DE2730743A1 - Mit polycarbodiimid modifizierte organopolysiloxane - Google Patents
Mit polycarbodiimid modifizierte organopolysiloxaneInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Mit anorganischen und organischen Materialien modifizierte Organopolysiloxane sind an sich bekannt. So werden mit anorganischen
Füllstoffen,wie z.B. Siliciumdioxid-Aerogelen, Diatomeenerde,
Magnesiumoxid und/oder Eisenoxid vermischte Organopolysiloxane oder Organopolysiloxangemische mit zusätzlichen
Vernetzungsmitteln und Verarbeitungshilfsstoffen in vielen Bereichen verwendet. Dazu zählt z.B. die Verwendung
von sogenannten Ein- oder Zweikomponentensystemen, die unter Einwirkung von Feuchtigkeit aushärten, wobei die
Härtung durch die Reaktion von OH-funktionellen Siloxanen mit Vernetzungs- und Härtungskatalysatoren wie z.B. Alkylsilikaten
oder Alkyltriacyloxysilanen sowie Wasser herbeigeführt wird. Weitere bekannte Vernetzungssysteme beruhen
auf der Reaktion von Si-H-haltigen Siloxanen mit ungesättigten Verbindungen in Gegenwart katalytisch wirkender
Metallverbindungen oder der Vernetzung durch organische Peroxide.
Die bereits erwähnten anorganischen und organischen Modifizierungsmittel
verleihen den damit entstehenden Organopolysiloxan-Massen unterschiedliche Eigenschaften. Zu den
mit organischen Materialien, meist Polymeren, modifizierten Organopolysiloxanen gehören z.B. Blockcopolymere, in denen
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809684/0US
Organopolysiloxanblöcke mit organischen Polymerblöcken (z.B. Polyäthern, Polyestern, Polycarbonaten, Polycarbodiimiden),
chemisch verknüpft sind. Derartige Produkte sind z.B. in den Patentschriften US-PS 3 402 192, US 3 701 815 und
US-PS 3 189 662 beschrieben. Diese Produkte werden über Mehrstufenverfahren hergestellt und sind somit meist aufwendig
zu fertigen und verhalten sich zudem im Vergleich der Eigenschaften im allgemeinen ungünstiger als mit anorganischen
Füllstoffen modifizierte Organopolysiloxanmassen.
Weiterhin sind modifizierte Organopolysiloxanmassen bekannt geworden, die durch radikalische Polymerisation ungesättigter
organischer Monomerer in Organopolysiloxanen oder durch Mischen entsprechender Bestandteile entstehen. Dabei bilden
sich zum Teil nur mit organischen Polymerpartikeln (z.B. Polyolefin, Polystyrol) gefüllte Massen, zum Teil auch Produkte,
in denen das organische Polymer teilweise durch Pfropfung mit dem Siloxan verbunden ist. Derartige Massen
und Verfahren zu ihrer Herstellung werden beispielsweise in den Patentschriften US-PS 2 965 593 und US-PS 3 627 836
beschrieben.
Die Eigenschaften dieser zuletzt genannten Produkte sind für
eine Reihe von Anwendungen jedoch noch unbefriedigend. Die zur Füllung oder Pfropfung bekannt gewordenen Polymere entstehen
aus einer oder mehreren ungesättigten Monomeren, die polymerisierbar sind wie z.B. Äthylen, Vinylchlorid oder
1,3-Butadien.
Diese organischen Polymere haben in der Regel eine geringe Temperaturbeständigkeit. Sie übertragen diese ungünstige Eigenschaft
auf die daraus entstehenden gehärteten Organopolysiloxanmassen. Sie besitzen außerdem ungünstige Elasto-
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mereigenschaften, wie z.B. hohe Druckverformungsreste. Weiterhin
verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften bei erhöhter Temperatur erheblich (z.B. Zugfestigkeit). Die
Dauerwärmebeständigkeit, durch die sich die Organopolysiloxane sonst auszeichnen, geht hierbei verloren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, verbesserte Organopolysiloxanmassen zu schaffen, die auch aus
wirtschaftlichen und technischen Gründen die folgenden Bedingungen
erfüllen:
a) Die Herstellung der Massen soll ohne großen technisch-apparativen
Aufwand und ohne lange Reaktionsdauer erfolgen können, beispielsweise in handelsüblichen Rührgefäßen
oder in Mischern.
b) Die hergestellten Massen sollen ohne Anwendung von Lösungsmitteln
fließfähig sein und eine ausreichend hohe Lagerstabilität besitzen. Nach erfolgter Vulkanisation müssen
sie klebfrei ausgehärtet sein.
c) Die neuen Massen sollen sich nach der Vulkanisation gegenüber anderen organisch modifizierten Organopolysiloxanmassen
durch verbesserte thermische Eigenschaften, wie z.B. Dauerwärmebelastbarkeit, und verbesserte mechanische
Eigenschaften bei erhöhter Temperatur auszeichnen. Außerdem ist eine Verbesserung der Haftungseigenschaften erwünscht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind mit Polycarbodiimid modifizierte Polysiloxane, welche dadurch gekennzeichnet sind,
daß Polysiloxan und Polycarbodiimid als unterscheidbare Phasen,
Le A 18 110 - 3 -
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gegebenenfalls mit teilweiser chemischer und/oder physikalischer Bindung aneinander vorliegen.
Die verbesserten Organopolysiloxan-Massen gemäß der vorliegenden Erfindung sind also Polycarbodiimid-gefüllte Organopolysiloxan-Mischungen,
die aus folgenden zwei Phasen zusammengesetzt sind: (i) einer zusammenhängenden Phase einer
Organopolysiloxan-Flüssigkeit und (ii) einer nicht zusammenhängenden Phase aus feinverteilten Teilchen eines Carbodiimid-Polymers,
das durch Polykondensation des entsprechenden Monomeren oder Monomerengemisches in Gegenwart der Organopolysiloxan-Flüssigkeit
und eines Carbodiimidierungskatalysators erhalten wurde.
Die Polycarbodiimid gefüllten Organopolysiloxan-Massen der vorliegenden Erfindung werden hergestellt durch intensives
Vermischen der Organopolysiloxan-Flüssigkeit mit Di- oder Polyisocyanaten oder Gemischen daraus in Gegenwart eines die
Carbodiimidbildung beschleunigenden Katalysators oder durch Vermischen der Organopolysiloxan-Flüssigkeit mit in situ
hergestellten und an sich bekannten Polycarbodiimiden.
Die für den erfindungsgemäßen Gebrauch bevorzugten Organopolysiloxan-Flüssigkeiten sind durch die folgende allgemeine
Formel gekennzeichnet
SiO
SiO
R -Si-X
R steht für einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Alkenyl-,
oder Halogenalkylrest mit bis zu 10 C-Atomen,
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R1 für Wasserstoff, einen gegebenenfalls substituierten
Alkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Halogenalkylrest mit bis zu 10 C-Atomen;
X ist z.B. Hydroxyl-, Vinyl- oder Methyl-; η =2 bis 1OOO, vorzugsweise 50 bis 300 ,
m =0 bis 50, vorzugsweise 0 bis 10.
Gemische aus verschiedenen Polysiloxanen können ebenfalls verwendet werden.
Ferner sind für die erfindungsgemäße Verwendung Siliconharze,
wie sie beispielsweise durch Cohydrolyse von Methyltrichlorsilan und Dimethyldichlorsilan erhältlich sind, alleine für
sich oder in Mischung mit den erwähnten Organopolysiloxan-Flüssigkeiten
geeignet (vgl. z.B. US-PS 2 587 295, US-PS 2 384 340, US-PS 2 584 341, US-PS 2 584 342, US-PS 2 584 343,
US-PS 2 584 344 und US-PS 2 686 739).
Als Di- oder Polyisocyanate kommen solche der allgemeinen Formel
OCN-R1.NCO
in Frage, wobei R1 für einen gegebenenfalls auch mit Iso-
cyanatgruppen substituierten Alkyl- oder Arylrest mit vorzugsweise bis zu 24 C-Atomen steht.
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27307A3 -r
Als solche erfindungsgemäß einzusetzende Ausgangskomponenten kommen
aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische \zr.i heterocyclische Polyisocyanate in Betracht, wie sie
2.-3. vcn W. Sieiger, in Justus Liebigs Anr.alen der Chemie,
5=2, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise
Äthyler.-diisocyar.at, 1,4-Tetra^öthyler.diisocyanat, 1,6-Hexa-
=ethyler.diisocyanat, 1, ^-Dodecandiisocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyar.at,
Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisccyariat sowie
beliebige Gemische dieser Iscneren, i-Isocyariato-3, 3,5-trirethyl-5-isocyanato=ethyl-cyclohexan
(DAS 1 2C2 785), 2,4-ur.d 2,6-Hexahydrotoluyler.diisocyar.at scwie beliebige Genische
dieser Isomeren, Hexahydro-1, 3- und/oder-? ,4-pher.ylen-diisocyanat,
Perhydro-2,4 '- unc\/cder -4,4 '-diphenylniethan-diisocyanat,
1,3- und 1,4-Phenj-ler.diisocyanat, 2,4- und 2,C-Toluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser !scheren,
Diphenyinethan-2,4'- und/oder -4,4'-diisccyanat, Naphthylen-1,
5-diisocyanat, Triphenyic:erhin-4,4 ', 4"-triisocyanat, PoIyphenyl-polyrethyleri-polyisocyanate,
wie sie durch Anilin-Fcrxaldeho'd-Kondensation
und ahschlie2er.de Phosgenierung erhalten und 2.3. in den britischen Patentschriften 874 450
und 843 671 beschrieben werden, perchlorierte Arylpolyisocyanate, wie sie z.3. in der deutschen Auslegeschrift 1 157
beschrieben werden, Carbodiicidgruppen aufweisende Polyisocyanate,
wie sie in der deutschen Patentschrift 1 092 007 beschrieben werden, Diisocyanate, wie sie in der a-erikanischen
Patentschrift 3 492 330 beschrieben werden, Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in der britischen
Patentschrift 994 890,.der belgischen Patentschrift 761 626
und der veröffentlichten holländischen Patentanmeldung 7 102 524 beschrieben werden, Isocyanuratgruppen aufweisende
Polyisocyanate, wie sie z.B. in den deutschen Patentschriften 1 022 739, 1 222 067 und 1Ό27 394 sowie in den deutschen '.
Offer-legungsschrlften 1 929 034 und 2 004 048 beschrieben
Herder., Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B.
In der belgischen Patentschrift 752 261 oder in der acerika-
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nischen Patentschrift 3 394 164 beschrieben werden, acylierte
Harr.stoffgruppen aufweisende Polyisocyanate gemäß der
deutschen Patentschrift 1 230 778, Biuretgruppen aufweisende '
Polyisocyanate, wie sie z.B. in der deutschen Patentschrift 1 101 394, in der britischen Patentschrift 6S9 050 und in
der französischen Patentschrift 7 017 514 beschrieben werden,
durch Telorerisetioncreaktior.er. hergestellte Polyisocyanate,
wie sie z.B. in der belgischen Patentschrift 723 640 beschrieben
werden, Estergruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.3. in den britischen Patentschriften 965 474 und
1 072 956, in der amerikanischen Patentschrift 3 567 763 und Ir. der deutschen Patentschrift 1 231 688 genannt werden, U=J-sstzur.rsprcdukte
der obengenannten Isocyanate alt Acetalen gerfiS der deutschen Patentschrift 1 072 335.
£s ist auch nöglich, die bei der technischen Isocyanatherstellung
anfallenden Isocyer.atgruppen aufweisenden DestlllaticnsrUckstände,
gegebenenfalls gelöst in einsn oder cehreren
der vorgenannten Polyisocyanate, einzusetzen. Ferner ist es möglich, beliebige Mischungen der vorgenanntem Polyisocyanate
zu verwenden.
Bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z.3. das 2,A- und 2,6-Toluyler.diisocyanat
sowie beliebige Genische dieser Isomeren ("TDI"), PoIypher.yl-polynethylen-polyisocyar.ate,
wie sie durch Anilin-Fomaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes MDI") und Carbodiimidgruppen, Urethangruppsn,
Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen
oder Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanate ("aodifizierte Polyisocyanate").
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Sofern Polycarbodiimide direkt eingesetzt werden,kommen die
an sich bekannten Substanzen, wie sie z.B. in DT-OS 2 318 406 beschrieben sind, in Frage.
Die Carbodiimidisierungder verwendeten Isocyanate erfolgt in
an sich bekannter Weise durch Zusammenbringen der Isocyanatkomponente(n) mit einer geeigneten Menge eines die Carbodiimidisierungsreaktion
beschleunigenden Katalysators. Hierzu eignen sich die bekannten Katalysatoren, besonders Phospholinoxide:
oder
A Ό
(A = Alkyl- z.B. Methyl-, Äthyl- oder Phenyl-)
oder deren Gemische, die auch im Ring substituiert sein können, oder die entsprechenden Phospholane und Phosphetane,
tt
"I P=O (A = Bedeutung wie oben) A
von denen wegen der leichteren Zugänglichkeit das 1-Methyl-1-oxophospholin
(Isomerengemisch) bevorzugt wird.
Überraschenderweise sind diese Mischungen stabil und geeignet
zur Herstellung von zu Elastomeren härtbaren Formmassen.
Im allgemeinen hat der Hauptteil der festen Teilchen des Homo- oder Copolymers einen mittleren Durchmesser von weniger
als etwa 0,4 - 10 Mikron, wobei einige der Teilchen einen Durchmesser von weniger als 0,3 Mikron haben.
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Die erfindungsgemäßen Carbodiimid-modifizierten Polysiloxane
werden mit Vorteil so hergestellt, daß man bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur (bis ca. 16O°C) ein dC, W -Dihydroxypolysiloxan
mit 5 bis 80 Gew.-% (vorzugsweise 10-60 Gew.-%, bezogen auf die Polymermischung) eines di- und/oder polyfunktionellen
Isocyanats oder eines Gemisches mehrere Isocyanate unter Rühren (evtl. in einem Mischer oder Kneter)
vermischt und anschließend durch Zugabe katalytischer Mengen (0,01 - 2 %) Phospholinoxid die Carbodiimidisierungsreaktion
unter Rühren durchführt. Das bei der Reaktion gebildete CO2 wird bei leicht erhöhter Temperatur und gegebenenfalls
unter Vakuum aus der Masse entfernt.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein modifiziertes Verfahren
zur Darstellung der Massen erwiesen, bei dem die erforderliche Menge oC , ^ -Dihydroxypolysiloxan zusammen
mit dem Carbodiimidisierungskatalysator vorgelegt und gerührt und die entsprechende Menge Isocyanat oder Isocyanatgemisch
innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes gleichmäßig und stetig zudosiert wird. Die Zugabe des Isocyanats oder
der Isocyanatmischung erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen von 25 bis 140°C, vorzugsweise von 50 bis 110°C.
Die Geschwindigkeit der Isocyanatzugabe wird im allgemeinen so gesteuert, daß die eintretende CO2-Entwicklung noch
eine homogene Verteilung des gebildeten Carbodiimide erlaubt und ein übermäßiges Aufblähen der Masse vermieden wird.
Dies wird im allgemeinen innerhalb von etwa 1 bis etwa 8 Stunden - je nach Ansatzgröße - der Fall sein.
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Die Feinteiligkeit der in der Organosiloxanphase verteilten Carbodiimidphase ist abhängig von der Rührgeschwindigkeit,
der Temperatur während des Einmischvorganges und der Viskosität der Organosiloxanphase.
Die Viskosität des erhaltenen Systems steigt dabei beträchtlich an und ist abhängig von der Anfangsviskosität der verwendeten
Siloxankomponente, vom Füllgrad durch das erzeugte oder eingearbeitete
Polycarbodiimid und vom Verteilungsgrad der geschlossenen Phase (vgl. z.B. P.Sherman, Research (London) JJ,
396 (1955).
Die erhaltenen carbodiimidmodifizierten Polysiloxane stellen
weiße, meist nicht-transparente, fließfähige und vernetzbare Massen mit mittlerer bis hoher Viskosität dar, die mit
vielen der üblichen Katalysatoren, die für die Silanolkondensation
geeignet sind, gehärtet werden können.
Als Vernetzungsmittel können die gleichen verwendet werden, die herkömmlicherweise zur Herstellung von Ein- oder Zweikomponentensystemen
eingesetzt werden. Als solche kommen beispielsweise Alkoxysiliziumverbindungen, Tetraalkoxysilane,
Alkylpolysilikate und Acyloxysiliziumverbindungen in Frage.
Die Herstellung der Ein-oder Zweikomponentenmassen auf Basis
der erfindungsgemäßen Polycarbodiimid-Polysiloxan-Mischpolymeren
erfolgt durch Vermischen der Polycarbodiimid-Siloxan-Masse mit der Vernetzerkomponente und gegebenenfalls den
Füllstoffen und/oder Weichmachern in einem handelsüblichen Mischer oder Kneter. Die genannten Zusammensetzungen können
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außer Vernetzer und Härtungskatalysator noch Füllstoffe und Weichmacher enthalten. Als Füllstoffe können beispielsweise
Quarzmehl, Kreide oder Diatomeenerde oder pyrogen in der Gasphase erzeugtes SiO_ oder andere feinverteilte Metalloxide
dienen.
Wie erwähnt können bei Erfordernis Weichmacher zugesetzt
werden. Als solche werden flüssige inerte Polydiorganosiloxane eingesetzt, z.B. oC, O -Trimethylsiloxyendgestoppte PoIydimethylsiloxane.
Das zur Vulkanisation der Mischpolymeren erforderliche Wasser kann durch Luftfeuchtigkeit oder durch direktes
Einmischen den härtbaren Mischpolymerzusammensetzungen beigefügt werden.
Polycarbodiimid modifizierte Organopolysiloxanmassen sind sowohl, wie schon erwähnt, in Substanz für sich verwendbar
als auch als Zusatzkomponente in anderen Polymermassen.
Sie zeichnen sich aus durch verbesserte Eigenschaften in bezug auf Temperaturbeständigkeit, Zugfestigkeit bei erhöhter
Temperatur und niedrigere Druckverformungsreste.
Bei Raumtemperatur zu Elastomeren härtende Polycarbodiimid modifizierte Organopolysiloxanmassen zeigen nach ihrer Härtung
eine hervorragende, gegen Feuchtigkeitseinwirkung beständige Haftung auf Betonuntergrund, die ohne Verwendung von sogenannten
Primersubstanzen erzielt wird.
Die Polycarbodiimid modifizierten Organopolysiloxanmassen
verbessern als Zusatzkomponente zu beispielsweise Siliconheißvulkanisatmischungen
deren Wasserdampfbeständigkeit.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher
erläutert. Die nachfolgend angegebenen Prozentangaben bedeuten, wenn nicht ausdrücklich anders vermerkt, Gewichtsprozente.
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Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 24 % Polycarbodiimid auf Basis von Toluylendiisocyanat
und 76 % eines rL· , o3 -Dihydroxypolydimethylsiloxans.
Eine Mischung aus 1750 g Polydimethylsiloxan mit endständigen Hydroxygruppen und einer Viskosität von 18000 Centipoise
(bei 200C) und 750 g eines Isomerengemisches aus 80 % 2,4- und
20 % 2,6-Toluylendiisocyanat werden 4 Stunden mit einem Ankerrührer bei 25°C
gerührt. 1,25 g 1-Methylphospholinoxid wird zugegeben, worauf für kurze
Zeit eine Gasentwicklung einsetzt. Es wird zunächst 3 Stunden bei 25°C und anschließend 2,5 Stunden bei 50°C nachgerührt.
Man erhält eine weiße, fließfähige Dispersion mit einer Viskosität
von ca. 68500 Centipoise. Die durchschnittliche Korngröße des dispergierten Polycarbodiimids beträgt etwa
3 Mikron.
Die Zusammensetzung eines aus der Masse hergestellten kalt härtenden Einkomponentensystems sowie die Eigenschaften des
gehärteten Produktes sind in Beispiel 8, Tabelle I wiedergegeben.
Die Haftung einer auf Beton aufgetragenen Probe dieses Einkomponentensystems
ist auch nach 4-wöchiger Lagerung unter Wasser unverändert gut.
1528 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 und 655 g Toluylendiisocyanat
des Beispiels 1 werden bei 80 C 1 Stunde gemischt. Man gibt 1,1 ml Methylphospholinoxid zu und rührt weitere 3
Stunden bei 80°C.
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Man erhält eine weiße, homogene Dispersion mit einer Viskosität von 53600 cP bei 20°C und einem NCO-Gehalt von 0,2 %.
Die Zusammensetzung einer kalt härtenden Masse sowie die Eigenschaften
des gehärteten Produktes sind in Beispiel 8, Tabelle 1 angegeben.
Die Haftung einer auf Beton aufgetragenen Probe ist nach 4-wöchiger Lagerung unter Wasser gut.
1400 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 und 300 g Toluylendiisocyanat
des Beispiels 1 werden bei Raumtemperatur gemischt, anschließend auf 80°C unter Rühren erhitzt und eine Stunde bei
dieser Temperatur gerührt. Sodann wird 1,0 ml Phospholinoxid zugegeben, worauf eine Gasentwicklung einsetzt. Die
Mischung wird nun unter Rühren innerhalb einer Stunde auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach erfolgter Abkühlung werden
zur Mischung 300 g Toluylen-diisocyanat zugegeben und 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Es wird eine weiße, fließfähige Dispersion mit einer Viskosität von 133ΟΟΟ cP (20°C) erhalten. Die mittlere Korngröße
der verteilten Carbodiimidphase beträgt 1-2 Mikron.
Die Zusammensetzung einer kalt härtenden Masse sowie die Eigenschaften
des gehärteten Produkts ist in Beispiel 8, Tabelle 1 (Einkomponentensystem) bzw. in Beispiel 9 (Zweikomponentensystem)
angegeben.
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1SOO g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 werden auf 45 C
erwärmt, 30 Minuten gerührt und 15OO g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 zugegeben. Nach erfolgter
Zugabe wird 30 Minuten gerührt und anschließend 1,5 g Phospholinoxid zugesetzt, worauf eine Gasentwicklung einsetzt.
Die Masse wird weitere 3 Stunden gerührt, wobei ihre Temperatur auf ca. 65 C ansteigt.
Das erhaltene Produkt ist weiß und homogen und hat eine Viskosität
von ca. 800 000 cP. Sein NCO-Gruppengehalt wurde zu 1,6% ermittelt.
Die Zusammensetzung einer kalt härtenden Masse und die Eigenschaften
des gehärteten Produkts sind in Beispiel 8, Tabelle 1, wiedergegeben.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 43 % Polycarbodiimid auf Basis von Toluylendiisocanat
und 57 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen ( Jl = 18000 cP) .
1500 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 wird auf 45°C erwärmt und 1500 g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 zugegeben.
Die Mischung wird 30 Minuten gerührt und 1,5 g Phospholinoxid zugesetzt. Die nachfolgende Rührdauer beträgt 3 Stunden,
während der sich die Mischung auf etwa 60°C erwärmt.
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273U7A3
Man erhält ein weißes, homogenes und fließfähiges Produkt von einer Viskosität von 200 000 cP. Der durch Titration bestimmte
NCO-Gruppengehalt beträgt 3,1 %.
Die Zusammensetzung einer kalt härtenden Masse sowie die Eigenschaften
des gehärteten Produktes ist in Beispiel 8, Tabelle 1fwiedergegeben.
15OO g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 werden in einem Gefäß auf 80°C erwärmt und 1,5 g Phospholinoxid zugesetzt. Unter
Rühren werden innerhalb von 2 Stunden bei konstant gehaltener Temperatur 1500 g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1
mit gleichförmiger Geschwindigkeit zudosiert. Nach beendeter Zugabe wird 1 Stunde bei 8O°C nachgerührt und die Mischung
auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die erhaltene Dispersion hat eine Viskosität von ca. 700 0OO cP und einen NCO-Gruppengehalt von 1,6 %.
Die Zusammensetzung einer kalthärtenden Masse sowie die Eigenschaften
des gehärteten Produktes ist in Beispiel 8, Tabelle 1 wiedergegegen.
Das erhaltene Produkt wurde als Stabilisierungszusatz gegen hydrolytischen Abbau von heißvulkanisierbarem Siliconkautschuk
eingesetzt. Die erzielten Resultate sind in Beispiel 1ü, Tabelle 3, illustriert.
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273U743
500 g Polydimethylsiloxan mit endständigen Hydroxylgruppen und einer Viskosität von 10000 cP (bei 20°C) werden in einem
Gefäß auf 80 C erwärmt und mit 0,5 g Phospholinoxid versetzt. Hierzu werden 500 g Toluylendiisocyanat des Beispiels
innerhalb von 2 Stunden zudosiert. Das Produkt wird unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhält eine schwach
gelbliche homogene Dispersion mit einer Viskosität von 130 000 cP.
Die Zusammensetzung einer kalt härtenden Mischung sowie
die Eigenschaften des gehärteten Produktes sind in Beispiel 8,
Tabelle 1 angegeben.
Dieses Beispiel zeigt in der Tabelle 1 die Zusammensetzungen als Einkomponentensysteme (in Gew.-%) der kalt härtenden
Organosiloxanmassen der Beispiele 1 bis 7 und die Eigenschaften der nach 7 Tagen bei Raumtemperatur ausgehärteten Produkte.
Als Vergleichsversuche A und B sind zwei kalt härtende Organopolysiloxanmassen
aus einem reinen Polydimethylsiloxan mit endständigen Hydroxygruppen und einer Viskosität von 500OO cP
(bei 20°) h«
Tabelle 1).
Tabelle 1).
(bei 20 ) hergestellt (Zusammensetzung und Eigenschaften in
Die ausgehärteten Produkte A und B haften bei Aufbringung auf Beton und Lagerung unter Wasser weniger als eine Woche lang.
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809884/0145
~S i Γ
"2 T Γ
ο Dispersion von Beispiel Nr. L'Ul
"T
1 64,4 64,4 194,5 j 64,4 j 55,9 j 94,5 6-3,4 j 55,9 j 55,9 j 55,9 j 64,4 ' 64,4* I 55,9*
Trirnethylsilylijruppen-endgestopptes
Polydimethylsiloxan mit der Viskosität
UCO eP
■ [25,2 J25.2 j
25
,2 !20,9 ! j 25,2 j 20,9 j 20,9| 20,9 j 25,2 j 25,2 \ 20,9
Äthyltriacetoxysilan
t-Butojrydiaeetoxysilan
! 4,2 4,2 i 4,7i 4,2 ; [ 4,7
0,9 ; 0,9 j j 0,9 5,2 j 5,2 j
4.2
0,9
Dibutylzinndiacetat TetraiBotutyltTtanat
j 5,2 j I 5,2 j 3.7 j . 5,2 | 3,7
■ - —ί t — !■— - -
•^aCJ,, pulverisiert
O-—^-
ttfibutylzinndilaurat
_ Jenzamid-Vernetzer
oo ^ethyl-athoxy-bis-^fJ-nethyl-
i_ 0,01, 0,01, Ο,βί 0,1
— ": i j
0,8 0,1
; 4,8
I
4,2 ! 4,2
■—\ —■ν-
; 0,9 ; 0,9
3,7 j 3,7 5,2 j 5,2
4,8 I 4,8
0,01; 0,01
8,4
5,2 !
! 8,4 I 8,4 I 8,4;
1,0 ! 1,0 : 1,0
■■j·— -■-*
5,2 j 5,2
«Ahore A Härte ^filN 53 505
5,2
j I
S-Kodul 1C
DIN 53 504
Prüfkörper
QCp/cm2l
nach BV
21
i 3,10 ; 2,48 j 9,29
31
Zugfestigkeit , DIN 53 504 [kp/em J
9,03 10,5 J16,l
486 1308 \
16 ! 24 I
4,01
4,54
13,8
! 20 I 18 j 20 j 9
5,20
11,7 !10,8 j 31,6 j iy, 5 ill,3
20
3,38
9,99
3,94
10,2
1,69 I 3,62
12,1
8,45
I 480 j 212' ■· 24 ' 380 j 574 j 422 jl308 j 584 } 380
* Polydinwtbylsiloxan mit endständigen Hydroxygruppen und einer Viskosität von 50 000 cP bei 20 0C
CD O CD CO CO
! |
Beispiel 7 Beispiel 7
Acetat-Vernetzer Benzamid-Vernetzer |
Silikon
Acetat-Vernetzer |
Silikon
Benzamid-Vernetzer |
i | 16 |
lodul /ItPaJ ; | 0.34 0.38 | 0.40 | 0.14 | 16 | |
Zugfestigkeit /MPa/ ! | 1.26 0.74 | 1.40 | 0.90 | ||
Zugfestigkeit bei ! | 1.37 0.69 | 1 .41 | 0.86 | zerstört | |
120°C /MPa7 | |||||
Druckverformungs- 72 std./25°C
rest [M 25 Std./70°C i |
23.3
22.6 15.4 13.7 |
59.4
58.5 100.0 99.3 |
|||
äetonhaftung | >90 % 80 - 90 % | 80 % | 90 % j | ||
KSTM III
Kerosin |
0-10 Vol-% 0-10 Vol-% | 0-10 Vol-% | 0-10 Vol-% | ||
_uellung nach
24 Std. |
640 VOl-* >1000 Vol-% | ^100O Vol-% | >1000 Vol-% | ||
Temperaturbeständigkeit: | |||||
Shore A Härte, | - | ||||
O-Wert i | 25 28 | 21 | |||
n.2 Wochen, 160°C | 35 38 | 18 | |||
n.2 Wochen, 200°C | 25 53 | 14 | + | ||
n.2 Wochen, 23O°C | zerstört , brüchig | 68 | + —————— 1 |
||
160°C | ; 1,3% | 0.15 % | |||
Gewichtsverlust 200°C | 0,8 % j 3,7 % | 0.77 % | |||
lach 30 Tagen 23O°C | 2,0 % ; 5,2 % | 3.2 % | |||
tlberstreichbarkeit:* i | |||||
Ukydal-Decklack ι | |||||
1 Strich: ! | + | — | |||
2 Striche: | ++ | + | |||
Mkydal-Decklack + 5 % | |||||
Uberstreichhilfsmittel j | |||||
1 Strich: '[ | +++ + | +++ | |||
2 Striche: | +++ · ++ | ++ |
- Krater, kein Verlauf + fast gut, keine Krater ++ gut, kleine Fehler
+++ sehr gut
.P-Ca)
273U743
Das Beispiel illustriert die Herstellung einer kalthärtenden Masse (Zweikomponentensystem) und des gehärteten Produktes
daraus.
95 Teile der Dispersion des Beispiels 3 und 5 Teile eines Vernetzers, der aus 97 % Kieselsäureäthylester und 3 % Dibutylzinndilaurat
besteht, werden gemischt. Man läßt die Mischung einige Stunden bei Raumtemperatur und anschließend
5 Stunden bei 65°C härten.
Das ausgehärtete Produkt besitzt folgende Eigenschaften:
Vernetzt mit 5 % einer Mischung aus 97 Teilen Monomerer
Kieselsäureäthylester
3 Teilen Dibutylzinndilaurat
Mechanische Werte
Zugfestigkeit Dehnung Shore-A-Härte Weiterreißfestigkeit
DIN 53 515 ASTM 624 B ASTM 624 C Dichte
5,2 | kg/cm |
110 | % |
33 | |
1,4 | kp/cm |
2,2 | kg/cm |
3,9 | kp/cm |
1,043 g/cmJ |
Le A 18 110 - 20 -
809884/0145
-Vu-
273U743
Veränderung der | Shore-Härte | bei | verschiedenen | Temperaturen |
10 Tage | 1 Monat | |||
150°C | 35 | 35 | ||
180°C | 30 | 27 | ||
200°C | 20 | 18 | ||
2 3 0°C | u 20 ο 12 |
u 25 ο 14 |
||
25O°C | u 22 ο 12 |
u 24 ο 13 |
||
1 Tag | ||||
34 | ||||
35 | ||||
36 | ||||
32 | ||||
23 |
u = unten ο = oben
Dieses Beispiel erläutert die Stabilität des Siliconkautschuks
gegen hydrolytischen Abbau bei Zusatz einer Dispersion des Beispiels 6.
Die Hydrolyse wurde im zugeschmolzenen Rohr mit 50 mg H2O/
20 cm3 Luft bei 236°C durchgeführt.
Die Zusammensetzung in Gewichtsteilen der PrUfprodukte A und
B ist in Tabelle 2 aufgeführt.
Die Produkteigenschaften der Vulkanisate sind in Tabelle 3 angegeben.
Das Produkt A enthielt 100 Gew.-Teile eines heißvulkanisierbaren Siliconkautschuks, 0,6 Gew.-Teile Dicumylperoxid und wies
eine Dichte von 1,229 g/cm3 auf. Das Produkt B hatte die gleiche Zusammensetzung, enthielt jedoch zusätzlich 1,0 Gew.-Teile
der Dispersion gemäß Beispiel 6 (resultierende Dichte 1,225). Le A 18 110 - 21 -
809884/OUS
-ιτ*
273U743
I | A | B | A | II | B | III | A | B | |
Festigkeit kg/cm2 | 83 | 9O | 76 | 85 | 41 | 68 | |||
Dehnung t | 340 | 345 | 285 | 300 | 290 | 330 | |||
Belastung 100 % | 28 | 28 | 3T | 28 | 19 | 24 | |||
Belastung 300 % | 76 | 82 | - | 85 | - | 61 | |||
Shore A Härte | 66 | 64 | 64 | 65 | 63 | 65 | |||
Stoßelastizität | 27 | 30 | 28 | 26 | - | - | |||
10' 170 C Presse
101 170°C Presse +6h 200°C Heißluft
101 170°C Presse +6h 200°C Heißluft +4h
236°C Heißluft.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 64 % Polycarbodiimid auf Toluylendiisocyanat-Basis und
36 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen ( ^ = 10 000 cP)
300 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 7 werden auf 800C erhitzt.
Man gibt 0,5 g Phospholinoxid hinzu und tropft innerhalb
von 2 Stunden bei 80°C 700 g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 zu. Nach beendeter Zugabe wird eine weitere Stunde
bei 8O°C gerührt.
Es wird eine weiße, homogene, vernetzbare nicht fließende Mischung erhalten.
Le A 18 110
- 22 -
809884/014$
Beispiel 12
250 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 (18 0OO cP) und 250 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 2 (1000 cP) werden
zusammen mit 0,5 g Phospholinoxid auf 80 C erhitzt. Zu der Mischung werden innerhalb von 2 Stunden bei 80°C 5OO g Toluylendiisocyanat
des Beispiels 1 zudosiert. Nach der Zugabe wird 1 Stunde bei 800C nachgerührt.
Das cremefarbige Produkt weist eine Viskosität von 1OO 0OO cP auf und ist vernetzbar.
216 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 7 und 280 g eines Polydimethylsiloxans mit Methylendgruppen und einer Viskosität
von 1 400 cP (20 C) werden zusammen mit 0,5 g Phospholinoxid auf 80°C erhitzt. Innerhalb von 2 Stunden werden
504 g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 unter stetem Rühren gleichförmig zudosiert. Nach beendeter Zugabe wird 1 Stunde
bei 80°C nachgerührt.
Das Produkt ist gelblich und homogen und besitzt eine Viskosität von 56 400 cP.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer nicht fließfähigen Masse aus 43 % Polycarbodiimid auf Toluylendiisocyanat-Basis
und 57 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen ( ^?= 10 000 cP) in einem Lösungsmittel.
Le A 18 110 - 23 -
809884/0U5
27307A3
10Og Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 werden in 200 ml
trockene« Toluol gelöst und 10Og Toluylendiisocyanat des
Beispiels 1 zugegeben. Die Mischung wird während 2 Stunden bei 11O0C gerührt. Man kühlt die Mischung auf 50°C ab und
gibt O,1 g Phospholinoxid zu der Mischung. Man rührt eine
weitere Stunde bei 5O°C, erhitzt auf 11O°C und beläßt bei
dieser Temperatur so lange, bis die CO,-Entwicklung beendet
ist.
Nach Abdampfen des eingesetzten Lösungsmittels erhält man
ein schwach gelbliches, nicht fliesendes, gummiartiges Produkt.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 40 % Polycarbodiimid auf Basis von 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
und 60 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen ( ^ = 5O 0OO cP). Das Polycarbodiimid wurde in Pulverform
eingesetzt.
Eine Mischung aus 1,5 kg Polydimethylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen und einer Viskosität von 50 000 cP (20°C) und
1 kg eines Polycarbodiimidpulvers auf Basis von 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
(1,8 % NCO) werden 4 Stunden lang bei Raumtemperatur in einem Planeten-Mischer mit 80 U/Min, gemischt.
Man erhält eine weiße, homogene, nicht fließfähige, vernetzbare Paste.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus
Le A 18 110 - 24 -
809884/014$
30 % Polycarbodiimid auf Basis von 4,4'-Diisoeyanatodiphenylmethan,
als Pulver eingesetzt und 70 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen (% = 18 0OO cP) in einem Lösungsmittel,
6O g eines Polycarbodiimidpulvers auf Basis von 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
mit der folgenden Formel
- -N=C=N-< 5-15
werden in trockenem Toluol gelöst. Dazu werden 14Og Polydimethylsiloxan
des Beispiels 1 gegeben. Die Mischung wird 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und das Toluol
anschließend bei 15 Torr und 60 C abdestilliert.
Man erhält eine gelbe, fließfähige und vernetzbare Dispersion.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 45 % Polycarbodiimid auf Basis von 4,4'-Diisocyanato-Diphenylmethan
und 55 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen = 18 000 cP).
750 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 werden auf 80°C erhitzt und O,75 ml Phospholinoxid zugegeben. Innerhalb von 2
Stunden werden bei 80°C unter stetigem Rühren 750 g 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
zudosiert und nach beendeter Zugabe 1 Stunde bei 80°C nachgerührt.
Le A 18 110
- 25 -
809884/0145
Man erhält ein weißes, homogenes, vernetzbares Produkt mit
einer Viskosität von 336 000 cP.
1425 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 werden bei 80 C
mit 0,75 ml Phospholinoxid vermischt. Hierzu gibt man innerhalb von 2 Stunden unter Rühren 75 g Hexamethylen-1,6-diisocyanat und rührt anschließend 1 Stunde bei 80 C nach.
Man erhält ein weißes, zähes und vernetzbares Produkt. Beispiel 19
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 9 % Polycarbodiimid auf biuretgruppenhaltiger Trisisocyanat-Basis und 91 % Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen
(£= 18 0OO cP) .
900 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 und 100 g eines Triisocyanats folgender Formel
N [_CONH(CH2)NCO J.
werden bei 500C 1 Stunde vermischt. Man gibt 0,5 ml Phospholinoxid zu und rührt weitere 1,5 Std. bei 50°C. Die Mischung wird
auf 80°C erhitzt und weitere 2,5 Std. gerührt.
Man erhält nach Abkühlung auf Raumtemperatur ein weißes, homogenes und vernetzbares Produkt mit einer Viskosität von 27 000 cP.
Le A 18 110 - 26 -
809884/0U5
273U7A3
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 44 % Polycarbodiimid auf Basis einer Mischung aus
Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
im Mischungsverhältnis 1:1 und 56 % PoIydimethylsiloxan
mit Silanolendgruppen (y> = 18 000 cP) .
600 g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 werden auf 80 C erwärmt und 0,6 ml Phospholinoxid zugegeben. 600 g einer Mischung
aus Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
(Gewichtsverteilung 1:1) werden innerhalb von 2 Stunden bei 800C gleichmäßig zudosiert und danach bei gleicher
Temperatur 1 Stunde nachgerührt.
Man erhält eine weiße, homogene und vernetzbare Dispersion mit einer Viskosität von 178 000 cP.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 43 % Polycarbodiimid auf Toluylendiisocyanatbasis und
57 % Polydimethylsiloxan mit Vinylendgruppen.
100 g eines Polydimethylsiloxans mit endständigen Vinylgruppen
und einer Viskosität von 4320 cP (bei 200C) werden mit 0,1 ml
Phospholinoxid unter Rühren auf 80°C erhitzt. 100 g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 werden innerhalb von 2 Stunden
bei 80 C zudosiert. Nach beendeter Zugabe wird bei gleicher Temperatur 1 Stunde nachgerührt und anschließend abgekühlt.
Man erhält eine gelbliche Dispersion mit einer Viskosität von 15 390 cP.
Le A 18 110 - 27 -
809884/0U5
Zur Herstellung einer kalt härtenden Zusammensetzung und eines gehärteten Produktes daraus wurde eine Mischung aus
30g der oben hergestellten Dispersion und 0,5 g eines Methylhydrogensiloxans
der Formel
(CH3J3Si Γθ Si(CH3) H I O Si(CH3)3
mit einer Viskosität von ca. 15 cP mit einem Tropfen einer
Pt(CO)2 Clj-Lösung in Methylvinylsiloxantetramer (1,92 %
Pt-Gehalt) gemischt und in einer Form bei Raumtemperatur aufbewahrt. Nach 12 Stunden war die Masse durchgehärtet.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Dispersion aus 24 % Polycarbodiimid auf Basis von Toluylendiisocyanat,
43 % eines --L , Q -Dihydroxypolydimethylsiloxan und 33 % eines
Siliconharzes.
Eine Mischung aus 4OO g Polydimethylsiloxan des Beispiels 1 und 300 g eines Siliconharzes, das durch Cohydrolyse von
10 Mol Dimethyldichlorsilan, 10 Mol Diphenyldichlorsilan und 80 Mol Phenyltrichlorsilan unter Zusatz von Methanol dargestellt
wurde, mit einer Viskosität von 11 500 cP und einem Methoxygruppengehalt von 13,7 Gew.-%, wurde auf 80°C erwärmt
und mit 0,5 ml Phospholinoxid versetzt. Innerhalb von
2 Stunden werden bei 80°C unter Rühren 300 g Toluylendiisocyanat des Beispiels 1 zudosiert und während einer Stunde
bei gleicher Temperatur nachgerührt.
Nach Abkühlen erhält man eine cremefarbige, homogene und vernetzbare
Masse mit einer Viskosität von 141 000 cP.
Le A 18 110 - 28 -
Claims (3)
- 27307A3Patentansprüche\. Mit Polycarbodiimid modifizierte Polysiloxane, dadurch gekennzeichnet, daß Polysiloxan und Polycarbodiimid als unterscheidbare Phasen, gegebenenfalls mit teilweise chemischer und/oder physikalischer Bindung aneinander vorliegen.
- 2. Mit Polycarbodiimid modifizierte Polysiloxane nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbodiimid durch Reaktion aus Isocyanaten der allgemeinen FormelOCN-R'-NCOwobei R' für einen gegebenenfalls auch mit NCO-Gruppen substituierten Alkylen- oder Arylenrest ,vor zugsweise mit bis zu 24 C-Atanen steht, in Gegenwart eines an sich bekannten Carbodiimidisierungskatalysators in Organopolysiloxan, in situ erzeugt wird.
- 3. Mit Polycarbodiimid modifizierte Polysiloxane nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polycarbodiimide der allgemeinen FormelOCN-R1 -J-N=C=N-R1 —j- NCO L Jnwobei R1 die obengenannte Bedeutung besitzt undη für eine ganze Zahl von 1 bis 50 steht, in eine Organo-polysiloxen-Flüssigkeit eingearbeitet sind.Le A 18 110 - 29 -80988W0US
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