DE2733110A1 - Polysiloxan-polycarbodiimid-mischpolymere - Google Patents

Polysiloxan-polycarbodiimid-mischpolymere

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DE2733110A1
DE2733110A1 DE19772733110 DE2733110A DE2733110A1 DE 2733110 A1 DE2733110 A1 DE 2733110A1 DE 19772733110 DE19772733110 DE 19772733110 DE 2733110 A DE2733110 A DE 2733110A DE 2733110 A1 DE2733110 A1 DE 2733110A1
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polysiloxane
carbon atoms
carbodiimide
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Reinhard Dr Schliebs
Karl-Friedrich Dr Thom
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/48Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
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Description

  • Polysiloxan - Polycarbodiimid-Mischpolymere Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Organopolysiloxan-Polycarbodiimid-Mischpolymere, die folgende, gegebenenfalls wiederkehrende Struktureinheiten aufweisen wobei R für einen einwertigen Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 12 C-Atomen, R1 für einen einwertigen Alkylrest mit bis zu 4 C-Atomen, R2 für einen zweiwertigen KW-Rest mit 1-6 C-Atomen, X für Sauerstoff oder für die Gruppe (R3 - Wasserstoff, A1y1-, Aryl-, Cycloalkylrest mit 1-e C-Atomen) A für einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten aromatischen Rest mit bis zu 46 C-Atomen, n für eine ganze Zahl von 0 bis 10.000, vorzugsweise z für eine ganze Zahl von 1 bis 1500, von 10 ~ 5o0} vorzugsweise von 5 - 1000, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Mischpolymere.
  • Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischpolymere ist dadurch gekennzeichnet, daB man Additionsprodukte aus α,#- Diaminoalkylpolysiloxanen der Formel I und / oder , 0 - Dihydroxyalkylpolysiloxane der Formel II und Diisocyanaten A(NCO)2,wobei R, R¹, R², R³, A und n die oben angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart eines Uberschusses an Diisocyanat mit Hilfe eines an sich bekannten Katalysators einer Carbodiimidisierungs-Reaktion unterwirft.
  • Bevorzugte Substituenten sind für R Methyl, Vinyl, Phenyl; für R¹ Methyl; für R² Methylen, Äthylen und Propylen; für R³ Wasserstoff, Methyl, Cyclohexyl, Benzyl Isobutyl.
  • Die Ausgangssubstanzen für das erfindungsgemäße Verfahren, Diorganopolysiloxane mit Si-R²-NHR³- bzw. Si-R²-OH-Endgruppen sind wohlfeile Produkte und können nach bekannten Verfahren hergestellt werden (vgl. z. B. W. Noll, Chemie und Technologie der Silicone, 1968 S. 140, 149, Weinheim, BergstraBe).
  • Die Viskosität der eingesetzten Diorganopolysiloxane wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie über 200 cP/250 C, vorzugsweise über 20 000 cP/25° C liegt.
  • Als Beispiele für die Diisocyanate A(NCO)2 kommen die an sich bekannten aromatischen Diisocyanate infrage, beispielsweise 2,4 - und 2,6-Toluylendiisocyanat, sowie beliebige Gemische dieser Isomeren und 4,4 -Diphenylmethan-diisocyanat und Umsetzungsprodukte von Diolen mit einem Überschuß an Diisocyanat.
  • Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Diisocyanate z. B. das Isomerengemisch aus 2,4-und 2,6-Toluylendiisocyanat und flüssiges Diphenylmethandiisocyanat, einem Additionsprodukt aus Tripropylenglycol und 4,41-Diphenylmethandiisocyanat. Ferner eignen sich 1,5-Naphthalin-diisocyanat, 4,4 -Dibenzyldiisocyanat, 1 , 3-Phenylendiisocyanatoder 1,4 Phenylisocyanat.
  • Als Katalysatoren für die Carbodiimidisierungs-Reaktion eignen sich die bekannten Katalysatoren, besonders Phospholinoxide R4 Alkylrest, wie z. B.
  • der Methyl-, Äthyl-, oder Phenylrest oder deren Gemische, die auch im Ring substituiert sein können, oder die entsprechenden Phospholane und Phosphetane (R4=Bedeutung wie oben) Wegen der leichteren Zugänglichkeit wird das 1-Mbthyl-1-oxophospholin (Isomerengemisch) bevorzugt Die erfindungsgemäßen Polysiloxan-Polycarbodiimid-Mischpolymeren werden mit Vorteil so hergestellt, daß man bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur (bis 1200C) ein o;i;Diaminoalkylpolysiloxan und/oder «,-Dihydroxyalkylpolysiloxan mit 3-50 Gew.-% (vorzugsweise 20-45 Gew.-%, bezogen auf das Polysiloxan) eines Diisocyanats unter starkem Rühren (evtl. in einem Kneter) vermischt und anschließend durch Zugabe katalytischer Mengen (0,01-2 %, bezogen auf die Gesamtmasse) Phospholinoxid die Carbodiimidisierungs-Reaktion durchführt. Das bei der Reaktion gebildete C02 wird bei höherer Temperatur (bis 1100C) und unter Vakuum aus dem Mischpolymer entfernt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen - besonders beim Einsatz von kautschukartigen Diorganopolysiloxanen - die Reaktion in einem Lösungsmittel, wie z.B. Toluol, vorzunehmen.
  • Die erhaltenen Polysiloxan-Carbodiimid-Mischpolymeren stellen feste elastische Produkte dar, deren Erweichungsintervall Je nach Carbodiimid-Anteil bis 2500 C reicht.
  • Die erfindungsgemen Mischpolymeren können mit Füllstoffen auf der Walze (evtl. bei höheren Temperaturen) vermischt und in herkömmlicher Weise vulkanisiert werden. Als Füllstoffe können sowohl anorganische als auch organische eingesetzt werden. Bevorzugt werden solche auf SiO2-Basis z.B. Aerosil, Eisenoxid und Ruß.
  • Als Verarbeitungshilfsmittel kommen kurzkettige Diorganopolysiloxane mit SiOH-Endgruppen infrage Die Härtung der erfindungsgemäßen Mischpolymeren kann durch chemische Vulkanisationsmittel oder durch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen bewirkt werden. Die bevorzugten Härtungsmittel sind organische Peroxide, die üblicherweise zur Härtung von Siliconelastomeren verwendet werden, z. B. Dicumylperoxid.
  • Die erfindungsgemäßen Mischpolymeren finden vielseitige Anwendung, u.a. dienen sie als Elektroisoliermaterialien, die vor allem den Vorteil der selbstverlöschenden Eigenschaften besitzen.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll nun anhand der folgenden Beispiele noch näher erläutert werden.
  • Beispiel 1 a. Herstellung eines Aminoalkylpolysiloxans der Viskosität 45.000 cP/250 C 2 kg eines Polydimethylsiloxans mit SiOH-Endgruppen und 9H3 0,175 Mol % SiO -Einheiten der Viskosität 45.000 cP/250C CH=CH2 werden mit 20 g Isobutylaminomethyldimethylmonoäthoxysilan unter Absplatung von Alkohol zu einem Polydimethylsiloxan mit H -Si-CH2-N-iso-C4Hg-Endgruppen umgesetzt.
  • b. Herstellunst eines kautschukartigen Aminomethylpolvsiloxans 1 kg eines Polydimethylsiloxans mit SiOH-Endgruppen mit einem Penetrometerwert von 450 wird in 1250 ml Toluol gelöst und mit 15 g Cyclohexvaminomethyl-dimethylmonoäthoxysilan versetzt. Man rührt 3 h bei Raumtemperatur und heizt anschließend bis 1100 C 500 ml.lösungsmittel zusammen mit dem gebildeten Alkohol ab.
  • c. Polysiloxan-Carbodiimid-MischPolymere 200 g des in Beispiel 1a. hergestellten Isobutylaminomethylpolysiloxan werden unter starkem Rühren (unter Feuchtigkeitsausschluß) tropfenweise mit 10 g ( *u 4,75 X überschüssige NCO-Gruppen) eines Isomerengemisches aus 2,4-und 2, 6-Toluylen-diisocyanat versetzt.
  • Die Reaktion ist exotherm, die Temperatur der Reaktionsmischung steigt auf 450 C. Nach beendeter Zugabe läßt man noch eine Stunde rühren und versetzt mit 0,1 g l-Methyl-l-oxophospholin (Isomerengemisch). Es setzt sofort eine leichte Gasentwicklung (CO2) ein. Man hält die Reaktionsmischung 1 h bei 800 C, wobei die Hauptmenge C02 entweicht. Zur Entfernung von restlichem CO2 wird kurzzeitig bis auf 1100 C unter gleichzeitigan Anlegen eines Vakuums aufgeheizt. Beim Abkühlen wird ein weißes elastisches Produkt mit einem Erweichungsintervall von 160 - 1850 C isoliert. Die IR-Analyse des Produktes ergibt einen scharfen Peak bei 4,7/u (für Carbodiimid).
  • Beispiel 2 400 g des in Beispiel la hergestellten Aminomethylpolysiloxans werden unter den in Beispiel Ic beschriebenen Versuchsbedingungen mit 60 g (~ 13 %) eines Isomerengemisches aus 2,4-und 2,6-Toluylendiisocyanat versetzt. AnschlieBend wird mit 0,2 g Phospholinoxid (= Isomerengemisch von 1-Methyl-1-oxophos pholin) die Carbodiimidisierungs-Reaktion durchgeführt. Das erhaltene weiße elastische Produkt zeigt ein Erweichungsintervall von 180-2000C. Auf der Walze werden Abmischungen hergestellt und anschließend bei 1750 C/15 min. vulkanisiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: Tabelle I (hier und im folgenden bedeutet T = Gew.-Teile) Beispiele ~ 2 3 4 Mischpolymer 100 T 100 T 100 T Aerosil 130 30 T 30 T Eisenoxid 2 T Dicumylperoxid 1 T 1 T 1 T Shore Härte A 27 60 58 Elastizität 78 58 50 BeisPiel 5 In einem Kneter werden 2,481 kg eines nach Beispiel Ia hergestellten Aminomethylpolysiloxans eingebracht und portionsweise innerhalb von 2 h mit 0,744 kg Toluylendiisocyanat ("23 96 überschüssige NCO-Gruppen bezogen auf Siloxan) zur Reaktion gebracht. Man gibt 1,5 g Phospholinoxid hinzu und heizt mittels Dampfheizung die Reaktionsmischung bis 800 C auf. Die Reaktionszeit beträgt 2 h; dann wird entgast und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das isolierte Produkt wird noch 8 h im Vakuumtrockenschrank bei 800° C getrocknet.
  • Erweichungsintervall 205 - 210° C.
  • Mit dem erhaltenen Material werden auf einer heißen Walze (ca. 1600 C) Abmischungen gemacht und 15 min. bei 1750 C vulkanisiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaBt: Tabelle II Beispiele 5 6 7 8 Mischpolymer 100 T 100 T 100 T 100 T Aerosil 380 10 T RuB 20 T 20 T 40 T Luperco 101 XL* 1,5 T 1,5 T 3,0 T 3,0 T Shore Härte A 48 51 52 77 Elastizität 59 59 57 43 * Anmerkung: Luperco ist ein 2,5-Ditertiärbutylperoxy-2,5-dimethylcyclohexan Beispiel 9 Das in Beispiel Ib hergestellte kautschukartige Aminomethylpolysiloxan wird mit 300 g (23 %) Toluylendiisoyanat.
  • und 1 g Phospholinoxid zu einem Polysiloxan-Carbodiimid-Mischpolymer umgesetzt.
  • Erweichungsintervall: 160 - 2000 C.
  • Die peroxidische Vulkanisation 1750 C/15 min. einer Abmischung (100 Gew.-Teile Mischpolymer, 30 Gew.-Teile Aerosil 130, 1 Gew.-Teil Dicumylperoxid) liefert ein Produkt mit einer Shore Härte 55 und einer Elastizität 50.
  • Die weiteren Beispiele werden zum Unterschied von den bisher beschriebenen mit einem Diisocyanat auf der Basis von Diphenylmethandiisocyanat und Tripropylenglycol (23 , NCO) (Desmodur pFR) durchgeführt.
  • Beispiel 10 Unter den in Beispiel 1c beschriebenen Reaktionsbedingungen wird aus 400 g Aminomethylpolysiloxan (analog Beispiel 1a), 100 g (20,') Desmodur PF und 0,2 g Phospholinoxid ein Polysiloxan-Carbodiimid-Mischpolymer hergestellt. Man erhält einen weißen sehr zähen Gummi, der nach Abmischen auf der Walze (100 Teile Mischpolymer, 30 Teile Aerosil 130, 1 T Dicumylperoxid) und anschließender Vulkanisation 1750 C/ 15 min. folgende Eigenschaften aufweist: Shore A = 75 Elastizität = 45 Beispiel 11 Beispiel 10 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß 40,' Desmodur PF eingesetzt werden. Die Vulkanisation einer Abmischung von 100 Gew.-Teilen Mischpolymer, 30 Gew.-Teile Aerosil 130 und 1 Gew.-Teil Dicumylperoxid liefert ein Produkt mit einer Shore A Härte von 82 und einer Elastizität von 49.
  • Beispiel 12 Setzt man 300 g eines analog Beispiel 1b hergestellten Aminomethylpolysiloxans mit 200 g (40,') Desmodur PF und 0,2 g Phospholinoxid zu einem Mischpolymer um, so weist das daraus hergestellte Vulkanisat folgende Eigenschaften auf: Shore A = 78 Elastizität = 37 Beispiel 13 200 g eines Polydimethylsiloxans mit der Viskosität (25.000 cP/25u C), das durch Äquilibrierung von Dicyclohexylaminopropyltetramethyldis iloxan mit Octamethyltetrasiloxan hergestellt worden war, werden mit 50 g (20 g6) Toluylendiisocyanat und 0,1 g 1-Methyl-l-oxophosphûlin einer Carbodiimidisierungs-Reaktion unterworfen.
  • Das erhaltene Mischpolymer wird mit 60 Gew.-Teilen Aerosil 130 und 2 Gewe-Teilen Dicumylperoxid vermischt und anschließend 15 min. bei 1750 C vulkanisiert. Das Vulkanisat weist folgende Eigenschaften auf: Shore A = 62 Elastizität = 55 Beispiel 15 300 g eines Gemisches aus 250 g eines Diorganopolysiloxans mit Endgruppen (Viskosität 30.000 cP/250 C) und 50 g eines Diorganopolysiloxans mit OH-Endgruppen (Viskosität 300 cP/25u C) werden mit 200 g (~ 40 %) Toluylendiisocyanat und 0,2 g Phospholinoxid zu einem Mischpolymer umgesetzt. Die Vulkanisation einer Mischung von 100 Gew.-Teilen Mischpolymer, 30 Gew.-Teile Aerosil 130 und 1 Gew.-Teil Dicumylperoxid liefert ein Produkt mit einer Shore Härte von 68 und einer Elastizität von 53.
  • Beispiel 16 200 g eines Diorganopolysiloxans mit Endgruppen (Viskosität 20.000 cm/25 C) werden mit 50 g (20 96) Toluylendiisocyanat und 0,1 g Phospholinoxid zu einem Polysiloxan-Carbodiimid-Mischpolymer umgesetzt. Die Vulkanisation einer Abmischung aus 100 Gew.-Teilen Mischpolymer, 30 Gew.-Teilen Aerosil 130 und 1 Gew.-Teil Dicumylperoxid liefert ein Produkt mit einer Shore Härte von 63 und einer Elastizität von 58.

Claims (2)

  1. Patentansprüche 1. Organopolysiloxan - Polycarbodiimid-Mischpolymere mit gegebenenfalls wiederkehrenden Struktureinheiten wobei R, für einen einwertigen Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 12 C-Atomen, R1 für einen einwertigen Alkylrest mit bis zu 4 C-Atomen R2 für einen zweiwertigen KW-Rest mit 1-6 C-Atomen X für Sauerstoff oder die Gruppe (R3 = Wasserstoff, Alkyl-, Aryl-, Cycloalkylrest mit 1-8 C-Atomen) A für einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten aromatischen Rest mit bis zu 40 C-Atomen n für eine ganze Zahl von 0 bis 10.000, vorzuRsweise z für eine ganze Zahl von 1 bis 1500, vonvorzugsweise von 5 - 1000.
  2. 2 Verfahren zur Herstellung von Organopolysiloxan-Carbodiimid-Mischpolymeren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Additionsprodukte aus « zu -Diaminoalkoxypolysiloxanen der Formel und/oder d ,;-Dihydroxypolysiloxane der Formel und Diisocyanaten A (NCO)2, wobei R, R1, R2, R3, A und n die oben angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart eines stöchiometrischen Überschusses an Diisocyanat mit Hilfe eines an sich bekannten Katalysators einer Carbodiimidisierungreaktion unterwirft
DE19772733110 1977-01-20 1977-07-22 Polysiloxan-polycarbodiimid-mischpolymere Withdrawn DE2733110A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1979139B (zh) * 2005-11-30 2010-12-15 宝山钢铁股份有限公司 从焦炭的高分辨透射电镜图像定量分析焦炭微晶单元的方法

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