DE2718998A1 - Verfahren zum herstellen von vernetzten, modifizierten organopolysiloxanen - Google Patents

Verfahren zum herstellen von vernetzten, modifizierten organopolysiloxanen

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DE2718998A1 DE19772718998 DE2718998A DE2718998A1 DE 2718998 A1 DE2718998 A1 DE 2718998A1 DE 19772718998 DE19772718998 DE 19772718998 DE 2718998 A DE2718998 A DE 2718998A DE 2718998 A1 DE2718998 A1 DE 2718998A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Verfahren zum Herstellen von vernetzten, modifizierten Organopolysiloxanen durch Polymerisieren von mindestens einem mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltenden Monomer mittels freier Radikale in Gegenv/art von mindestens einem durch Kondensation oder durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen vernetzbaren bzw. vernetzten Organopolysiloxan mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten, v/obei in einem derartigen, durch Kondensation vernetzbaren Organopolysiloxan alle kondensierbaren Gruppen Si-gebundene Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, und gegebenenfalls Vernetzung des Organopolysiloxans. Die Verbesserung besteht z.B. darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Produkte erhalten werden, die höhere Transparenz und/oder höhere Festigkeit aufweisen als Produkte, die nach bisher bekannten, vergleichbaren Verfahren erhalten werden. Die Verbesserung wird insbesondere dadurch erzielt, daß die Polymerisation von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer nicht nur in Gegenwart von Organopolysiloxanen mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten, sondern gleichzeitig auch in Gegenwart eines Kondensationskatalysators für das Organopolysiloxan bzw. eines die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen fördernden Katalysators und erforderlichenfalls nach Zusatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens 2 Si-gebundenen Wasserstoffatomen je Molekül durchgeführt wird.
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Beispielsweise aus DT-AS 19 57 356, bekanntgemacht: 11. Oktober 1973, Anmelder: Ford-Werke AG, ist es bekannt, zunächst die kondensationsfähigen Gruppen eines kondensierbaren Organopolysiloxans mit einem alkoholische Hydroxylgruppen aufweisenden Acrylester umzusetzen und in Gegenwart des so erhaltenen Acryl-Siloxan-Harzes Vinylmonomere zu polymerisieren. Gegenüber diesem bekannten Verfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren zumindest den Vorteil, daß es erheblich geringeren Aufwand erfordert. Weiterhin ist aus GB-PS 7 66 528, veröffentlicht: 23. Januar 1957, Anmelder: Midland Silicones Limited, bekannt, mindestens ein mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer mittels freier Radikale in Gegenwart von mindestens einem Organopolysiloxan, von dem nicht auszuschließen ist, daß es mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten enthalten kann und das kondensationsfähige Gruppen enthalten kann, die jeweils Si-gebundene Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind, zu polymerisieren. Als aliphatische Mehrfachbindungen enthaltendes Monomer wird in der genannten GB-PS unter vielen anderen Monomeren auch Acrylamid genannt. Die Beispiele von GB-PS 7 66 528 beschreiben jedoch nicht die Herstellung eines Produktes mit meßbarer Festigkeit. Schließlich ist aus DT-PS 9 68 056, ausgegeben: 9. Januar 1958, Anmelder: Ernst Leitz GmbH, ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern und überzügen bekannt, wonach die Polymerisationsprodukte aus monomeren, ungesättigten polymerisierbaren Kohlenstoffverbindungen und niedrigpolymeren Silikonen verformt und bei erhöhter Temperatur ausgehärtet, also vernetzt werden. Aufgrund des niedrigen Verhältnisses von Methylmagnesiumchlorid zu Siliciumtetrachlorid bei der Herstellung des gemäß Beispiel 1 eingesetzten Organopolysiloxans dürfte auch dieses Organopolysiloxan im Widerspruch zur Formel auf Seite 1 der DT-PS 9 68 056 mindestens 40 Molprozent Mono-
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organosiloxaneinheiten enthalten. Gegenüber den Produkten, die gemäß DT-PS 9 68 056 erhalten werden, haben die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte insbesondere die Vorteile, daß sie höhere Transparenz und/oder höhere Festigkeit aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von vernetzten, modifizierten Organopolysiloxanen durch Polymerisieren von mindestens einem mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltenden Monomer mittels freier Radikale in Gegenwart von mindestens einem durch Kondensation oder durch Anlagerung von Si-gebundenem Viasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen vernetzbaren bzw. vernetzten Organopolysiloxan mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten, wobei in einem derartigen durch Kondensation vernetzbaren Organopolysiloxan alle kondensierbaren Gruppen Si-gebundene Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, und gegebenenfalls Vernetzung des Organopolysiloxans, dadurch gekenn-, zeichnet, daß die Polymerisation von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer gleichzeitig auch in Gegenwart eines Kondensationskatalysators für das Organopolysiloxan bzw. eines die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen fördernden Katalysators und erforderlichenfalls nach Zusatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens 2 Si-gebundenen Wasserstoffatomen je Molekül durchgeführt wird.
Als mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltende Monomere können auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltenden Monomere verwendet werden, die auch bisher mittels freier Radikale in Gegenwart von Organopolysiloxan, gleichgültig, ob dieses Organopolysiloxan Monoorga-
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nosiloxaneinheiten enthielt oder nicht, polymerisiert werden konnten. Beispiele für solche Monomere sind mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltende Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen, Propylen, Butylen, Isopren, Butadien, Trivinylcyclohexan, Vinylnaphthalin, Styrol, alpha-Methylstyrol, Vinyltoluol und p-Divinylbenzol; Vinylhalogenide, wie Vinylfluorid und Vinylchlorid; Vinylester organischer Säuren, wie Vinylacetat; durch Chlor substituierte Styrole, wie o-Chlorstyrol und o,o-Dichlorstyrol; heterocyclische Vinylverbindungen, wie Vinylpyridin, N-Vinylcarbazol, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylcaprolactam; Acrylsäure und Derivate von Acrylsäure, wie Acrylamid, Acrylnitril und Ester von Acrylsäure mit einwertigen Alkoholen, wie A'thylacrylat und n-Butylacrylat, oder mehrwertigen Alkoholen, wie Pentaerythrittetraacrylat; Vinylidenfluorid, Vinylidenchlorid, Vinylidencyanid, Methacrylsäure und Derivate von Methacrylsäure, wie Methacrylamid, Methacrylnitril und Ester von Methacrylsäure mit einwertigen Alkoholen, wie Methylmethacrylat, n-Butylmethacrylat und Allylmethacrylat, oder mehrwertigen Alkoholen, wie Trimethylolpropantrinethacrylat; andere Allylverbindungen als Allylmethacrylat, wie Triallylcyanurat, Diallylcyanurat, Diallylisocyanurat, Crotonsäurediallylester, Diallylphthalat, Diallylfumarat, Dimethallylterephthalat sowie Allyläther von Pentaerythrit und Trimethylolpropan.
Die Monomeren können einzeln verwendet werden. So kann z.B. als aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer n-Butylmethacrylat als einziges Monomer im Gemisch der Reaktionsteilnehmer verwendet werden. Es können aber auch Gemische aus zwei, drei oder mehr der genannten Monomeren eingesetzt werden. Beispiele für solche Gemische finden sich in den weiter unten folgenden Ausführungsbeispielen. Weitere Beispiele für derartige Gemische sind solche aus
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Styrol und n-Butylacrylat, aus Äthylen und Vinylacetat sowie Gemische aus einem Acrylester und Acrylnitril, die beide substituiert sein können, wie Gemische aus Äthylacrylat und Methacrylnitril. Schließlich können auch Gemische aus einem oder mehr der genannten Monomeren und Polymeren mit vielen aliphatischen Mehrfachbindungen, wie ungesättigten Polyestern, oder Monomeren, die besonders leicht zusammen mit anderen Monomeren polymerisieren, wie Maleinsäureanhydrid, Ester von Maleinsäure, andere Ester von Fumarsäure als Diallylfumarat, Stilben, Inden und Cumaron, eingesetzt werden.
Bevorzugt als mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltende Monomere sind solche, in denen die OrganopoIysiloxane, in deren Gegenwart aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer polymerisiert wird, zumindest bei der Temperatur, bei der die Polymerisation von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und/oder die Vernetzung von Organopolysiloxan stattfindet, gegebenenfalls nach Zusatz eines inerten Lösungsmittels, wie Xylol, löslich sind, oder mit denen die Organopolysiloxane unter den vorstehend angegebenen Bedingungen leicht mischbar sind.
Vorzugsweise wird aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer in Mengen von 5 Gewichtsprozent, insbesondere mindestens 20 Gewichtsprozent, bis 95 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan, eingesetzt. Wird aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer in Mengen von unter 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan, eingesetzt, so werden besonders hitzebeständige Produkte mit besonders guten elektrischen Eigenschaften erhalten. Wird aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer in Mengen von über 50 Ge-
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wichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan, eingesetzt, so werden Produkte mit besonders hoher mechanischer Festigkeit, die gleichzeitig beständig gegen Wasser, Sonne und Kreidung sind, erhalten.
Vorzugsweise sind die anderen Siloxaneinheiten als Monoorganosiloxaneinheiten in den bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Organopolyciloxanen mit mindestens 40 Molprozent Monoorgancsiloxaneinheiten Diorganosiloxaneinheiten, Triorganosiloxaneinheiten und/oder SiO4 ,2~ Einheiten. Zweckmäßig beträgt in diesen Organopolysiloxanen der Anteil dex~ Diorganosiloxaneinheiten höchstens 55 Molprozent und der Anteil der Triorganosiloxaneinheiten und der SiO. ,„-Einheiten jeweils höchstens 10 Molprozent, vorzugsweise 5 Molprozent. Bis zu 10 % der Anzahl der organischen Reste in diesen Organosiloxaneinheiten können durch Wasserstoff ersetzt sein.
Monoorganosiloxaneinheiten können durch die Formel RSiO3,2, Diorgancsiloxaneinheiten können durch die Formel R-SiO und Triorganosiloxaneinheiten können durch die Formel R^SiO1 ,2 wiedergegeben werden. In allen diesen Formeln bedeutet R jeweils einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest, der vorzugsweise 1 bis 12 Kohlenstoff atome enthält.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl- und sec.-Butylrest sowie Octyl- und Dodecylreste; Cycloalkylreste, wie der Cyclopentyl-, Cyclohexyl- und Cycloheptylrest; Alkenylreste, wie der Vinyl- und Allylrest; Arylreste, wie der Phenylrest; Alkarylreste, wie Tolylreste; und Aralkylreste, wie der Benzylrest. Beispiele für
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substituierte Kohlenwasserstoffreste R sind halogenierte Kohlenwasserstoffreste, wie der 1,1,1-Trifluorpropylrest und der alpha,alpha,alpha-Trifluortolylrest, sowie Chlorphenyl- und Dichlorphenylreste. Insbesondere wegen der leichteren Zugänglichkeit sind jedoch vorzugsweise mindestens 50 % der Anzahl der Reste R Methylreste und insgesamt mindestens 75 % der Anzahl der Reste R Methyl- und Phenylreste.
Wenn die Organopolysiloxane mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten solche sind, die durch Kondensation vernetzbar sind und auch durch Kondensation vernetzt werden sollen, so müssen sie insgesamt mindestens 0,1 Gewichtsprozent Si-gebundene Hydroxylgruppen und/oder SiOC-gebundene Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie die oben genannten Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, enthalten. Vorzugsweise enthalten diese AIkoxygruppen jedoch nur 1 bis 3 Kohlenstoffatome.
Wenn die Organopolysiloxane mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten solche sind, die durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Alkenylgruppen vernetzbar sind und auch durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen vernetzt werden sollen, so müssen mindestens 0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 25 % der Anzahl der Reste R Alkenylreste, insbesondere Vinylreste, sein.
Besonders bevorzugt als Organopolysiloxane mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten sind insgesamt mindestens 0,1 Gewichtsprozent Si-gebundene Hydroxylgruppen und/oder SiOC-gebundene Alkylreste enthaltende Hydrolysate von Methyltrichlorsilan, gegebenenfalls im Gemisch mit bis zu 25 Molprozent Dimethyldichlorsilan, oder von Methyltriäthoxysilan, gegebenenfalls im Gemisch mit bis zu 25 Molprozent Diäthoxysilan. Weitere Beispiele für durch Kondensation vernetzbare Organopolysiloxane mit min-
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destens 40 Molprozent Monoorganosiloxar.einheiten sind solche mit durchschnittlich 0,3 bis 1,2 Phenylresten je Si-Atcm, durchschnittlich insgesamt 0,9 bis 1,7 SiC-gebundenen organischen Resten je Si-Atcm und insgesamt mindestens 0,1 Gewichtsprozent Si-gebundenen Hydroxylgruppen und/oder SiOC-gebundenen Alkylresten. Derartige Organopolysiloxane sind allgemein bekannt.
Als Organopolysiloxane mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten sind weiterhin auch solche geeignet, die durch Hydrolyse von Monoorganosilanen der allgemeinen Formel
RSiX3 ,
wobei X eine hydrolysierbare Gruppe, z.B. eine Äthoxygruppe, oder ein hydrolysierbares Atom, insbesondere Chlor, bedeutet und R die oben dafür angegebene Bedeutung hat, oder von Gemischen aus Silanen der allgemeinen Formel
RaSiX4-a '
worin R und X jeweils die oben dafür angegebene Bedeutung haben und a 0, 1, 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, daß diese Gemische zumindest zu 40 Molprozent aus Silanen der allgemeinen Formel
RSiX3
bestehen, in Gegenwart von Diorganopolysiloxanen hergestellt worden sind.
Die freien Radikale bei dem Polymerisieren von mindestens einem mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthal tenden Monomer in Gegenwart von mindestens einem durch Kon densation oder durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasser-
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stoff an Alkenylgruppen vernetzbaren Organopolysiloxan mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten werden vorzugsweise durch organische peroxydische Verbindungen erzeugt. Es können jedoch auch andere Radikalbildner verwendet werden. Beispiele für solche anderen Radikalbildner sind Azoverbindungen, bei denen die beiden Stickstoffatome der Azogruppe an tertiäre Kohlenstoffatome und die restlichen Valenzen der tertiären Kohlenstoffatome durch Nitril-, Carboxyl-, Cycloalkylen- oder Alkylgruppen abgesättigt sind, enolisierbare alpha-Phenylcarbony!verbindungen, Sulfinsäuren und energiereiche Strahlen, wie alpha-, beta- oder gamma-Strahlen oder Ultraviolett-Strahlen, sowie rein thermische Initiierung von Radikalbildung.
Beispiele für die bevorzugten Mittel zur Erzeugung von freien Radikalen sind Diacylperoxyde, wie Benzoylperoxyd und Lauroy1-peroxyd; Ketoperoxyde, wie Acetonperoxyd und Cyclohexanonperoxyd; Kohlenwasserstoffperoxyde, wie tert.-ButyIhydroperoxyd, Cumolhydroperoxyd und Decahydronaphthalinhydroperoxyd; Dikohlenwasserstoffperoxyde, wie Di-tert.-butylperoxyd und Dicumylperoxyd; Perketale, wie 1,1-Di-tert.-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan; Perester, wie tert.-Butylperbenzoat, tert,-Butylperoxyisopropylpercarbonat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylperoktoat, tert.-Butylcyclohexylpercarbonat und tert.-Butylpermaleinat; schließlich Acetylcyclohexansulfonylperoxyd.
Es können Gemische aus verschiedenen, freie Radikale erzeugenden Mitteln eingesetzt werden.
Die Menge an chemischen Mitteln zur Erzeugung von freien Radikalen beträgt vorzugsweise 0,0005 bis 5 Gewichtsprozent, insbesondere 0,003 bis 2 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan.
Chemische Mittel zur Erzeugung von freien Radikalen können auf
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verschiedene Weise eingesetzt v/erden. Es kann, insbesondere wenn die Halbwertszeit dieser Mittel in Toluol bei der jeweils angewandten Polymerisationstemperatur mehr als zwei Stunden beträgt, ein Teil der Gesamtmenge oder die Gesamtmenge an Radikalbildnern vor Erreichen der Polymerisationstemperatur mit Organopolysiloxan und/oder aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer vermischt werden und/oder, insbesondere wenn die Halbwertszeit der Radikalbildner bei der jeweils angewandten Polymerisationstemperatur weniger als zwei Stunden beträgt, ein Teil der Gesamtmenge oder die Gesamtmenge an Radikalbildner in Anteilen oder stetig dem bei der Polyraerisationstemperatur gehaltenen Gemisch aus aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan zugesetzt werden.
Das bei dem Polymerisieren von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer gegebenenfalls mitverwendete Lösungsmittel, das oben bereits erwähnt wurde, kann solches sein, in dem sich die Polymerisationsprodukte nicht oder nicht merklich lösen. Es liegt dann eine Fällungspolymerisation vor. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mitverwendete Lösungsmittel kann aber auch solches sein, in dem sich sowohl Organopolysiloxan und aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer als auch die Polymerisationsprodukte lösen. Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in Gegenwart von Wasser als Emulsions- oder Suspensionspolymerisation durchgeführt werden. In vielen Fällen kann die Mitverwendung von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Organopolysiloxan und aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer, an Wasser zur leichteren Abführung der Polymerisationswärme vorteilhaft sein.
Die bei dem Polymerisieren von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer angewandten Temperaturen und Drücke können die gleichen sein wie bei den bisher bekannten Verfahren, bei denen aliphatische Mehrfachbindung enthaltendes Monomer in Gegenwart von Organopolysiloxan, gleichgültig ob dieses Organopolysiloxan Monoorganosiloxaneinheiten enthielt oder nicht, mittels freier Radikale polymerisiert v/ird. Bevorzugt sind Temperaturen von
2 von 0,1 bis 20 ata.
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50 bis 200° C und Drücke von 0,1 bis 20 ata.
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Das Polymerisieren von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer in Gegenwart von vernetzbarem bzw. vernetztem Organopolysiloxan kann überraschenderweise (vgl. z.B. DT-OS 16 46 215, offengelegt: 16. März 1972, Anmelder: Wacker-Chemie GmbH), auch unter Zutritt von Luft erfolgen, ohne daß diese Polymerisation dadurch inhibiert wird und die der Luft ausgesetzten Oberflächen klebrig sind.
Wenn die Organopolysiloxane mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten solche sind, die durch Kondensation vernetzbar sind und auch durch Kondensation vernetzt werden sollen, so muß das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Kondensationskatalysators für das Organopolysiloxan durchgeführt werden. Dabei können alle Stoffe eingesetzt werden, die auch bisher zur Förderung der Kondensation von kondensationsfähigen Organosiloxanen mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten eingesetzt werden konnten. Bevorzugt als Kondensationskatalysatoren sind jedoch organische Verbindungen, wie Acylate, Alkoholate und Chelate, insbesondere Acetylacetonate, der Elemente der 2., 3. und/oder 4. Hauptgruppe des Periodensystems nach Mendeleeff und der Ubergangsmetalle der 1. bis 8. Nebengruppe des Periodensystems nach Mendeleeff sowie von Lanthaniden, insbesondere Acylate, Alkoholate und Chelate von Pb, Al, Zn, Co, Ti und Sn. Beispiele für solche bevorzugten Katalysatoren sind Blei-2-äthylhexoat, Bleinaphthenat, Zinknaphthenat, Zink-2-äthylhexoat, Zinn-2-äthylhexoat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Kobalt-2-äthylhexoat, Kobaltnaphthenat, Aluminiumnaphthenat, Aluminiumtriacetylacetonat, Aluminium!sopropylat und polymeres Butyltitanat, ferner Ferrinaphthenat, Calciumnaphthenat, Cernaphthenat und Cer-2-äthylhexoat. Weitere Beispiele für Kondensationskatalysatoren für das Organopolysiloxan sind anorganische Bleiverbindungen, wie Bleicarbonat, basisches Bleicarbonat, also die Verbindung der Formel Pb3(OH)2(CO3J2, Bleimonoxid und Bleidioxid, quaternäre Ammoniumverbindungen, wie Tetramethylammoniumacetat und
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Tetramethylainmoniumhydroxyd.
Es können Gemische aus verschiedenen Kondensationskatalysatoren eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden Kondensationskatalysatoren in Mengen von 0,001 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan, eingesetzt.
Wenn die Organopolysiloxane mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten solche sind, die durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen vernetzbar sind und auch durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen vernetzt werden sollen, so muß das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen fördernden Katalysators und, wenn das Organopolysiloxan noch nicht ausreichend Si-gebundenen Wasserstoff enthält, nach Zusatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens 2 Si-gebundenen Wasserstoffatomen je Molekül durchgeführt werden. Als die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen fördernde Katalysatoren können ebenfalls auch im Rahmen der Erfindung beliebige Katalysatoren verwendet werden, mit denen auch bisher die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen gefördert werden konnte. Beispiele für solche Katalysatoren sind metallisches und feinverteiltes Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium und Iridium, wobei sich diese Metalle jeweils auf Trägern, wie Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd oder Aktivkohle, befinden können, und Verbindungen oder Komplexe dieser Elemente, wie Platinhalogenide, z.B. PtCl4, Platin(IV)-chlorosäure, Na2PtCl4^H2O, Platin-Olefin-Komplexe, Platin-Alkohol- oder -Alkoholat-Komplexe, Platin-Äther-Komplexe, Platin-Aldehyd-Komplexe, Platin-Keton-Komplexe und Platin-Vinylsiloxan-Komplexe, insbesondere Platin-Divinyl-
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tetramethyldisiloxan-Komplexe, mit oder ohne Gehalt an nachweisbarem Halogen; ferner Eisen-, Nickel- und Kobaltcarbonyle.
Werden als die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen fördernde Katalysatoren die obengenannten Edelmetalle, Platinverbindungen und/oder Platinkomplexe eingesetzt, so werden diese Katalysatoren zweckmäßig in Mengen von 0,5 bis 500 Gewichts-ppm (Gewichtsteilen je Million Gewichtsteilen), vorzugsweise 2 bis 400 Gewichts-ppm, jeweils berechnet als Pt und bezogen auf das Gesamtgewicht von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und Organopolysiloxan, eingesetzt.
Als mindestens 2 Si-gebundene Wasserstoffatome je Molekül aufweisende Organosiliciumverbindungen können ebenfalls auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Organosiliciumverbindungen mit mindestens 2 Si-gebundenen Wasserstoffatomen je Molekül verwendet werden, mit denen bisher Organopolysiloxane, mit oder ohne Gehalt an Monoorganosiloxaneinheiten, durch Anlagerung von Si-gebundcnem Wasserstoff an Alkenylgruppen vernetzt werden konnten. Es handelt sich dabei meist um Organopolysiloxane, in denen die anders als durch Viasserstoff- und Siloxansauerstoffatome abgesättigten Siliciumvalenzen durch Methylreste, gegebenenfalls neben Äthyl- und/oder Phenylresten, abgesättigt sind.
Organosiliciumverbindungen mit mindestens 2 Si-gebundenen Wasserstoff atomen je Molekül werden vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 15 Si-gebundenen Wasserstoffatomen je Si-gebundener aliphatischer Mehrfachbindung eingesetzt.
Je nach Aktivität und Menge von Kondensationskatalysator bzw. die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen förderndem Katalysator verläuft die Vernetzung
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vom Organopolysiloxan bei Raum temperatur bis 25O° C. Somit kann durch Wahl und Menge von Kondensationskatalysator bzw. die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen förderndem Katalysator bewirkt werden, daß die Vernetzung vom Organopolysiloxan vor dem Polymerisieren und/oder gleichzeitig mit dem Polymerisieren und/oder nach dem Polymerisieren von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer verläuft. Weil dadurch besonders transparente Produkte erhalten werden, ist es bevorzugt, Art und Menge von Kondensationskatalysator bzw. von die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen förderndem Katalysator oder das Katalysatorsystem für die Polymerisation von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer so zu wählen, daß die Vernetzung vom Organopolysiloxan vor dem Beginn des Polymerisierens von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer, zumindest aber vor den Ende des Polymerisierens von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer, abgeschlossen ist.
Es ist überraschend, daß die sehr engmaschige Vernetzung von Organcpolysiloxan mit immerhin mindestens 40 Molprozent Monoorganosilcxaneinheiten vor dem Ende des Polymerisierens von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer nicht die gleichmäßige Verteilung' des Organopolysiloxans im Polymerisat aus aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer bzw. die gleichmäßige Verteilung vom Polymerisat aus aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer im Organcpolysiloxan und damit auch die Bildung transparenter Produkte verhindert, sondern vielmehr fördert.
Zusätzlich zu den bisher bereits als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar genannten Stoffen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren andere Stoffe mitverwendet werden, die bei der Herstellung von Polymerisaten aus mindestens einem mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer und/oder bei der Bereitung von Massen auf Grundlage von vernetzbaren Organopolysiloxanen eingesetzt werden können.
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Beispiele für solche Stoffe sind den Produkten eine gewünschte Farbe gebende Pigmente, Füllstoffe, wie Titandioxid und/oder Glasfasern, Sensibilisatoren, Beschleuniger, wie Kobalt-2-äthylhexoat, Promotoren, Inhibitoren, Regler, Schutzkolloide und Tenside.
Mittels solcher Beschleuniger bzw. Promotoren kann das Polymerisieren von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer auch bei Tem]
ratur, erfolgen.
mer auch bei Temperaturen unterhalb 50° C, z.B. bei Raumtempe-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Herstellen von Formkörpern, überzügen und zum Füllen von Leerräumen, einschließlich dem Vergießen von elektronischen Bauelementen, angewendet werden.
In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht, soweit nichts anderes angegeben ist. Die Biegefestigkeit der Produkte wird nach DIN (Deutsche Industrie Norm) 53452, die Schlagzähigkeit der Produkte nach DIN 53453, jeweils bei Normkleinstäben aus den Produkten, geprüft.
Beispiel 1
75 Teile eines Organopolysiloxans aus 95 Molprozent CHgSiO3^" Einheiten und 5 Molprozent (CH3)2SiO-Einheiten, das 1 % Sigebundene Hydroxylgruppen und 3 % Si-gebundene Äthoxygruppen enthält, werden in 25 Teilen Styrol gelöst.
Anteile der so erhaltenen, klaren Lösung werden mit den in Tabelle 1 genannten, organischen peroxydischen Verbindungen und Kondensationskatalysatoren für das Organopolysiloxan vermischt und unmittelbar anschließend in Blechschalen 4 Stunden
auf 110° C erwärmt.
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~18" 2718999
Beispiel 2
Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitswexse wird wiederholt, mit der Abänderung, daß an Stelle der 25 Teile Styrol 75 Teile n-Butylmethacrylat verwendet werden.
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O <D OO
T a b e 1 1 e 1 Menge
% 2)		 peroxydische Ver
bindung		 Menge
% 2)		 Aussehen
des Form
körpers		 Biegefe
stigkeit
N/mm^		 Schlag
zähigkeit
kJ/m2
Beispiel/
Ansatz		 Kondensations
katalysator		 - tert.-Butylper-
benzoat		 2 milchig,
undurch-		 0 0
1 / V 1) - 0,1 tert.-Butylper-
benzoat		 2 durch
scheinend		 31,0 4,0
1 / 1 Al-triacetyl-
acetonat		 0,1 Dicumylperoxyd 2 durch
scheinend		 31,0 6,2
1 / 2 Al-triacetyl-
acetonat		 0,005 tert.-Butylper-
benzoat		 2 durch
scheinend		 17 2,1
1 / 3 Blei-2-äthyl-
hexoat		 0,01
0,01		 tert.-Butylper-
benzoat		 2 durch
scheinend		 25 2,7
1 / 4 Blei-2-äthyl-
hexoat
Dibutylzinndi-
laurat		 0 tert.-Butylper-
benzoat		 2 milchig,
undurch
scheinend		 0 0
2 / V 1) 0,1 tert.-Butylper-
benzoat		 2 durch
scheinend		 26 4,4
2 / 1 Al-triacetyl-
acetonat		 0,1 Dicumylperoxyd 2 durch
scheinend		 27 5,1
2 / 2 Al-triacetyl-
acetonat		 0,5 tert.-Butylper-
benzoat		 2 durch
scheinend		 25 4,1
2 /3 Blei-2-äthyl-
hexoat		 0,5
0,5		 tert.-Butylper-
benzoat		 2 durch
scheinend		 31 4,9
2 / 4 Blei-2-äthyl-
hexoat
Dibutylzinndi-
laurat
1) Vergleichsversuch
2) bezogen auf Gesamtgewicht von
Organopolysiloxan und Styrol bzw. n-Butylmethacrylat
co co co
2718999
Beispiel 3
a) 75 Teile des Organopolysiloxans aus 95 Molprozent CH_SiO3/2-Einheiten und 5 Molprozent (CH3)„SiO-Einheiten, das 1 % Si-gebundene Hydroxylgruppen und 3 % Si-gebundene A'thoxygruppen enthält, werden in 25 Teilen Styrol gelöst. Die so erhaltene, klare Lösung wird mit, jeweils bezogen auf ihr Gewicht, 0,5 % Blei-2-äthylhexoat, 0,5 % Dibutylzinndilaurat und 2 % tert.-Butylperbenzoat vermischt und unmittelbar anschließend in einer Blechschale 4 Stunden auf 110° C erhitzt.
b) Die unter a) beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, mit der Abänderung, daß die Lösung aus Organopolysiloxan, Styrol und Katalysatoren vor dem Erhitzen 16 Stunden bei Raumtemperatur gelagert wird, wonach sie zu einer festen klaren Masse erstarrt ist, ohne daß das Perbenzoat wirksam werden konnte.
c) Die unter bj angegebene Arbeitsweise wird wiederholt, mit der Abänderung, daß an Stelle der 25 Teile Styrol 75 Teile n-Butylmethacrylat verwendet werden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben: Tabelle 2
Ansatz Aussehen des Form
körpers		 Biegefestigkeit
N/mm		 Schlagzähigkeit
kJ/m2
a durchscheinend 22 2,9
b durchscheinend 25 2,7
C durchscheinend 37 4,6
Beispiel 4
Jeweils 75 Teile des Organopolysiloxans aus 95 Molprozent CH3SiO3 ,„-Einheiten und 5 Molprozent (CH3)2Si0-Einheiten, das % Si-gebundene Hydroxylgruppen und 3 % Si-gebundene Äthoxy-
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/21
2718999
gruppen enthält, werden in 25 Teilen Methylmethacrylat bzw. 25 Teilen Divinylbenzol bzw. 25 Teilen Acrylnitril bzw.
10 Teilen Styrol und 15 Teilen Diallylphthalat bzw. 10 Teilen n-Butylmethacrylat und 15 Teilen Diallylphthalat bzw. 20 Teilen Methylmethacrylat und 5 Teilen Methacrylsäure bzw.
25 Teilen Trivinylcyclohexan bzw. 25 Teilen Crotonsäureallylester bzw.
12,5 Teilen n-Butylmethacrylat und 15 Teilen Triallylcyanurat bzw. 22 Teilen n-Butylmethacrylat und 3 Teilen Trimethylolpropantri-
methacrylat bzw.
22 Teilen n-Butylmethacrylat und 3 Teilen Pentaerythrittetra-
acrylat bzw.
22 Teilen n-Butylmethacrylat und 3 Teilen Acrylamid gelöst.
Die so erhaltenen Lösungen werden jeweils mit, bezogen auf ihr Gewicht, 0,1 % Blei-2-äthylhexoat und 2 % tert.-Butylperbenzoat vermischt und in Blechschalen 4 Stunden auf 110° C erhitzt. Es werden jeweils harte, nicht schmelzbare mehr oder weniger durchscheinende Formkörper erhalten.
Bei Ersatz der jeweils 25 Teile der vorstehend genannten Monomeren bzw. Gemische aus Monomeren durch jeweils 50 Teile der gleichen Monomeren bzw. gleichen Gemische aus Monomeren wird das gleiche Ergebnis erhalten.
Beispiel 5
75 Teile eines Organopolysiloxans aus 50 Molprozent CgHcSiOj .^- Einheiten und 50 Molprozent CH3SiO3 ,2~Einneitenf das 4 * si~ gebundene Hydroxylgruppen enthält, werden in 25 Teilen Styrol gelöst. Die so erhaltene Lösung wird mit, bezogen auf ihr Gewicht, 0,1 % Blei-2-äthylhexoat und 2 % tert.-Butylperbenzoat vermischt und in einer Blechschale 4 Stunden auf 110° C er-
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hitzt. Es wird ein harter, klarer, nicht schmelzbarer Formkörper erhalten.
Beispiel 6
Die in Beispiel 5 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, mit der Abänderung, daß anstelle der 25 Teile Styrol 25 Teile n-Butylmethacrylat verwendet werden. Es wird ebenfalls ein harter, klarer, nicht schmelzbarer Formkörper erhalten.
Beispiel 7
80 Teile eines Organopolysiloxans aus 26 Molprozent CgH Einheiten, 57 Molprozent CH3SiO3/2-Einheiten, 8,5 Molprozent (CH^=CH)CH3SiO-Einheiten und 8,5 Molprozent (CH3)HSiO-EInhelten, das 1 Gewichtsprozent Si-gebundene Hydroxylgruppen enthält, werden in 20 Teilen n-Butylacrylat gelöst. Die so erhaltene Lösung wird mit, bezogen auf ihr Gewicht, 0,1 % Blei-2-äthylhexoat und 2 % tert.-Butylperbenzoat vermischt und in einer Blechschale 4 Stunden auf 110° C erhitzt. Es wird ebenfalls ein harter, klarer, nicht schmelzbarer Formkörper erhalten.
Beispiel 8
150 Teile des Organopolysiloxans aus 95 Molprozent CH3SiO3/~~ Einheiten und 5 Molprozent (CH3)2Si0-Einheiten, das 1 % Sigebundene Hydroxylgruppen und 3 % Si-gebundene Äthoxygruppen enthält, werden in 50 Teilen Diallylphthalat und 67 Teilen Xylol gelöst. Die so erhaltene, klare Lösung hat eine Viskosität von 18 cSt bei 25° C. Sie wird mit 2 %, bezogen auf ihr Gewicht tert.-Butylperbenzoat vermischt und 6 Stunden auf 125° C erwärmt. Es wird eine milchige Lösung mit einer Viskosität von 2000 cSt bei 25° C erhalten. 150 Teile dieser Lösung werden mit 90 Teilen Titandioxid und, bezogen auf ihr Gewicht, 0,01 %
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Aluminium-triacetylacetonat sowie 1 % tert.-Butylperbenzoat vermischt. Die so erhaltene Mischung wird als Anstrichfarbe mittels einer Rakel auf Stahlblech aufgetragen und 1 Stunde auf 200° C erhitzt. Es wird ein glänzender, klebfreier Film mit einer Bleistifthärte von 5 H erhalten.
Beispiel 9
75 Teile des Organopolysiloxans aus 95 Molprozent CH3SiO3 ,2~ Einheiten und 5 Itolprozent (CH3)2SiO-Einheiten, das 1 % Sigebundene Hydroxylgruppen und 3 % Si-gebundene Äthoxygruppen enthält, werden in 25 Teilen Diallylphthalat und 30 Teilen Xylol gelöst. 100 Teile der so erhaltenen Lösung werden mit 75 Teilen Titandioxid und, bezogen auf ihr Gewicht, 0,1 % Aluminium-triacetylacetonat sowie 1 % tert.-Butylperbenzoat vermischt. Die so erhaltene Mischung wird als Anstrichfarbe mittels einer Rakel auf Stahlblech aufgetragen und 1 Stunde auf 110° C erhitzt. Es wird so auf besonders einfache Weise und besonders rasch ein harter, glänzender, klebfreier Film mit einer Bleistifthärte von 5 H erhalten.
Beispiel 10
a) 80 Teile eines Organopolysiloxans aus 80 Molprozent CH3Si03/2~Einheiten, 16 Molprozent (CH3)2Si0-Einheiten und 4 Molprozent (CH2=CH)CH3SiO-Einheiten werden in 20 Teilen n-Butylmethacrylat gelöst. Die so erhaltene Lösung hat eine Viskosität von 60 cSt bei 25° C. Sie wird mit 10 ppm, bezogen auf ihr Gewicht, Platin(IV)-chlorosäure und 5 Teilen eines mit Trimethylsiloxygruppen endblockierten Methylhydrogenpolysiloxans mit einer Viskosität von 30 cSt bei 25° C und 1 Teil tert.-Butylperbenzoat vermischt. Nach dem Stehenlassen der so erhaltenen, klaren Mischung über Nacht bei Raumtemperatur ist sie zu einem klaren, nicht schmelzbaren Gel erstarrt. Dieses Gel wird 4 Stunden auf 130° C erhitzt. Es wird ein harter, klarer, nicht schmelzbarer
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Formkörper mit hoher Festigkeit erhalten.
b) Die unter a) beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, mit der Abänderung, daß bei der Bereitung der Mischung zusätzlich 1 Teil einer Lösung von Kobaltoktoat in Xylol, die 6 % Kobalt, berechnet als Element und bezogen auf ihr Gewicht, enthält, mitverwendet wird, und daß das Erhitzen von 130° C nicht vorgenommen wird, weil durch das Kobaltoktoat das tert.-Butylperbenzoat bereits bei Raumtemperatur die Polymerisation von n-Butylmethacrylat bewirkt. Nach dem Stehenlassen der so erhaltenen, klaren Mischung 8 Tage bei Raumtemperatur ist sie zu einem milchig getrübten, jedoch harten und nicht schmelzbaren Formkörper mit hoher Festigkeit erstarrt.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    1/. Verfahren zum Herstellen von vernetzten, modifizierten Organopolysiloxanen durch Polymerisieren von mindestens einem mindestens eine aliphatische Mehrfachbindung enthaltenden Monomer mittels freier Radikale in Gegenwart von mindestens einem durch Kondensation oder durch Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen ververnetzbaren bzw. vernetzten Organopolysiloxan mit mindestens 40 Molprozent Monoorganosiloxaneinheiten, wobei in einem derartigen, durch Kondensation vernetzbaren Organopolysiloxan alle kondensierbaren Gruppen Si-gebundene Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, und gegebenenfalls Vernetzung des Organopolysiloxans, dadurch gekennzeichnet , daß die Polymerisation von aliphatische Mehrfachbindungen enthaltendem Monomer gleichzeitig auch in Gegenwart eines Kondensationskatalysators für das Organopolysiloxan bzw. eines die Anlagerung von Sigebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen fördernden Katalysators und erforderlichenfalls nach Zusatz von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit mindestens 2 Si-gebundenen Wasserstoffatomen je Molekül durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kondensationskata-
    /2
    809844/0423
    ORIGINAL INSPECTED
    iysator mindestens eine organische Verbindung eines Elements der 2., 3. und/oder 4. Hauptgruppe des Periodensystems nach Mendeleeff oder der Lanthaniden verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß Art und Menge von Kondensationskatalysator bzw. von die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an Si-gebundene Alkenylgruppen förderndem Katalysator und/oder des Katalysator-Systems für die Polymerisation von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Monomer so gewählt werden, daß die Vernetzung vom Organopolysiloxan vor dem Ende des Polymerisierens von aliphatische Mehrfachbindung enthaltendem Mononer abgeschlossen ist.
  4. 809844/0423 /3
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