DE2631297A1 - Verfahren zur herstellung eines organosiloxanschaums - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines organosiloxanschaumsInfo
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Description
PFENNING - MAAS
MEINIG - LEMKE - SPOTT
MEINIG - LEMKE - SPOTT
8000 MÖNCHEN 40
SCHLEiSSHEIMERSTR. 299
SCHLEiSSHEIMERSTR. 299
DC 2067
Siloxanschäume sind bekannt, sie haben in der Technik jedoch
noch keinen breiten Eingang gefunden. In US-PS 3 070 555 wird ein Siloxanschaum beschrieben, zu dessen Herstellung man
zunächst ein hydroxyliertes Organopolysiloxan mit siliciumgebundenen Wasserstoffatomen, eine hydroxylierte Verbindung
sowie ein Zinnsalz einer in einem Kohlenwasserstoff löslichen Carbonsäure miteinander vermischt und das auf diese Weise
erhaltene Gemisch dann zu einem elastischen Produkt aufschäumen
läßt. Ein anderer Siloxanschaum wird in US-PS 3 338 847 beschrieben, und die Herstellung dieses Schaums erfolgt aus
einem Gemisch aus einem linearen hydroxylendblockierten Diorganosiloxanpolymer,
einer Organohydrogensiliciumverbindung, einer aliphatisch ungesättigten Qrganohydroxysiliciumverbindung
und einem Metallsalz einer Monocarbonsäure. In
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US-PS 3 429 838 wird ein weiterer Siloxanschaum beschrieben, der hergestellt wird, indem man einen Siliconkautschuk, der
ein lineares flüssiges Methylpolysiloxan mit endständigen
silic!umgebundenen Hydroxylgruppen enthält, Diatomeenerde,
Zinkoxid, kalzinierten Ton, Polyäthylsilicat und Zinnoctanoat
mit einem Silicontreibmittel, das ein flüssiges trimethylsilylendblockiertes Dimethylpolysiloxan ist, bei
dem einige siliciumgebundene Methylreste durch siliciumgebundene Wasserstoffatome ersetzt sind, miteinander vermischt.
Ferner sind auch flammabweisende und selbstverlöschende
Siloxanschäume bekannt. In US-PS 2 956 032 wird ein flammfester Organosiloxanelastmerschaum der in US-PS 3 070 555 beschriebenen
Art beschrieben, der zusätzlich Nickelbromid, aromatisches Pentabromäthylbenzol oder aromatisches Pentabromtoluol
enthält. Aus US-PS 3 428 580 ist ein selbstverlöschender Organopolysiloxanharzschaum bekannt, der ein
Organosiloxanpolymerharz mit Alkoxy- und Hydroxyfunktionalität, ein flüssiges Organohydrogensiloxanpolymer, eine Verbindung
ohne sauer reagierende Hydroxylgruppen und einen Katalysator aus quaternären Ammoniumverbindungen und
Carbonsäuresalzen von Schwermetallen enthält.
Den obigen Angaben zufolge lassen sich somit zwar bereits entsprechende Schäume herstellen, doch bereitet die Verwendung
dieser Schäume über einen breiten Temperaturbereich, beispielsweise von Raumtemperatur bis hinauf zu 300 0C, immer
noch ein Problem. Flammabweisende Schäume dieser Art haben darüber hinaus oft den Nachteil, daß sie beim Erhitzen giftige
dampfförmige Bestandteile abgeben. Es besteht daher der Wunsch nach einem besseren elastomeren Siloxanschaum, und
insbesondere nach einem flammabweisenden Elastomerschaum, der nicht toxisch ist. Aus US-PS 3 514 424 ist bekannt, daß
gummiartige Siliconkautschuke durch Zusatz von Platin flammabweisend werden. Nach US-PS 3 652 488 lassen sich bestimmte
Siliconkautschuke durch Einsatz einer Kombination aus Platin
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und Ruß flairtmabweisend machen. Gemäß US-PS 3 734 881 können
bestimmte bei Raumtemperatur härtbare Siliconelastomere, nämlich Elastomere mit Acetoxy- und Ketoximfunktionalität, durch
Verwendung von Platin und Ruß selbstverlöschend und nichttoxisch gemacht werden.
Es gibt somit bereits Siloxanschäume und flammgeschützte
Siloxanschäume. Vor der DT-OS 25 48 510 war jedoch nicht bekannt, daß sich Siloxanschäume auch unter Verwendung eines
Platinkatalysators herstellen lassen, daß derartige Schäume flammabweisend und nicht toxisch sind und daß sich
die Flammfestigkeit eines solchen Materials durch zusätzliche Verwendung von Ruß noch erhöhen läßt. Es wird darin
nämlich beschrieben, daß man unter Verwendung eines Platinkatalysators einen flammabweisenden Schaum erhalten kann,
obwohl zähe Schäume im Vergleich zu einem üblichen Festmaterial in Form von Materialien mit sehr dünnen Sektionen
wirken und bekannt ist, daß das gleiche Material in dünnerer Sektion rascher verbrennt als ein entsprechendes dickes Material,
so daß derartige Schäume im allgemeinen leichter verbrennen als feste Materialien. Es war daher auch nicht zu erwarten,
daß sich ein Siloxanschaum ohne Zusatz üblicher Flammschutzmittel flammfest ausrüsten läßt.' ■
Die in obiger DT-OS beschriebenen Schäume haben im wesentlichen zu 80 % oder mehr eine geschlossenzellige Struktur. Es ist als
äußerst überraschend anzusehen, daß sich der Anteil an offenzelliger Struktur durch die Gegenwart eines Organomonohydrogensiloxans
im Schaumgemisch, wie dies bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist, erhöhen läßt.
Ziel der Erfindung;'ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung
eines offenzelligen Siloxanschaums unter Verwendung von Platinkatalysatoren, der flammabweisend und nicht toxisch
ist. ,
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Die Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines Organosiloxanschaums gerichtet, das darin besteht, daß man
ein Organohydrogensiloxan, ein Organomonohydrogensiloxan, ein
hydroxyliertes Organosiloxan und einen Platinkatalysator zunächst miteinander vermischt und das Ganze dann aufschäumen
läßt. Die Schäume eignen sich insbesondere für Auskleidungsund Dichtungszwecke, wo man ein flammgeschütztes Material
braucht.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art besteht in einem Vermischen eines Organohydrogensiloxans mit
im Mittel wenigstens drei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
pro Molekül, im Mittel nicht mehr als einem siliciumgebundenen Wasserstoffatom pro Siliciumatom und Alkylresten mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen, Phenylresten und/oder 3,3,3-Trifluorpropylresten,
eines hydroxylierten Organosiloxans mit im Mittel mehr als 1,0 bis 2,5 siliciumgebundenen Hydroxylresten
pro Molekül und im Mittel wenigstens einem Alkylrest
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylrest und/oder 3,3,3-Trifluorpropylrest pro Siliciumatom, sowie eines
Platinkatalysators in einer Menge von 1 bis 200 Gewichtsteilen Platin pro Million Gewichtsteile Gesamtzubereitung, wobei
Organohydrogensiloxan und hydroxyliertes Organosiloxan in solcher Menge vorhanden sind, daß sich ein Molverhältnis aus
siliciumgebundenen Wasserstoffatomen zu siliciumgebundenen Hydroxy lresten von 2,5/1 bis 7/1 ergibt und das hiernach erhaltene
Gemisch eine Viskosität von weniger als 100 000 cP bei 25 C hat, und anschließendes Aufschäumen dieses Gemisches unter Bildung
eines Schaums, und ist dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gemisch ferner ein Organomonohydrogensiloxan mit einem
siliciumgebundenen Wasserstoffatom pro Molekül und mit Alkylresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylresten
und/oder 3,3,3-Trifluorpropylresten enthält, wobei das
Organomonohydrogensiloxan in solcher Menge vorhanden ist,
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das sich ein Molverhältnis aus siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
des Organohydrogensiloxans zu siliciumgebundenen Wasserstoff
atomen des Organomonohydrogensiloxans von 0,4 : 1 bis 2 : 1 ergibt und das Molverhältnis aus der Gesamtmenge der
im Gemisch vorhandenen siliciumgebundenen Wasserstoffatome und
den siliciumgebundenen Hydroxylresten zwischen 2,5 : 1 und 7 : T liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man die einzelnen
Bestandteile.zur Bildung eines Schaums bei Raumtemperatur
vermischt. Die Bestandteile lassen sich in jeder gewünschten Weise miteinander vermischen. Man kann hierzu beispielsweise
das Organohydrogensiloxan und das Organomonohydrogensiloxan zuerst mit dem Platinkatalysator vermischen und das dabei
erhaltene Gemisch dann mit dem hydroxylierten Organosiloxan vermischen, oder man kann den Platinkatalysator auch zuerst
mit dem hydroxylierten organosiloxan vermischen und das dabei erhaltene Gemisch dann mit dem Organohydrogensiloxan sowie dem
Organomonohydrogensiloxan. vermischen. Andere Mischmethoden sind
ebenfalls geeignet, und man kann beispielsweise das hydroxylierte
Organosiloxan in zwei Teilmengen aufteilen, wobei man dann eine Teilmenge mit dem Platinkatalysator vermischt und die andere Teilmenge
mit dem Organohydrogensiloxan sowie dem Organomonohydrogensiloxan vermischt und beide auf diese Weise erhaltenen Gemische
unter Bildung eines Schaum vereinigt. Die verschiedenen wahlweise verwendeten Bestandteile können darüber hinaus auch in
irgendeiner Weise mit einem oder.mehreren der vier erforderlichen
Bestandteile vermischt werden, sofern es dadurch nicht vor Vorhandensein aller vier Bestandteile im Gemsich zu einer vorzeitigen
Reaktion kommt. Zur Lagerung sollte man das Organohydrogensiloxan und/oder das Organomonohydrogensiloxan nicht
zusammen mit dem Platinkatalysator in Form eines einzigen
Gemisches lagern, da es sonst zu einer vorzeitigen Gasentwicklung kommen kann.
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Zur Steuerung der Aufschäum- und Härtungsreaktionen, die gleichzeitig
stattfinden, läßt sich ein Inhibitor für einen Platinkatalysator verwenden, wie beispielsweise ein cyclisches Polymethyl
vinylsiloxan oder ein acetylenischer Alkohol. Inhibitoren für Platinkatalysatoren sind dem Fachmann bekannt. Diese Inhibitoren
sollten den Aufschäum- und Härtungsprozeß nicht so beeinflussen, daß hierdurch das erfindungsgemäße Schaumprodukt
zerstört wird. Das Gemisch aus den einzelnen Bestandteilen sollte sofort nach seiner Herstellung an den Ort seiner
Anwendung gebracht werden, da das Aufschäumen unmittelbar nach dem Vermischen beginnt, sofern kein Inhibitor für den
Platinkatalysator vorhanden ist, durch den sich die Topfzeit des Gemisches so verlängert, daß man die einzelnen Bestandteile
zuerst miteinander vermischen und das Gemisch dann an den Ort seiner Anwendung bringen kann. Die Inhibitoren sind in verhältnismäßig
geringen Mengen vorhanden, und zur Steuerung des Beginns des Aufschäum- und Härtungsprozesses kann man beispielsweise
bis zu 2 Gewichtsteile cyclisches Polymethylvinylsiloxan verwenden. Cyclische Polymethy!vinylsiloxane dieser
Art sind bekannt, und sie können beispielsweise durch Hydrolysieren von Methylvinyldichlorsilan hergestellt werden.
Das vorliegende Verfahren kann ferner so ausgestaltet werden, daß man das Gemisch aus Organohydrogensiloxan, Organomonohydrogensiloxan,
hydroxyliertem Organosiloxan und Platinkatalysator zu anderen bei Raumtemperatur vulkanisierbaren Siliconelastomermassen
gibt, beispielsweise solchen, die ein Vinylorganopolysiloxan, ein Organohydrogensiloxan und einen Platinkatalysator
enthalten, wodurch man ebenfalls einen geeigneten Schaum erhält. Das bei Raumtemperatur vulkanisierbare Siliconelastomer
läßt sich mit dem Organohydrogensiloxan oder dem Organomonohydrogensiloxan
oder dem Katalysator vermischen, oder man kann es auch mit dem Organohydrogensiloxan, dem Organomonohydrogensiloxan
und dem Platinkatalysator vermischen und das auf diese
Weise erhaltene Gemisch dann mit dem hydroxylierten Organosiloxan versetzen. Das Verfahren wird am besten und vorzugsweise
so ausgeführt, daß man ein Gemisch aus dem Organomonohydrogensiloxan
und dem Organohydrogensiloxan zuletzt zugibt.
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Als Organohydrogensiloxan läßt sich jedes Siloxan verwenden,
das im, Mittel über wenigstens drei siliciumgebundene Wasserstoffatome
pro Molekül verfügt und im Mittel nicht mehr als ein siliciumgebundenes Wasserstoffatom pro Siliciumatom
aufweist. Die restlichen Wertigkeiten der Siliciumatome sind
durch zweiwertige Sauerstoffatome oder durch Alkylreste mit
1 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Rest, Phenylreste und/oder 3,3,3-Trifluorpropylreste abgesättigt. Die Organohydrogensiloxane
können Homopolymere, Copolymere oder Gemische hieraus sein, die Siloxaneinheiten folgender Arten enthalten:
RSiO1 5, R2SiO, R3SiO0 5, RHSiO, 1 5 20 5
H3SiO, RH2SiO 5 oder SiO2 , worin die Substituenten R
jeweils Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder' 3,3,3-Trifluorpropyl bedeuten. Beispiele solcher Verbindungen
sind cyclische Polymethylhydrogensiloxane, Copolymere aus Trimethylsiloxyeinheiten und Methylwasserstoffsiloxaneinheiten,
Copolymere aus Dimethylhydrogensiloxyeinheiten und Methylhydrogensiloxaneinheiten, Copolymere aus Trimethylsdloxyeinheiten,
Dimethylsiloxaneinheiten und Methylhydrogensiloxaneinheiten sowie Copolymere aus Dimethylhydrogensiloxaneinheiten,
Dimethylsiloxaneinheiten und Methylhydrogensiloxaneinheiten. Die Organohydrogensiloxane haben
vorzugsweise im Mittel wenigestens 5 siliciumgebundene Wasserstoff
atome pro Molekül.
Das Organomonohydrogensiloxan kann irgendein Siloxan mit einem siliciumgebundenen Wasserstoffatom pro Molekül sein. Zubereitungen
solcher Verbindungen, insbesondere polymere Verbindungen
dieser Art, enthalten im Reaktionsgemisch oft Nebenprodukte
mit mehr als einem siliciumgebundenen Wasserstoffatom pro Molekül, und solche Gemische, die großteils aus Molekülen
mit einem siliciumgebundenen Wasserstoffatom bestehen, sind "
ebenfalls erfindungsgemäß geeignete' Organomonohydrogensiloxane. Diese Organomonohydrogensiloxane können irgendeine der oben für
die Organohydrogensiloxane angegebenen Siloxaneinheiten enthalten, dürfen jedoch keine Einheiten mit zwei siliciumgebundenen
Wasserstoffatomen enthalten. Ein spezielles Beispiel einer solchen
Verbindung ist (CH3)3Si0(CH3)HSiOSi(CH3)3„
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Bei den hydroxylierten Organosiloxanen kann es sich um
irgendein Organosiloxangemisch aus Organosiloxanen mit
im Mittel mehr als 1,0 bis 2,5 siliciumgebundenen HydroxyI-resten
pro Molekül handeln. Die organischen Reste können irgendwelche der oben für die Organohydrogensiloxane angegebenen
einwertigen Reste sein. Die hydroxylierten Organosiloxane können Homopolymere, Copolymere oder Gemische hieraus sein. Es kann sich dabei um Gemische von Verbindungen
mit verschiedenem Molekulargewicht und verschiedenem Hydroxylgehalt handeln, sofern die sich hierdurch ergebenden
Mittelwerte jeweils in die oben angegebenen Bereiche fallen. Das hydroxylierte Organosiloxan enthält wenigstens einen
organischen Rest pro Siliciumatom. Beispiele geeigneter hydroxylierter Organosiloxane sind hydroxylendblockiertes ·
Polydimethylsiloxan, hydroxylendblockiertes Polydiorganosiloxan mit Siloxaneinheiten aus Dimethylsiloxaneinheiten
und Phenylmethylsiloxaneinheiten, hydroxylendblockiertes Polymethyl-3,3,3-trifluorpropylsiloxan und hydroxylendblockiertes
Polyorganosiloxan mit Siloxaneinheiten aus Monomethylsiloxan, Dimethylsiloxan, Monophenylsiloxan
und Diphenylsiloxan. Zu den erfindungsgemäß geeigneten hydroxylierten Organosiloxanen gehören ferner auch
Gemische aus hydroxylierten Organosiloxanpolymeren und hydroxylierten Organosilanen, beispielsweise ein Gemisch
aus hydroxylendblockiertem Polydimethylsiloxan und Diphenylmethylsilanol. Sofern wenigstens eine gewisse
Menge an hydroxyliertem Organosiloxanpolymer mit zwei oder mehr Hydroxylresten pro Molekül vorhanden ist, können
hydroxylierte Silane eingesetzt werden, um für die erforderliche Menge an mehr als 1,0 bis 2,5 siliciumgebundenen
HydroxyIresten pro Molekül zu sorgen.
Als Platinkatalysatoren lassen sich irgendwelche bekannten Katalysatoren dieser Art verwenden, beispielsweise auf Träger,
wie Silicagel oder Kohlepulver, abgelagertes Platin, Platinchlorid, Plätinsalze oder Chloroplatinsäure. Alle diese Katalysatorformen
sind als' Härtungssystem geeignet. Eine bevorzugte
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Platinform ist Chloroplatinsäure, und zwar entweder in Form des im Handel erhältlichen Hexahydrats oder in der wasserfreien Form, da sich dieses Material besonders leicht in Or- "
ganosiliciumsystemen verteilen läßt, und die Farbe eines solchen Gemisches nicht beeinflußt. Ein anderer bevorzugter PIatnkatalysator
ist der in US-PS 3 419 593 beschriebene Komplex
aus Chloroplatinsäure, der durch Vermischen von Chloroplatinsäure-Hexahydrat
mit symmetrischem Divinyltetramethyldisiloxan hergestellt wird. Ein weiterer ähnlicher Komplex wird aus
Chloroplatinsäure-Hexahydrat, symmetrischem Divinyltetramethyldisiloxan/ symmetrischem Tetramethyldisiloxan und
Alkohol als Lösungsmittel hergestellt. Beispiele weiterer geeigneter Platinverbindungen sind PtCl2/P (CH2CH2CH3)3_/2/
Platinumbromide, Komplexe aus Platinhalogeniden und Olefinen,
wie Äthylen, Propylen, Butylen, Cyclohexen oder Styrol,
Pt(CH3CN)2Cl2,
/Pt (CH2CN)2(CH3)4_/Cl2,
Pt(NH3J2Cl2,
PtBr2 CC2H4) 2 F
KZPtBr3(C2H4I/,
PtCl2(C2H4),
(CH3)2C=CH2.PtCl2,
H2Pt(CN)4.5H2O,
H/PtCl,(CH0CN)/,
Pt(NH3J2(CNS)2,
PtCl2-PCl3,
/Pt (NH3)4_/./PtCl4_/,
KZPtBr3(C2H4I/,
PtCl2(C2H4),
(CH3)2C=CH2.PtCl2,
H2Pt(CN)4.5H2O,
H/PtCl,(CH0CN)/,
Pt(NH3J2(CNS)2,
PtCl2-PCl3,
/Pt (NH3)4_/./PtCl4_/,
Pt-Π /P fPH PH ) /
- 2— 2 3 3— 2
- 2— 2 3 3— 2
PtCl9-P(OH) ^,
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PtCl2.P(OCH2CH3) ,
PtCl0. /P (OCH0CH.,)- /_, Pt(0OCH2SCH2CH3)27
Pt(CN)3,
)4Pt,
PtCl0. /P (OCH0CH.,)- /_, Pt(0OCH2SCH2CH3)27
Pt(CN)3,
)4Pt,
(CH3J3Pt-Pt33
(CH3)3Pt(CH2COCH=CCH3),
-0
PtCl3CO oder
PtBr2CO.
PtBr2CO.
Der Platinkatalysator kann in solcher Menge vorhanden sein,
daß sich 1 bis 200 Gewichtsteile Platin pro Million Gewichtsteile Gesamtzubereitung (ppm) ergeben. Vorzugsweise beträgt
die Menge an Platinkatalysator 10 bis 50 ppm Platin. Mengen an Platinkatalysator, mit denen man weniger als 1 ppm Platin
erhält, reichen zur Bildung eines Schaums nicht aus. Mengen von über 200 ppm Platin sind unwirtschaftlich. Bei den höheren
Mengen an Platinkatalysator sollte man gleichzeitig einen Inhibitor für diesen Platinkatalysator mitverwenden, da die Geschwindigkeit
des Aufschäumens und Härtens mit zunehmender Konzentration an Platin steigt und sich die einzelnen Bestandteile
hierbei sonst nicht mehr problemlos miteinander vermischen, lassen. Die Platinmenge sollte ferner auch ausreichen,
damit man entweder ohne oder in Kombination mit Ruß ein Material mit flammabweisenden Eigenschaften erhält.
Organohydrogensiloxan, Organomonohydrogensiloxan und hydroxyliertes Organosiloxan werden in solchen Mengen
miteinander vereinigt, daß sich ein Verhältnis aus sxliciumgebundenen Wasserstoffatomen zu sxliciumgebundenen
Hydroxy!resten von 2,5: 1. bis 7:1, vorzugsweise von
4-: 1 bis 7:1, ergibt. Bei Verhältnissen von unter
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2,5 : 1 erhält man zwar Schäume, doch sind diese Schäume für die bekannten Anwendungen zu brüchig und zu schwach. Das
gleiche Problem besteht auch bei der oberen Grenze. Innerhalb des angegebenen Molverhältnisses aus siliciumgebundenen
Wasserstoffatomen und siliciumgebundenen Hydroxylresten nimmt
die Schaumdichte mit zunehmendem obigem Verhältnis ab, wenn alle anderen Faktoren konstant sind.
Die in den erfindungsgemäßen Gemischen vorhandene Menge an
Organomonohydrogensiloxan sollte so hoch sein, daß sich ein Molverhältnis aus siliciumgebundenen Wasserstoffatomen im
Organohydrogensiloxan zu siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
im Organomonohydrogensiloxan von 0,4 : 1 bis 2 : 1 ergibt. Durch Variieren dieses Molverhältnisses läßt sich auch der
Anteil der offenzelligen.Struktur verändern. Erfindungsgemäß
kann man somit innerhalb bestimmter Grenzen den für den jeweiligen Zweck benötigten Anteil an offenzelliger Struktur
vorherbestimmen. Es sollte jedoch nicht so viel Organomonohydrogensiloxan
verwendet werden, daß hierdurch das Molverhältnis aus den siliciumgebundenen Wasserstoffatomen im Gesamtgemisch
und den siliciumgebundenen Hydroxylresten außerhalb der
oben für diese Zubereitungen beschriebenen Grenzen zu liegen kommt.
Das Molekulargewicht, irgendeines bestimmten Bestandteils ist
nicht wesentlich., sofern dieser Bestandteil in der Gesamtkombination
verträglich oder dispergierbar ist und die Gesamtkombination eine Viskosität von weniger als 100 000 cP
bei 25 0C, vorzugsweise weniger als 25 000 cP bei 25 0C,
hat. Bei einer Viskosität von über 100 000 cP wird das Vermischen der Bestandteile zu einem Problem. Die Eigenschaften
des Schaums, wie Hohlraumgröße und Dichte, werden ebenfalls durch die Art des Vermischens beeinflußt. Am besten werden
die einzelnen Bestandteile gründlich mechanisch miteinander
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vermischt. Da es jedoch so viele Variablen aus Mischgeschwindigkeit,
Vorrichtungsart, Scherbedingungen und dergleichen gibt, lassen sich aussagekräftige Bedingungen
praktisch nicht definieren. Darüber hinaus würde sich jeder als geeignet empfundene Satz von Bedingungen wieder ändern,
wenn man Art und Menge der einzelnen Bestandteile verändert.
Die erfindungsgemäß verwendeten Zubereitungen können auch noch andere Bestandteile enthalten, und hierzu gehören beispielsweise
Inhibitoren für den Platinkatalysator, wie cyclische Polymethy!vinylsiloxane oder acetylenische Verbindungen,
wie 3-Methyl-1-butin-3-ol oder andere derartige Verbindungen, wie sie beispielsweise in US-PS 3 445 420 beschrieben sind
und wie sie zur Verlängerung der Topfzeit vor dem.Aufschäumen
verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können ferner auch mit benzollöslichen vinylhaltigen trxorganosiloxyendblockierten
Polydiorganosiloxanen mit im Mittel etwa zwei Vinylresten pro Molekül in Mengen von bis zu 85 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Gesamtgewicht aus dem vinylhaltigen trxorganosiloxyendblockierten Polydiorganosiloxan und dem hydroxylierten
Organosiloxan, versetzt werden» Diese vinylhaltigen PoIydiorganosiloxane
können Gemische oder Einzelverbindungen sein und außer den Vinylresten organische Reste enthalten,
wie sie oben für das Organohydrogensiloxan angegeben worden sind. Polymere dieser Art werden beispielsweise in
US-PS 3 445 420 und 3 453 234 beschrieben. Die vinylhaltigen triorganosiloxyenblockierten Polydiorganosiloxane sind
vorzugsweise in Mengen von 50 Gewichtsprozent oder weniger vorhanden, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht aus dem
vinylhaltigen trxorganosiloxyendblockierten Polydxorganosiloxan
und dem hydroxylierten Organosiloxan. Mit 50 bis
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85 Gewichtsprozent vinylhaltigem Siloxan lassen sich zwar geeignete Schäume herstellen, bessere Schäume erhält man
jedoch unter Verwendung von Gemischen, die weniger als 50 Gewichtsprozent vinylhaltige Siloxane enthalten.
Durch den Zusatz der benzollöslichen vinylhaltigen triorganosiloxyendblockierten
Polydiorganosiloxane, und zwar entweder als solche oder als Teil anderer SiliconelastomerZubereitungen,
läßt sich die Festigkeit des Schaumprodukts erhöhen. Sind diese Vinylsiloxane in dem Gemisch vorhanden, dann läßt sich
das Molverhältnis aus siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
zu siliciumgebundenen Hydroxylgruppen über einen Bereich von 0,5:1 bis 7:1 variieren. Warum sich dieses Verhältnis unter
Verwendung dieser Bestandteile breiter variieren läßt, ist bisher noch nicht völlig klar. Die in solchen Gemischen
ablaufenden Reaktionen sind jedoch ziemlich komplex und konnten daher noch nicht völlig untersucht werden.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von
Schäumen verwendeten Gemische können ferner auch mit Füllstoffen versetzt werden, wie abgerauchtem Siliciumdioxid, Diätomeenerde,
Zinkoxid, Calciumcarbonat oder gemahlenem Quartz» Die maximal zu verwendenden Füllstoffmengen hängen von der Endviskosität
der Zubereitung ab. In diesen Schäumen können auch Hitzestabilisatoren, wie Eisenoxid, verwendet werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schäume haben, so wie sie sind, flammabweisende Eigenschaften. Für eine Reihe von
Anwendungszwecken sollte diese Eigenschaft zur Verbreiterung
des Anwendungsgebietes jedoch noch erhöht werden. Die flamm—
abweisenden Eigenschaften der Schäume lassen sich ohne Zugabe
von Bestandteilen erhöhen, die beim Verbrennen oder bei Kontakt mit Feuer giftige Dämpfe abgeben. Versetzt man daher
die zur Herstellung eines Schaums zu vermischenden Bestandteile mit 0,01 bis 2 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,05 bis
einem Gewichtsteil,. Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht der
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Zubereitung, dann erhält man einen Schaum mit noch besserer flammabweisender Wirkung. Bei Verwendung von Ruß erhält
man Schäume, die in kurzer Zeit selbst verlöschen, keine toxischen Gase entwickeln und keine toxischen Bestandteile
enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem flammfesten Siloxanschaum, den man bei Raumtemperatur erhält. Die einzelnen
Bestandteile werden zunächst miteinander vermischt, wobei das erhaltene Gemisch gleichzeitig aufschäumt und härtet.
Durch Verwendung von Inhibitoren läßt sich die Topfzeit oder die Verarbeitungszeit vor Beginn des AufSchäumens steuern. Die
Menge an Platin ermöglicht ferner eine gewisse Steuerung der Topfzeit. Eine Steuerung der Topfzeit ist wichtig, damit sich
die einzelnen Bestandteile überhaupt an einer Stelle miteinander vermischen lassen, an der der Schaum noch nicht verwendet
wird. Unter gewissen Umständen schäumt das Gemisch auch nicht sofort auf, da die Kombination über eine zu lange Topfzeit
verfügt. Dies ist dann der Fall, wenn Inhibitoren vorhanden sind, das Molverhältnis aus siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
zu siliciumgebundenen Hydroxylresten zu niedrig ist und/oder ein benzollösliches vinylhaltiges triorganosiloxyendblockiertes
Polydxorganosxloxan vorhanden ist. Möchte man den Aufschäumprozeß beschleunigen oder zu einer bestimmten
Zeit haben, dann genügt hierzu ein leichtes Erhitzen des Reaktionsgemisches.
Die oben beschriebenen Schäume sind flammabweisend und
selbstverlöschend, und sie eignen sich beispielsweise zur Herstellung von Polstermaterialien, Kissen, Unterlagen,
Ablativschichten, feuerfesten Polsterungen für elektronische Bauteile, feuerabweisenden Wänden, feuerfesten Dichtungen
sowie zur feuersicheren Ausrüstung von Räumen, in denen sich Personen aufhalten, wie Omnibusse, Züge oder Flugzeuge.
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Die Dichte der erfindungsgemäßen Schäume läßt sich
von 0,10 bis 0,30 g pro ecm variieren. Diese Dichten lassen sich verändern, indem man das Verhältnis aus den
siliciumgebundenen Wasserstoffatomen zu den siliciumgebundenen
Hydroxylgruppen oder auch die Füllstoffmenge verändert. Die obigen Dichteangaben gelten für herkömmliche Füllstoffarten,
durch Verwendung nicht üblicher oder exotischer Füllstoffe lassen sich jedoch auch Materialien mit Dichten außerhalb dieses
Bereiches herstellen»
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels weiter
erläutert.
Man stellt eine Reihe Siloxanschäume her, indem man 90 Gewichtsteile
eines hydroxylendblockierten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von etwa 2200 cP bei 25 0C, 22,5 Gewichtsteile Diatomeenerde, 10 Gewichtsteile hydroxylendblockiertes
Polydimethylsiloxan mit etwa 4 Gewichtsprozent siliciumgebundenen
Hydroxylresten und 13 Gewichtsteile Platin pro Million
Gewichtsteile der Gesamtzubereitung miteinander vermischt, wobei das Platin in Form eines Katalysatorkomplexes aus ChIoroplatinsäure
und symmetrischem Divinyltetramethyldisiloxan zugesetzt wird, der etwa 0,65 Gewichtsprozent Platin enthält
und ein Grundgemisch bildet. Teilmengen dieses Grundgemisches werden mit verschiedenen Gemischen aus einem trimethylsiloxyendblockierten
Polymethylhydrogensiloxan mit etwa 1,5 Gewichtsprozent siliciumgebundenen Wasserstoffatomen und einer Verbindung
der Formel
CH.,
ι -J
(CH0) -SiOSiOSi (CH.,) o
3 3 , 3 J
3 3 , 3 J
versetzt. Die Menge einer jeden SiH-Komponente im SiH-Gemisch und die Gesamtmenge des SiH-Gemisches, die man mit dem Grundgemisch
Bn ö ö ö ö / 1 100
U O ο δ ο /■ I j 8 a
vermischt, werden so gewählt, daß sich die in der folgenden
Tabelle angegebenen Verhältnisse ergeben. In dieser Tabelle bezeichnet das Symbol R1 das Molverhältnis aus den gesamten
siliciumgebundenen Wasserstoffatomen im fertigen Schaumgemisch und den siliciumgebundenen Hydroxylresten im fertigen Schaumgemisch,
und das Symbol R„ gibt das Molverhältnis aus den
siliciumgebundenen Wasserstoffatomen des trimethylsiloxyendblockierten
Polymethylhdrogensiloxans und den siliciumgebundenen Wasserstoffatomen der Verbindung der oben angegebenen
Formel an. Steht das Symbol R1 beispielsweise für 4 und das
Symbol R„ beispielsweise für 1,25, dann wird ein Gemisch aus
4,6 Gewichtsteilen trimethylsiloxyendblockiertem Polymethylhydrogensiloxan
und 13,1 Gewichtsteilen der Verbindung der
oben angegebenen Formel mit einer solchen Menge Grundgemisch vermischt, daß man 100 Gewichtsteile vereinigtes hydroxylendblockiertes
Polydimethylsiloxan erhält. Alle in der folgenden Tabelle angegebenen Gemische schäumen innerhalb von
etwa 1,5 Minuten auf und werden innerhalb von etwa 3 Minuten zu einem elastomeren Schaum gehärtet, der die in dieser Tabelle
angegebene prozentuale Menge an offenzelliger Struktur enthält, über eine gleichförmige Zellgröße verfügt, flammabweisend
ist und Dichten zwischen 0,18 und 0,22 g/cm hat. Gemische, bei denen das Symbol R1 kleiner ist als 2,5 oder größer ist
als 7, ergeben keine vernünftigen Schäume, und Gemische, bei denen das Symbol R_ kleiner ist als 0,4 führen ebenfalls zu
keinen vernünftigen Schäumen.
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R2 Prozent an offenzelliger Struktur
3 0,5 zu weich
3 O,75 - 39
3 1,0 63
3 1,5 41
3 1,75 38
4 0,5 zu weich 4 0,75 26
4 1,0 . 58
4 1,25 61
4 1,5 42
4 1,75 31
5 0,5 30 5 0,75 28 5 1,0 50 5 1,25 54 5 1/5 39
5 1,75 23
6 1,25 53 6 1/5 39
6 1,75 18
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Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Organosiloxanschaums
durch Vermischen eines Organohydrogensiloxans mit im Mittel wenigstens drei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
pro Molekül, im Mittel nicht mehr als einem,siliciumgebundenen
Wasserstoffatom pro Siliciumatom und Alkylresten mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen, Phenylresten und/oder 3,3,3-Trifluorpropylresten,
eines hydroxylierten Organosiloxans mit im Mittel mehr als 1,0 bis 2,5 siliciumgebundenen Hydroxylresten
pro Molekül und im Mittel wenigstens einem Alkylrest
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylrest und/oder 3,3,3-Trifluorpropylrest pro Siliciumatom, sowie eines
Platinkatalysators in einer Menge von 1 bis 200 Gewichtsteilen Platin pro Million Gewichtsteile Gesamtzubereitung, wobei
Organohydrogensiloxan und hydroxyliertes Organosiloxan in solcher Menge vorhanden sind, daß sich ein Molverhältnis aus
siliciumgebundenen Wasserstoffatomen zu siliciumgebundenen Hydroxy
!resten von 2,5/1 bis 7/1 ergibt und das hiernach erhaltene
Gemisch eine Viskosität von weniger als 100 000 cP bei 25 0C
hat, und anschließendes Aufschäumen dieses Gemisches unter Bildung eines Schaums, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Gemisch ferner ein Organomonohydrogensiloxan mit einem
siliciumgebundenen Wasserstoffatom pro Molekül und mit Alkylresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylresten
und/oder 3,3,3-Trifluorpropylresten enthält, wobei das
Organomonohydrogensiloxan in solcher Menge vorhanden ist,
das sich ein Molverhältnis aus siliciumgebundenen Wasserstoffatomen des Organohydrogensiloxans zu siliciumgebundenen Wasserstoff
atomen des Organomonohydrogensiloxans von 0,4 : 1
bis 2:1 ergibt und das Molverhältnis aus der Gesamtmenge der. im Gemisch vorhandenen siliciumgebundenen Wasserstoffatome und
den siliciumgebundenen Hydroxylresten zwischen 2,5 : 1 und
7 : 1 liegt.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine zur Verzögerung der Aufschäumuhd
Härtungsreaktion ausreichende Menge an cyclischen Polymethylvinylsiloxanen von bis zu 2 Geichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Zubereitung, verwendet«
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß man zur Ermöglichung einer gründlichen Durchmischung der einzelnen Bestandteile unter Verlängerung der
bis zum Aufschäumen verlaufenden Zeit eine ausreichende Menge an
acetylenischem Alkohol als Inhibitor verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man ferner Ruß in einer Menge von 0,01
bis 0,2 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gewicht der gesamten
Zubereitung, verwendet.
5. Verfahren zur Herstellung eines Organosiloxanschaums durch Vermischen eines Organohydrogensiloxans mit im Mittel
wenigstens drei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül, im Mittel nicht mehr als einem siliciumgebundenen
Wasserstoffatom pro Siliciumatom und Alkylresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylresten und/oder 3,3,3-Trifluorpropylresten,
eines hydroxylierten Organosiloxans mit im Mittel mehr als 1,5 bis 2,5 siliciumgebundenen Hydroxylresten
pro Molekül und im Mittel wenigstens einem Alkylrest
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylrest und/oder 3,3,3-Trifluorpropylrest pro Siliciumatom, eines benzollöslichen
vinylhaltigen triorganosiloxyendblockierten Polydiorganosiloxans mit im Mittel etwa 2 Vinylresten pro
Molekül.in einer Menge von gleich oder nicht mehr als 85 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht aus dem hydroxylierten
Organosiloxan und dem benzollöslichen vinylhaltigen
6 0 9 8 δ 3 / 1 1 8 9 : e ν
" 20 " 2631237
triorganosiloxyendblockierten Polydiorganosiloxan, wobei dieses benzollösliche vinylhaltige triorganosiloxyendblockierte
Polydiorganosiloxan Alkylreste mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen, Phenylreste, Vinylreste und/oder
3,3,3-Trifluorpropylreste enthält, und eines Platinkatalysators
in einer Menge von 1 bis 200 Gewichtsteilen Platin pro Million Gewichtsteile Gesamtzubereitung, wobei
Organohydrogensiloxan und hydroxyliertes Organosiloxan in solcher Menge vorhanden sind, daß sich ein Molverhältnis aus
siliciumgebundenen Wasserstoffatomen zu siliciumgebundenen Hydroxy
lresten von 0,5/1 bis 7/1 ergibt und das hiernach erhaltene Gemisch eine Viskosität von weniger als 100 000 cP bei 25 0C
hat, und anschließendes Aufschäumen dieses Gemisches unter Bildung eines Schaums, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Gemisch ferner ein Organomonohydrogensiloxan mit einem siliciumgebundenen Wasserstoffatom pro Molekül und
Alkylresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylresten
und/oder 3,3,3-Trifluorpropylresten enthält, wobei das
Organomonohydrogensiloxan in solcher Menge vorhanden ist, das sich ein Molverhältnis aus siliciumgebundenen Wasserstoffatomen
des Organohydrogensiloxans zu siliciumgebundenen Wasserstoff atomen des Organomonohydrogensiloxans von 0,4 : 1
bis 2 : 1 ergibt und das Molverhältnis aus der Gesamtmenge der im Gemisch vorhandenen siliciumgebundenen Wasserstoffatome und
der siliciumgebundenen Hydroxylreste zwischen 0,5 : 1 und
7 : 1 liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man ferner Ruß in einer Menge
von 0,01 bis 2 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zubereitung, verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ferner Füllstoffe verwendet.
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