DE2215600C3 - Verwendung von ß -Aminoalkylsilanen zur Vorbehandlung von oxidischen und metallischen Oberflächen - Google Patents

Verwendung von ß -Aminoalkylsilanen zur Vorbehandlung von oxidischen und metallischen Oberflächen

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DE2215600C3
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Description

15
Vorliegende Erfindung behandelt die Verwendung von den in der deutschen Patentschrift 21 61716 genannten Aminosilanen zur Vorbehandlung von oxidischen und metallischen Unterlagen.
Es ist bekannt, Organosiliciumverbindungen mit Aminosubstituenten, wie z. B. y-Aminopropyltriäthoxisilan, als oberflächenreaktive Verbindungen bei einer großen Anzahl von Anwendungsgebieten einzusetzen. So ist z. B. der Einsatz dieser Verbindungen als Haftvermittler zwischen anorganischen Oxiden oder Metallen und Polyvinylchlorid oder organischen Polykondensationsprodukten, wie z. B. Phenolformaldehydharzen oder Epoxidharzen, bekannt. Auch die Verwendung dieser Verbindungen für den kurzzeitigen Oberflächen- bzw. Korrosionsschutz ist bekannt.
Es wurde nun gefunden, daß man die in der deutschen Patentschrift 21 61 716 genannten Aminosilane zur Vorbehandlung von oxidischen und metallischen Unterlagen verwenden kann. Diese Vorbehandlung bewirkt eine Haftung von Polymeren auf der Unterlage, die mindestens genau so gut ist wie diejenige mit bekannten Aminosilanen. Weiterhin werden durch diese Vorbehandlung die genannten Oberflächen gegenüber Korrosion zeitweilig geschützt, was auch für das y-Aminopropyltriäthoxisilan gilt. Das Aminosilan soll metallische Oberflächen gemäß der DE-PS 11 71 235 nur gegenüber Korrosion einer aggressiven Flüssigkeit schützen, während über den Korrosionsschutz dieser Verbindung gegenüber atmosphärischer Luft oder bei höherer Temperatur nichts bekannt ist.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Silane lassen sich durch die allgemeine Formel
Z,
50
(RO)1Si CH CH2N
55
60
R' Z2
kennzeichnen und werden im lolgenden als /?-Aminoäthylsilane bezeichnet. In dieser Formel steht R für einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Alomen, R' für einen Methyloder Äthylrest, Zi und Z2 für Wasserstoff oder einen Ci -4-Alkylrest, der gegebenenfalls endständig eine Aminogruppe enthält.
Die oxidischen Oberflächen, zu deren Vorbehandlung die jS-Aminoäthylsilane erfindungsgemäß verwendet werden, umfassen sowohl mineralische oxidische Oberflächen als auch solche synthetisch hergestellter Produkte. Beispiele mineralischer Produkte sind Asbest, Glimmer, Quarz, Korund, Diatomenerde, Sand, Eisenoxide.
Als Beispiele für die synthetischen, oxidische Oberflächen enthaltende, Produkte seien Glasfasern, Glasgespinste, Glaskugeln, Elektrokorund, Calciumcarbonate Fe2Oj genannt
Als Metalle kommen beispielsweise Eisen, Zink, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Zinn, Titan in Betracht sowie deren Legierungen, die diese Metalle als Hauptbestandteil enthalten, wie z. B. Messing und Bronze. Die Metalle können in Form von Blechen, Bändern, Matten oder Pulvern vorliegen.
Die Polymere, deren Haftung auf den genannten Oberflächen durch die erfindungsgemäße Verwendung der /?-Aminoäthylsilane verbessert wird, umfassen natürliche und synthetische Kautschuksorten, Polymerisationsprodukte wie PVC oder Polyäthylen, Polykondensationsprodukte wie warm- und kalthärtbare Phenolformaldehydharze und Polyadditionsprodukte wie Epoxidharze oder Urethanharze.
Die Verwendung der Silane erfolgt zweckmäßigerweise in Lösung. Die /7-Aminoäthylsilane sind teilweise in Wasser oder dessen Gemischen mit organischen Lösungsmitteln löslich. Als Lösungsmittel können aber auch alle üblichen organischen Lösungsmittel, wie z. B. Alkohole, vorzugsweise C2- bis Q-Alkohole, Äther Ketone, wie Aceton oder Äthylmethylketon, Chlorkohlenwasserstoffe oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder Xylol, oder Benzine verwendet werden. Auch Gemische dieser Lösungsmittel untereinander können verwendet werden. Die Konzentration der anzuwendenden Lösung hängt von dem Lösungsvermögen der jeweiligen /?-Aminoäthylsilane in dem betreffenden Lösungsmittel ab. Eine Wirkung tritt schon bei Verwendung von 0,05 gew.-°/oigen Lösungen ein. Vorzugsweise liegt die Menge an Silan in der Lösung zwischen 0,1 und 1,7 Gew.-%; es können aber auch Mengen bis zu 3,5 Gew.-% und mehr verwendet werden.
Die Silanlösung kann durch an sich bekannte Methoden wie Tauchen, Spritzen, Sprühen oder Streichen auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht werden. Üblicherweise wird bei der Verwendung als Haftvermittler die oxidische oder metallische Oberfläche mit dem Silan vorbehandelt, um einen festen Verbund zu erhalten. Es ist aber auch möglich, den gleichen Effekt zu erzielen, indem man dem Polymeren geringe Mengen (0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Polymere) des entsprechenden Silans untermischt. Diese letztere Verfahrensweise ist z. B. angebracht bei der Verarbeitung von Harzen mit Gießereisanden oder von Klebstoffen auf der Basis von PVC oder Epoxidharzen.
Beispiel 1
Entschlichtete Glasfäden werden in eine 0,5%ige wäßrige Lösung von a,-MethyI-j?-aminoäthyltriäthoxisilan 1 Minute lang getaucht und dann 1 Stunde an der Luft abtropfen gelassen. Die so geschlichteten Glasfäden werden in einem Ofen 15 Minuten bei 130° C getrocknet und daraufhin mit einem Epoxidharz vollkommen benetzt, anschließend in Glasrohre mit 4 mm starkem Durchmesser hineingezogen und bei 130°C 2 Stunden gehärtet. Nach dem Herauslösen der fertigen GFK-Epoxidrundstäbe werden diese 15 Stunden bei 130°C ausgehärtet. Die Biegefestigkeit der GFK-Rundstäbe wird nach der Prüfvorschrift DIN 53 452 bestimmt.
Ferner wird die Biegefestigkeit von Proben ermittelt, die 2 Stunden in siedendem Wasser lagen und dann
trockengewischt wurden. Dieser Test entspricht etwa der Beanspruchung bei einem Stehenlassen in Wasser bei Raumtemperatur während eines Monates.
Zum Vergleich wurden die gleichen Tests bei Verwendung von y-Aminopropyltriäthoxisilan durchgeführt
Biegefestigkeit von GFK-Epoxidrundstäben in kg/cm2
Trocken Naß
y-Aminopropyltriäthoxisilan 9400 8650
ir-Methyl-jS-aminoäthyltriäthoxisilan 9425 8416
Beispiel 2
Es ist bekannt, daß Polyvinylchlorid-Schutzüberzüge schlecht auf Stahl, Kupfer, Zink, Aluminium und Zinn haften. Behandelt man entfettete und gebeizte Streifen dieser Metalle, mit einer 2%igen alkoholischen ot-Methylrfi-amihoäthyisilanlösung und härtet dann den sich bildenden Film 5 Minuten bei 1300C, so läßt sich nach Aufbringen einer Polyvinylchloridschicht feststellen, daß diese Schicht nach dem Gitterschnitt bei einem Abreißversuch mit Klebeband meist noch 100%ige Haftung zeigt, während die entsprechenden Proben ohne Vorbehandlung nur eine geringe Haftfähigkeit aufweisen.
Beispiel 3
15 χ 8 mm große Kupferstreifen werden entfettet, gebeizt und mit einer 10%igen alkoholischen Lösung von Ä-Methyl-/?-aminoäthyltriäthoxisilan behandelt und anschließend 1 Stunde bei 1300C getrocknet Das Aussehen und ein Kratztest auf den behandelten Kupferstreifen zeigen, daß durch die Vorbehandlung ein sehr fest haftender und harter Silanfilm aufgezogen ist. Werden diese Kupferstreifen dann zusammen mit unbehandelten Kupferfolien 3 Stunden in einem Ofen auf 15O0C erhitzt, so zeigen die unbehandelten Proben eine starke Verfärbung (fast schwarz), während die vorbehandelten Proben ihr Aussehen behalten haben.
Beispiel 4
Entschlichtete Glasfaden werden mit einem Epoxidharz, dem 0,5% «-Methyl-jS-aminoäthyltrimethoxisilan zugegeben wurden, benetzt und wie im Beispiel 1 zu GFK-EpCjxidrundstäben verarbeitet Die Prüfung der Biegefestigkeit trocken und nach dem sogenannten 2 Stunden-Kochtest ergeben innerhalb der Fehlergrenzen völlig analoge Ergebnisse wie im Beispiel 1.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verwendung von /f-Aminoalkylsilanen gemäß Patent 21 61 716 zur Vorbehandlung von oxidischen und metallischen Oberflächen.
2. Verwendung von /3-AminoalkylsiIanen gemäß Anspruch 1 zur Verbesserung der Haftung von oxidischen bzw. metallischen Oberflächen mit Polymeroberflächen.
3. Verwendung von /J-Aminoalkylsilanen gemäß Anspruch 1 zur Erzielung eines Korrosionsschutzes von metallischen Oberflächen.
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