten Zusam
mensetzung geschnitten. Die Dicke des "O"-Ringes wurde an
vier Stellen auf dem Ring gemessen, wobei jede Messung um
einen radialen Winkel von 90° zur vorherigen Messung ver
setzt war. Der "O"-Ring wurde zwischen parallelen Platten
einer Shawburry-Wallace-Testvorrichtung bzw. -Einspannvor
richtung angeordnet, die frisch gesäubert und leicht mit
IRM-903 Öl, als einer Testflüssigkeit, geölt worden war.
Die Probe wurde dann auf der Grundlage des anfänglichen
Mittels der vier Dickenmessungen um 25% zusammengepreßt und
nach etwa 30 Minuten des Zusammenpressens bei Umgebungstem
peratur wurde eine anfängliche Gegenkraft bestimmt durch
Messen der Gegenkraft auf einem Shawburry-Wallace-Druck
spannungs-Relaxometer und Abziehen der Bruchkraft der Ein
spannvorrichtung. Die Einspannvorrichtung wurde dann in
IRM-903 Öl bei 150 ± 2°C bis zu einer Tiefe eingetaucht,
daß die obere, parallele Platte der Einspannvorrichtung
bedeckt war. In Intervallen von 168 Stunden wurde die Ein
spannvorrichtung aus dem Ölbad herausgenommen und die Ge
genkraft nach 4 Stunden bei Umgebungstemperatur gemessen.
Die prozentuale Beibehaltung der Dichtungskraft wurde dann
errechnet durch Dividieren der Intervall-Gegenkraft durch
die anfängliche Gegenkraft und Multiplizieren mit 100.
Bemerkungen:
* Daten nach nur einer Woche
** Daten bei 1000 Stunden
* Daten nach nur einer Woche
** Daten bei 1000 Stunden
Um die Auswirkung verschiedener Füllstoffe auf die
bleibende Verformung zu zeigen, wurde eine Polyorganosil
oxan-Zusammensetzung, enthaltend 0,6 Mol-% Alkenyl als Vi
nyl, hergestellt durch Vermengen in einem nicht erhitzten
Mischer, wie einem Banbury-Mischer, von einer Mischung, zu
sammengesetzt aus 80 Gew.-Teilen eines Vinyl-Endgruppen
aufweisenden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit einem Vi
nylgehalt von 225 Gew.-ppm Vinyl und einer Viskosität von
225.000 Pa·s (poise), 20 Gew.-Teilen eines Vinyl-Endgruppen
aufweisenden Dimethylsiloxan-vinylmethylsiloxan-Copolymer
kautschuks mit einem Vinylgehalt von 4,0 Gew.-% und einer
Viskosität von 580.000 Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen eines
MQ-Siloxanharzes, 30 Gew.-Teilen eines mit Octamethylcyc
lotetrasiloxan behandelten, pyrogenen Siliciumdioxid- mit
einer Oberfläche von 200 m²/g und einem Oberflächen-Hydro
xylgehalt von mehr als 2,75×10⁹ Hydroxylgruppen/m², 10
Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid,
0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhydro
xid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)
oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich gemischt, wo
bei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C hielt. Nach
der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,60 Gew.-Teile
von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als ein Kataly
sator zu radikaiischen Härtung hinzugegeben und nach zwei
minütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen, durch
ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh)
extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehärtet und
auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die physikali
schen Eigenschaften sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Um die Auswirkung von Silanol-Verfahrens-Hilfsmitteln
auf die bleibende Verformung zu zeigen, wurde eine Polyor
ganosiloxan-Zusammensetzung, enthaltend 0,6 Mol-% Alkenyl
als Vinyl, hergestellt durch Vermengen in einem nicht er
hitzten Mischer, wie einem Banbury-Mischer, von einer Mi
schung, zusammengesetzt aus 80 Gew.-Teilen eines Vinyl-End
gruppen aufweisenden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit ei
nem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vinyl und einer Viskosität
von 225.000 Pa·s (poise), 20 Gew.-Teilen eines Vinyl-End
gruppen aufweisenden Dimethylsiloxan-vinylmethylsiloxan-Co
polymerkautschuks mit einem Vinylgehalt von 4,0 Gew.-% und
einer Viskosität von 580.000 Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen
eines MQ-Siloxanharzes, 30 Gew.-Teilen eines pyrogenen Si
liciumdioxids wie in Beispiel 1, 2,0 Gewichtsteilen einer
Silanol-Endgruppen aufweisenden Flüssigkeit mit 6,0 Gew.-%
Silanol und einer Viskosität von 35 mm²/s (centistokes), 10
Gew.-Teilen von 5 µm Minosil®, 1,0 Gew.-Teil Zinkoxid,
0,25 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 0,45 Gew.-Teilen Cerhydro
xid und 0,12 Gew.-Teilen schwarzem Eisenoxid (Eisen(II)
oxid). Diese Zusammensetzung wurde gründlich gemischt, wo
bei man die Temperatur unterhalb von etwa 65°C hielt. Nach
der Zugabe der obigen Komponenten wurden 0,60 Gew.-Teile
von 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als ein Kataly
sator zu radikalischen Härtung hinzugegeben und nach zwei
minütigem Mischen wurde der Ansatz herausgenommen, durch
ein Sieb von etwa 0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh)
extrudiert, 17 Minuten bei 177°C in der Presse gehärtet und
auf physikalische Eigenschaften untersucht. Die physikali
schen Eigenschaften sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Es wurde eine Polyorganosiloxan-Zusammensetzung, ent
haltend 0,6 Mol-% Alkenyl als Vinyl, hergestellt durch Ver
mengen in einem nicht erhitzten Mischer, wie einem Banbury-
Mischer, von einer Mischung, zusammengesetzt aus 70 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Polydimethylsil
oxan-Kautschuks mit einem Vinylgehalt von 225 Gew.-ppm Vi
nyl und einer Viskosität von 225.000 Pa·s (poise), 20 Gew.-
Teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Dimethylsiloxan
vinylmethylsiloxan-Copolymerkautschuks mit einem Vinylge
halt von 4,0 Gew.-% und einer Viskosität von 580.000 Pa·s
(poise), 10 Gewichtsteilen eines Methyl-Endgruppen aufwei
senden Polydimethylsiloxan-Kautschuks mit einer Viskosität
von 225.000 Pa·s (poise), 0,5 Gew.-Teilen eines MQ-Siloxan
harzes, worin M Trimethylsilyl ist und das Verhältnis von M
zu Q im Bereich zwischen 0,8 : 1,0 bis etwa 0,8 : 1,5 liegt, 39
Gew.-Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids mit einer Ober
flächen-Hydroxylkonzentration unter 2,75×10⁹ Hydroxyl-
oder Silanolgruppen, wobei die Oberflächen-Hydroxylkonzen
tration auf unter dieses Niveau verringert wurde durch Be
handlung mit Octamethylcyclotetrasiloxan, gefolgt von einer
Behandlung mit Hexamethyldisilazan und das Siliciumdioxid
eine Oberfläche von 200 m²/g aufwies, 15 Gew.-Teilen von 5
µm Minosil®, wobei die gesamte Formulierung insgesamt
154,5 Gewichtsteile ausmachte. Diese Zusammensetzung wurde
gründlich gemischt, wobei man die Temperatur unterhalb von
etwa 65°C hielt. Zu der Zusammensetzung wurden unter Mi
schen 0,65 Gewichtsteile, nun 155,15 Gewichtsteile insge
samt, des 2,5-Dimethyl-di(tert-butylperoxy)hexan als Här
tungs-Katalysator hinzugegeben. Nach zweiminütigem Mischen
wurde der Ansatz herausgenommen, durch ein Sieb von etwa
0,1 mm lichter Maschenweite (150 mesh) extrudiert, 17 Minu
ten bei 177°C in der Presse gehärtet und auf physikalische
Eigenschaften untersucht. Die physikalischen Eigenschaften
sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Claims (19)
1. Kaltverarbeitbare, hitzehärtbare Alkenylsiliconkaut
schuk-Zusammensetzung, umfassend:
(1) 100 Gewichtsteile eines Alkenylsilicon-Kautschuks
oder eine Mischung von Alkenylsilicon-Kautschuken, ausge
wählt aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken der
Formel:
(MaMVi 1-a) (DVi)x(D)y(MaMVi 1-a)worin a Null oder 1 und x und y Null oder ganze Zahlen
sind, wobei die Summe von x + y einen Kautschuk mit einer
Viskosität im Bereich von etwa 200.000 bis etwa 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C ergibt und die Summe von a+x+y
einen Kautschuk mit einem Alkenylgehalt im Bereich von etwa
0,20 bis etwa 14,00 Gew.-% ergibt, unter der Einschränkung,
daß x größer als Null sein muß, wenn a gleich 1 ist, worin
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl
gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
(2) von etwa 0,01 bis etwa 1,5 Gewichtsteile eines
vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittels, wobei das Ge
samtgewicht von (1) und (2) im Bereich von 100,01 Gewichts
teilen bis etwa 101,5 Gewichtsteilen liegt.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Komponente
(1) eine Mischung von Kautschuken ist, die mindestens drei
Kautschuke umfaßt, die durch die Formeln definiert sind:
(1) MViDViDMVi
(2) MViDMVi und
(3) MDViM
(2) MViDMVi und
(3) MDViM
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiter umfassend ei
nen verdünnenden Kautschuk der Formel:
MDMder eine Viskosität im Bereich von 200.000 bis 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C aufweist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiter umfassend ei
nen Füllstoff aus pyrogenem Siliciumdioxid, der als ein
verstärkender Füllstoff wirkt und eine BET-Oberfläche im
Bereich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Che
miesorption einer Stickstoffbase und durch am Festkörper
ausgeführtes MAS (Rotieren lassen um den "magischen Winkel")
NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen-Hydroxylgruppen
unterhalb eines Schwellwertes von 3,1 Hydroxylgruppen/nm²
liegt.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 2, weiter umfassend ei
nen verdünnenden Kautschuk der Formel:
MDMder eine Viskosität im Bereich von 200.000 bis 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C aufweist.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 2, weiter umfassend ei
nen Füllstoff aus pyrogenem Siliciumdioxid, das als ein
verstärkender Füllstoff wirkt, der eine BET-Oberfläche im
Bereich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Che
miesorption einer Stickstoffbase und durch am Festkörper
ausgeführtes MAS (Rotieren lassen um den "magischen Winkel")
NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen-Hydroxylgruppen
unterhalb eines Schwellwertes von 3,1 Hydroxylgruppen/nm²
liegt.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, weiter umfassend ei
nen verdünnenden Kautschuk der Formel:
MDMder eine Viskosität im Bereich von 200.000 bis 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C aufweist.
8. Kalt verarbeitbare, hitzehärtbare Alkenylsiliconkaut
schuk-Zusammensetzung, umfassend:
- (a) von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichts teile eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks mit Vinylgruppen an der Kette, mit der Formel: MViDVi xDyMViworin x und y unterschiedliche ganze Zahlen größer als Null sind, und die Summe von x und y Werte hat, wodurch die Vis kosität von (a) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,20 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (b) von etwa 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 95 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks der folgenden Formel: MViDzMViworin z eine ganze Zahl größer als Null ist, die einen Wert hat, wodurch die Viskosität von (b) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt zwi schen etwa 150 und etwa 350 ppm, bezogen auf das Gewicht, variiert;
- (c) von 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 75 Gewichtsteile eines Vinylgruppen an der Kette aufweisenden Kautschuks mit nicht reaktionsfähigen Endgruppen und der folgenden Formel: MDVi qMworin q eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (c) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (d) von etwa 0,0001 Gewichtsteilen bis etwa 30 Ge wichtsteile eines verdünnenden Kautschuks der folgenden Formel: MDwMworin w eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (d) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt,
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c) und (d)
vorhandenen Mengen sich zu 100 Gewichtsteilen addieren;
- (e) von etwa 0,1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtstei le eines MQ-Harzes, als eines Entformungsmittels, mit ei ner Viskosität zwischen 500 und 50.000 mPa·s (centipoise), worin das Verhältnis von M : Q zwischen 0,8 : 1,0 und etwa 0,8 : 1,5 liegt;
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c), (d) und
(e) vorhandenen Mengen sich zu zwischen etwa 100,1 Ge
wichtsteilen bis etwa 105 Gewichtsteilen addieren;
- (f) von etwa 15 bis etwa 80 Gewichtsteilen eines Füll stoffes aus pyrogenem Siliciumdioxid, der als ein verstär kender Füllstoff wirkt und eine BET-Oberfläche im Bereich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Chemiesorp tion einer Stickstoffbase und durch am Festkörper ausge führtes MAS (Rotieren lassen um den "magischen Winkel") NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen-Hydroxylgruppen unter halb eines Schwellwertes von 3,1 Hydroxylgruppen/nm² liegt, wobei die von den (a), (b), (c), (d), (e) und (f) vorhan denen Mengen sich zu zwischen 115,1 Gewichtsteilen und 185 Gewichtsteilen addieren;
- (g) von etwa 0,01 bis etwa 1,5 Gewichtsteile eines vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittels;
wobei sich die von den Komponenten (a), (b), (c), (d),
(e), (f) und (g) vorhandenen Mengen zu zwischen 115,11
Gewichtsteilen und 186,5 Gewichtsteilen addieren, worin:
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
9. Kalt verarbeitbare, hitzehärtbare Alkenylsiliconkaut
schuk-Zusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus:
- (a) von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks mit Vinylgruppen an der Kette, mit der Formel: MViDVi xDyMViworin x und y unterschiedliche ganze Zahlen größer als Null sind, und die Summe von x und y Werte hat, wodurch die Vis kosität von (a) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,20 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (b) von etwa 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 95 Gewichts teilen eines Vinyl-Endgruppen aufweisenden Kautschuks der folgenden Formel: MViDzMViworin z eine ganze Zahl größer als Null ist, die einen Wert hat, wodurch die Viskosität von (b) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt zwi schen etwa 150 und etwa 350 ppm, bezogen auf das Gewicht, variiert;
- (c) von 0,2 Gewichtsteilen bis etwa 75 Gewichtsteilen eines Vinylgruppen an der Kette aufweisenden Kautschuks mit nicht reaktionsfähigen Endgruppen und der folgenden Formel: MDVi qMworin q eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (c) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt, und der Alkenylgehalt von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 14,00 Gew.-% variiert;
- (d) von etwa 0,0001 Gewichtsteilen bis etwa 30 Ge wichtsteilen eines verdünnenden Kautschuks der folgenden Formel: MDwMworin w eine ganze Zahl größer als Null ist, wodurch die Viskosität von (d) zwischen 200.000 und 200.000.000 mPa·s (cps) liegt,
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c) und (d)
vorhandenen Mengen sich zu 100 Gewichtsteilen addieren;
- (e) von etwa 0,1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtstei len eines MQ-Harzes, als eines Entformungsmittels, mit ei ner Viskosität zwischen 500 und 50.000 mPa·s (centipoise), worin das Verhältnis von M=Q zwischen 0,8 : 1,0 und etwa 0,8 : 1,5 liegt;
wobei die von den Komponenten (a), (b), (c), (d) und
(e) vorhandenen Mengen sich zu zwischen etwa 100,1 Ge
wichtsteil bis etwa 105 Gewichtsteilen addieren;
- (f) von etwa 0,15 bis etwa 80 Gewichtsteilen eines Füllstoffes aus pyrogenem Siliciumdioxid, der als ein ver stärkender Füllstoff wirkt und eine BET-Oberfläche im Be reich von 90 bis 400 m²/g aufweist, wobei das durch Che miesorption einer Stickstoffbase und durch am Festkörper ausgeführtes MAS (Rotieren lassen um den "magischen Winkel") NMR bestimmte Restniveau der Oberflächen-Hydroxylgruppen unterhalb eines Schwellwertes von 3,1 Hydroxylgruppen/nm² liegt, wobei die von den (a), (b), (c), (d), (e) und (f) vorhandenen Mengen sich zu zwischen 115,1 Gewichtsteil und 185 Gewichtsteilen addieren;
- (g) von etwa 0,01 bis etwa 1,5 Gewichtsteilen eines vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittels;
wobei sich die von den Komponenten (a), (b), (c), (d),
(e), (f) und (g) vorhandenen Mengen zu zwischen 115,11
Gewichtsteilen und 186,5 Gewichtsteilen addieren, worin:
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8-Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8-Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und
Q = SiO4/2.
10. Verfahren zum Herstellen einer hitzehärtbaren Kaut
schuk-Zusammensetzung, umfassend die Stufen:
- (a) Mischen einer härtbaren Komponente, ausgewählt
aus der Gruppe von Alkenylsilicon-Kautschuken der Formel:
(MaMVi 1-a) (DVi)x(D)y(MaMVi 1-a)worin a Null oder 1 und x und y Null oder ganze Zahlen
sind, wobei die Summe von x + y einen Kautschuk mit einer
Viskosität im Bereich von etwa 200.000 bis etwa 200.000.000
mPa·s (centipoise) bei 25°C ergibt und die Summe von a+x+y
einen Kautschuk mit einem Alkenylgehalt im Bereich von etwa
0,20 bis etwa 14,00 Gew.-% ergibt, unter der Einschränkung,
daß x größer als Null sein muß, wenn a gleich 1 ist, worin
M = R¹₃SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkyl gruppen, Phenyl und Trifluorpropyl;
MVi = R²(R¹)₂SiO1/2, wobei R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl und R² ausgewählt ist aus der Gruppe von 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen den, linearen oder cyclischen Alkenylgruppen;
DVi = R²(R¹)SiO2/2, worin R¹ und R² die oben genannten Bedeutungen haben;
D = (R³)₂SiO2/2, worin jedes R³ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkylgruppen, Phenyl und Trifluorpropyl, mit einem vinyl-spezifischen Peroxid-Härtungsmittel und - (b) Kontrollieren der Temperatur der Mischung, wodurch diese während des Mischverfahrens 100°C nicht übersteigt.
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