DE2922296B2 - Organopolysiloxangiefl- bzw. Imprägniermassen zur Herstellung von Formkörpern - Google Patents
Organopolysiloxangiefl- bzw. Imprägniermassen zur Herstellung von FormkörpernInfo
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Description
Harzartige Organopolysiloxane, bei denen die als Substituenten vorhandenen organischen Reste Methyl-,
Phenyl-, Vinyl- und/oder ähnliche organische Reste bedeuten,
sind seit langem bekannt Diese Materialien härten über eine Reihe von Mechanismen, wie beispielsweise
durch an den Siliciumatomen vorhandene peroxidkatalysierbare
Vinylgruppen oder durch platinkatalysierbare Addition von Siliciumhydrid an an Siliciumatomen
befindlichen Alkenylgruppen. Die Eigenschaften dieser harzartigen Or&unopolysiloxane, wie
Zähigkeit und Beibehaltung ihrer Festigkeit bei hoher Temperatur, machen sie besonders als Gießharze geeignet
Als Gießharze eignen sich hierbei insbesondere Materialien
mit höherer Viskosität, beispielsweise Harze mit einer Viskosität in der Größenordnung von 5,0 bis
200 Pas oder darüber. Diese Harze verfügen zwar über
die gewünschte Festigkeit, haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß sie infolge ihrer hohen Viskosität
äußerst schwierig zu handhaben sind. Sie lassen sich nicht rasch gießen und fließen langsam, wenn sie an Ort
und Stelle vergossen werden.
Es besteht somit das Problem, wie sich die wegen ihrer Eigenschaften begehrten hochviskosen Harze
besser handhaben lassen.
Eine Lösung dieses Problems würde natürlich in einer Verdünnung der Harze mit einem Lösungsmittel bestehen,
was jedoch mit einer nachteiligen Blasenbildung verbunden ist, wenn man ein derartiges Gießharz zum
Härten erhitzt Weiter muß man hierbei in einem zeitraubenden Verfahren das Lösungsmittel vom Gießharz
entfernen.
Zur Lösung des Problems einer Handhabung hochviskoser
harzartiger Organopolysiloxane wurde auch bereits die Einarbeitung eines niedermolekularen Veri»
netzungsmittels in das System versucht So geht beispielsweise aus US-PS 29 84 930 ein aus einem Teil bestehendes
härtbares Gießharz hervor, wobei ein bestimmter Anteil des reaktive Alkenylgruppen enthaltenden
Harzes aus
r> (CH2=CH(CHj)2SiO)2Si(C6Hi)2
besteht Diese Materialien werden unter Einsatz von Peroxidkatalysatoren gehärtet Sie haben den Vorteil,
daß sie aus einem Einzelteil bestehen, so daß sich alle wesentlichen Bestandteile miteinander vermischen und
ohne wesentliche Härtung aufbewahren lassen. Der wesentliche Nachteil derartiger Materialien liegt jedoch in
der Tatsache, daß die Härtung dieser aus einem Teil bestehenden Materialien mittels Peroxiden ziemlich lange
Dieses letztgenannte Problem wird gemäß US-PS 39 44 519 durch eine Erhöhung der Härtungsgeschwindigkeit
derartiger Harze überwunden, indem das Härtungssystem von einer peroxidischen Härtung ent-
v, sprechender Vinylgruppen in eine platinkatalysierte Härtung durch Addition von Siliciumhydrid an Alkenylgruppen
geändert wird, die wie folgt abläuft:
= SiH + CH2=CHSi= ^=SiCH2CH2Si =
Nach obiger US-PS werden zu diesem Zweck als Vernetzungsmittel niedermolekulare (niederviskose)
Siliciumhydridgruppen enthaltende Organopolysiloxane in einem vinylgruppenhaltigen Organopolysiloxan
verwendet, wodurch sich die Härtungsgeschwindigkeit verbessert und die Viskosität des Vinylsiloxans derart
erniedrigt, daß sich das Ganze leicht handhaben läßt. Nach den darin gemachten Angaben eignen sich hierzu
nur gan7 bestimmte siliciumhydridgruppenhaltige Vernetzungsmittel.
Der Einsatz niedermolekularer vinylgruppenhaltiger
Verdünnungsmittel geht hieraus nicht hervor.
Es wurde nun gefunden, daß sich unter Verwendung eines speziellen niedermolekularen vinylgruppenhaltigen
Verdünnungsmittels die Viskosität entsprechender Gießharze erniedrigen läßt, ohne daß dies mit einer
Einbuße der sonst erwünschten mechanischen Eigenschaften solcher höherviskoser Gießharze verbunden
ist.
Dies wird erfindungsgemäß in der aus den Ansprüchen hervorgehenden Weise erreicht.
Das in der erfindungsgemäßen zu verwendenden Organopolysiloxanmasse als Komponente (a) vorhandene
Organopolysiloxan stellt gewissermaßen das
Grundharz dar. Das kritische Merkmal dieses harzartigen
Polysiloxans (a) besteht darin, daß es eine so hohe Viskosität besitzt, daß sich bei der gehärteten
Masse die gewünschte mechanische Festigkeit ergibt Das Polysiloxan (a) ist praktisch das gleiche, wie es oben
in US-PS 39 44 519 beschrieben wird, und es besteht aus 67 bis 85 Molprozent Monophenylsiloxyeinheiten und
33 bis 15 Molprozent Dimeihylvjnylsiloxyeinheiten, Bevorzugt
wird ein Polysiloxan (a) aus 75 Molprozent Monophenylsiloxyeinheiten und 25 Molprozent Dimethylvinylsiloxyeinheiten.
Das obige Polysiloxan läßt sich ohne weiteres durch übliche Hydrolyse der entsprechenden Chlor- oder
Allcoxysilane und entsprechende Kondensation herstellen.
Es gibt zwar anscheinend keine obere Molekulargewichtsgrenze für das Harz (a), vorzugsweise
sollte dieses Harz jedoch über einen Polymerisationsgrad von wenigstens 8 Siliciumatomen pro Molekül verfügen.
Auf diese Weise wird für eine ausreichende physikalische Festigkeit beim entsprechenden Endprodukt
gesorgt Das Polysiloxan (a) läßt sich zur Herabsetzung seines Silanolgehalts entsprechend behandeln, beispielsweise
durch alkalische Kondensationskatalysatoren.
Das als Komponente (b) verwendete Siliciumhydridgruppen enthaltende Siloxan dient als Vernetzungsund
Härtungsmittel in der vorliegenden härtbaren Organopolysiloxanmasse. Hierbei kann es sich um irgendein
Siliciumhydridgruppen enthaltendes Silan oder Siloxan handeln, das entsprechend verträglich ist und
der gehärteten Masse die gewünschten Eigenschaften verleiht Bei diesem Material kann es sich beispielsweise
um das aus Spalte 2, Zeilen 23 bis 25, der US-PS 3944519 hervorgehende Polymere oder um
[H(CHj)2SiO]2Si(C6H5)2 oder
[H(CHj)2SiO]3SiC6H5
[H(CHj)2SiO]3SiC6H5
handeln. Das Vernetzungsmittel muß über wenigstens zwei Siliciumwasserstoffatome pro Molekül verfügen.
In der erfindungsgemäß zu verwendenden Masse muß soviel Siloxan (b) vorhanden sein, daß sich 0,9 bis
1,1 M Siliciumhydrid pro M Alkenylgruppen in der härtbaren Masse ergeben. Zur Erzielung bester Ergebnisse
wird ein Verhältnis von 1 M Siliciumhydrid auf 1 M Alkenylgruppen bevorzugt Das Vernetzungsmittel (b)
läßt sich durch dem Fachmann geläufige Methoden herstellen, beispielsweise durch Cohydrolyse der entsprechenden
Silane.
Bei dem als Komponente (c) verwendeten Platinkatalysator
kann es sich um irgendeine bekannte Form von katalytischem Platin handeln, die von feinverteiltem
metallischem Platin über Platin auf verschiedenen Trägern bis zu Chloroplatinsäure und komplexen Platinverbindungen
reicht. Chloroplatinsäure in einer geringen Menge Lösungsmittel oder
[(R3P)2PtCl]2
worin R für Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butylreste
steht, werden bevorzugt.
Pro Million Gewichtsteile der Gesamtmenge der Komponenten (a), (b) und (d) sollten wenigstens 0,1 Gewichtsteile
Platin vorhanden sein, wobei I bis 20 Gewichtsteile Platin pro Million Gewichtsteilen der Gesamtkomponenten
bevorzugt werden.
Die bei der vorliegenden Organopolysiloxanmasse entscheidende Komponente ist die Komponente (d),
nämlich das als Verdünnungsmittel dienende vinylhaltige
iüloxan der Formel
Beim Vermischen dieses Verdünnungsmittels (d) mit der Komponente (a) unter einem Verhältnis von (d) zu
(a) von 20/80 bis 50/50 ergibt sich ein lösungsmittelfreies Material, das über eine maximale Viskosität von etwa
2J5 Pis verfügt Das bevorzugte Verhältnis beträgt 25
ίο Teile (d) auf 75 Teile (a). Dieses spezielle Material ist
das Einzige aus einer Reihe ähnlicher Materialien, das sich erfindungsgemäß als wirksam erwiesen hat Die
Verbindung der Formel
ist zu fluchtig, während die Verbindungen der Formel
[(C6H5)(CH3)(CH2=CH)Si]2O und
[CH2-CH(CH3J2SiO]2SiCH3(C6H*)
-Ό
zwar nicht flüchtig sind, die mechanischen Eigenschaften
des gehärteten Harzes jedoch verschlechtern. Dieses Material läßt sich ohne weiteres nach den
r> gleichen Methoden herstellen, wie sie oben im Zusammenhang
mit der Herstellung der Komponente (b) bereits beschrieben worden sind.
Zur Bildung eines aus zwei Komponenten bestehenden Systems wird die Komponente (d) im allgemeinen
)(> mit einem kleinen Teil des Grundharzes (a) und dem zur
Härtung erforderlichen Katalysator vermischt und das Ganze in eine Packung abgefüllt Den Rest des Grundharzes
(a) und des Vernetzungsmittels (b) vermischt man ebenfalls miteinander, wobei dieses Gemisch dann
r> eine zweite Packung bildet Art und Weise des Vermischens dieser einzelnen Materialien sind nicht kritisch,
sofern sich hierdurch homogene Gemische ergeben. Die so hergestellten zwei Packungen können dann zum
Zeitpunkt ihrer Verwendung miteinander vermischt
4i) und an Ort und Stelle vergossen werden. Nach entsprechendem
Erhitzen härtet die so erhaltene Masse. Möcnte man andere Materialien mit der vorliegenden
Ma:;se vermischen, dann sollte man diese den jeweiligen einzelnen Packungen eher während ihrer Herstellung
zusetzen, als daß man diese Materialien beim abschließenden Anmischen der gesamten Masse zugibt Andere
Materialien, die sich der erfindungsgemäß zu verwendenden Harzmasse zusetzen lassen, sind die herkömmlichen
Füllstoffe, wie Glasfaser, feinteiliges Silicium-
'■() dioicid, zermahlener Quarz, Glaspulver, Asbest Talk,
RuII, Eisenoxid, Titandioxid, Magnesiumoxid oder Gemische hiervon. Ferner lassen sich zu diesem Zweck
auch Pigmente, Farbstoffe, Oxidationshemmer, Härturgsii.hibitoren
und Formtrennmittel verwenden.
V) Die erfindungsgemäß zu verwendende, härtbare
Organopolysiloxanmasse läßt sich in jeder herkömmlichen Weise zu gegossenen bzw. imprägnierten Formkörpern
weiter verarbeiten.
Die Komponenten (a), (b), (c) und (d) werden zu-
Die Komponenten (a), (b), (c) und (d) werden zu-
ho sarnmen mit den obigen gewünschten Zusätzen bis zur
Bildung einer homogenen Masse vermischt. Sodann verarbeitet man die erhaltene Masse zur gewünschten
Form, worauf man das Ganze entsprechend härtet, was gewöhnlich bei erhöhter Temperatur durchgeführt
h'> wird, beispielsweise bei 100 bis 1500C. Gelegentlich
kann sich auch eine Nachhärtung des erhaltenen gehärteten Materials bei erhöhter Temperatur, beispielsweise
bei Temperaturen von bis zu 2000C, empfehlen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele im Vergleich mit herkömmlichen bekannten Systemen
weiter erläutert.
Man stellt ein entsprechendes Grundharz her, das aus 75 Molprozent Monophenylsiloxyeinheiten und 25 Molprozent
Vinyldimethylsiloxyeinheiten besteht und mit »A« bezeichnet wird. Weiter werden verschiedene Arten
an Vernetzungsmitteln hergestellt, welche mit »B«, »C« und »D« bezeichnet werden, und die man mit A in
üblicher Weise in den aus der folgenden Tabelle 1 hervorgehenden Mengen vermischt. Das Gemisch aus B
und A ist das aus Tabelle II, mittlere Spalte, der US-PS 39 44 519 hervorgehende Beispiel. Bei B handelt es sich
[H(CH3)2SiO]2Si(C6H5)2
und C ist
und C ist
[H(CHj)2SiO]3SiC6H5
während D aus 35 Molprozent Diphenylsiloxyeinheiten, 55 Molprozent HCHjSiO-Einheiten und 10 Molprozent
(CH3)3SiOo3-Einheiten besteht. Der Katalysator besteht
aus 1% [QH9)JP]2PtCl2 in Toluol. Die Versuche 1, 2 und
3 liegen außerhalb der Erfindung und stellen den Stand der Technik dar.
Die Versuche 4, 5 und 6 erläutern die Erfindung und zeigen den Einfluß des Zusatzes der Komponente (d).
nämlich der Verbindung der Formel
Es werden aus zwei teilen bestehende Massen hergestellt, deren einer Teil aus dem Grundharz (a) und dem
Vernetzungsmittel (b) besteht, während der zweite Teil aus der Komponente (d) und dem Katalysator (c) sowie
einer kleinen Menge der Komponente (a) als Träger besteht. Das Verhältnis von Teil 1 zu Teil 2 beträgt 10:1.
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der folgenden Tabelle Il hervor.
Dieses Beispiel dient zum Vergleich des bekannten Verdünnungsmittels der Formel ^ViMeSi)2O mit dem
vorliegenden Verdünnungsmittel. Mit zunehmender Menge an bekanntem Verdünnungsmittel erniedrigt
sich die Biegefestigkeit des erhaltenen Harzes. Die Erhöhung der Menge an Verdünnungsmittel dient einer
Erniedrigung der Viskosität, so dall sich das Grundharz ohne weiteres handhaben läßt.
Die Versuche 7,8 und 9 aus der folgenden Tabelle Hl
zeigen den Einsatz von ($ViMeSi)20 als reaktives Verdünnungsmittel,
worin
Φ für C6H5- steht,
Man stellt erneut aus zwei Teilen bestehende Massen her, deren erster Teil aus dem Grundharz (a) und dem
Vernetzungsmittel (b) besteht, während der zweite Teil aus (#ViMeSi)20. dem Katalysator (c) und einer kleinen
Menge der Komponente (a) als Träger besteht. Das Verhältnis des ersten Teils zum zweiten Teil beträgt
!C : 1. Es wird der gleiche Katalysator wie auch bei Beispiel
1 verwendet.
venuch Nr. A B C D in ppm härteten Materials in
Pa.s bei 250C
743 81,4 70
25,7
18,6
30
10 10 10
3,0
3,0
>40,0
Biegefestigkeit des gehärteten Materials in kg/cm2
Tangentenmodul des
gehärteten Materials
in kg/cm2 χ 1(V
gehärteten Materials
in kg/cm2 χ 1(V
Sekantenmodul des
gehärteten Materials
gehärteten Materials
in kg/cm2 χ KP
387
527
527
527
1.15
3,52
5.98
3,52
5.98
Verhäl'nis von Tangentenmodul/Sekan tenmodul
7,67 2.80
1.81
Erfindungs- Gesamt- Gesamt- Gesamt- Gesamtgemäße teile teile teile teile
versuche ABCD
Teile der Katalysator Kompo- in ppm nente (d)
Viskosität des ungehärteten ersten
Teils in Pa.s bei 25° C
Teils in Pa.s bei 25° C
Biegefestigkeit des gehärteten Materials in kg/cm2
Tanijentenmodul
des gehärteten
Materials in
kg/cm2 χ ΙΟ3
des gehärteten
Materials in
kg/cm2 χ ΙΟ3
Sekantenmodui
des gehärteten
Materials in
kg/cm2 χ 103
des gehärteten
Materials in
kg/cm2 χ 103
Verhältnis von Tangentenmodul/Sekan tenmodul
4 | 783 |
5 | 86,2 |
6 | 74 |
29,2
2U
333
2.5 2.5 2.5
10 10 10
5,0 2.0 5,0
229 431 530
6,56
8,93
12,09
0,90
3,01
7,10
3,01
7,10
7,29 2,97 1,69
Tabelle III | Gesamtteile A |
Gesamtteile B |
Gesamte Teile (4WiMeSi)2O |
Katalysator in ppm |
Viskosität des ungehärteten ersten Teils in Pa.s bei 25°C |
Viskosität der ungehärteten gesamten Kompo nenten in Pa.s bei 25° C |
Biegefestigkeit des gehärteten Materials in kg/cm2 |
Tangentenmodul des gehärteten Materials in kg/an2 χ 103 |
Sekantenmodul des gehärteten Materials in kg/cm2 χ 103 |
Verhältnis von Tangenten modul/Sekan tenmodul |
Vergleichs versuch Nr. |
79,2 76.6 74,0 |
29,2 3Oi 31,0 |
1,67 333 5,00 |
10 10 10 |
33 2,1 wasserdünn |
17,8* 0,48 wasserdünn |
241 117 38,6 |
5,60 1.82 0,29 |
0,90 0,91 |
6.2 2.00 |
7 8 9 |
||||||||||
Claims (2)
1. Verwendung einer härtbaren Organopolysiloxanmasse
aus einem Gemisch aus s
(a) einem harzartigen Organopolysiloxan, das 67 bis 85 Molprozent CsHsSiOso-Einheiten und 33
bis 15 Molprozent CH2=CH(CH3)2-SiO|«-
Einheiten enthält und im Mittel über wenig- ip stens 8 Siliciumatome pro Molekül verfügt,
(b) einem- Siliciumhydridgruppen enthaltenden
Polysiloxan als Vernetzungsmittel für die Komponente (a), wobei die Komponente (b) in einer
solchen Menge vorhanden ist, daß sich etwa 0,9 ι s bis 1,1 Mol Sfliciumhydrid pro Mol in der Komponente
(a) und in der Komponente (d) vorhandenem CHi=CHSi s ergeben,
(c) einer zur Katalysierung der Reaktion des SiIiciiimhydrids
mit dem CHzCHSi- ausreichenden Menge eines Platinkatalysators und
(d) eines reaktiven Verdünnungsmittels der Formel
[CH2 - CH(CH3)iSiO]2Si(C6H5)2
das in einer Menge von 20 bis 50 Gewichtsteilen, bezogen auf die Menge der Komponente (a), vorhanden ist,
das in einer Menge von 20 bis 50 Gewichtsteilen, bezogen auf die Menge der Komponente (a), vorhanden ist,
als Gieß- bzw. Imprägniermasse zur Herstellung
von Formkörpern.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Komponente (d) in einer Menge von 25 Gewichtsteilen vorhanden ist
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