DE2934202B2 - Zu Elastomeren heißhärtende Polydiorganosiloxanformmasse - Google Patents

Zu Elastomeren heißhärtende Polydiorganosiloxanformmasse

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Description

RO Rn
CH2 = C-C-O-R' — SiX(3_0)
enthält,
worin
R ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest
bedeutet,
R'ein Alkylenrest mit 1 bis einschließlich 4,
Kohlenstoffatomen ist,
X einen Alkoxyrest mit 1 bis einschließlich 3
Kohlenstoffatomen oder einen Acetoxyrest
darstellt und
a für 0 bis einschließlich 2 steht.
2. Polydiorganosiloxanformmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Acryloxyalkylsilan (d) y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan enthält.
Das olefinisch ungesättigte Organosiliciummaterial wird pur einem Silan der allgemeinen Formel
(R)*
R'—Si—(X)r
und einem Cyclosiloxanester der allgemeinen Fo'rmel
Elastomere bildende Polydiorganosiloxanmassen sind im Handel als vollkommen kompoundierte Mischungen sowie als Grundmischungen erhältlich, die durch Zusatz von Materialien, wie Katalysatoren, Pigmenten und streckenden Füllstoffen, weiter kompoundiert werden. Werden streckende Füllstoffe zugesetzt, dann erniedrigt sich hierdurch die Zugfestigkeit der gehärteten Massen. (Ein Teil der verlorenen Zugfestigkeit läßt sich durch eine Nachhärtung der Massen wieder gewinnen.
Aus US-PS 33 41 489 geht hervor, daß sich durch Zusatz kleiner Mengen eines bestimmten olefinisch ungesättigten Organosiliciummaterials, wie Vinyltriäthoxysilan, zu einer Organopolysiloxanmasse, die sich in den gehärteten festen elastischen Zustand überführen läßt, die hierdurch erhaltene Masse direkt zu wertvollen Elastomerprodukten verarbeiten läßt, ohne daß sie einer längeren Nachhärtung unterzogen werden muß.
R'
-Si-O — R'"O-
ausgewählt,
worin
R'
ein olefinisch ungesättigter einwertiger Kohlenwasserstoffrest ist,
R" für ein Wasserstoffatom oder einen von olefinischer Ungesättigtheit freien einwertigen Kohlenwasserstoffrest steht,
R'" einen zweiwertigen aliphatischen Rest bedeutet,
X ein Alkoxyrest, ein Alkoxyalkoxyrest, ein
Alkoxyaryloxyrest, ein Acyloxyrest oder ein Halogenatom ist,
Y für R" oder X steht,
b für 0,1 oder 2 steht,
c für 1,2 oder 3 steht und
die Summe aus
b undc dem Wert 3 entspricht und
η eine ganze Zahl von 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis
einschließlich 3, bedeutet.
In obiger US-PS finden sich keinerlei Angaben oder Hinweise darüber, daß sich durch Zusatz eines Acryloxyalkylsilans die Zugfestigkeit einer Masse erhöht, die aus einem streckenden Füllstoff, wie gemahlenem Siliciumdioxid, und einer Siliconkautschukgrundmischung hergestellt wird.
Aus US-PS 35 67 497 geht hervor, daß sich durch Verwendung eines Acryloxyalkylsilans in Verbindung mit einem polymerisierbaren vinylischen Harz und einem Träger Verbundgegenstände mit überlegener Festigkeit herstellen lassen. Der darin gegebenen Lehre
so zufolge sollen sich zu diesem Zweck alle siliciumhaltigen Materialien verwenden lassen, unter anderem auch Ton, Diatomeenerde und gemahlener Quarz. Als besonders geeignete vinylische Harze werden Styrolharze, Acrylharze, Methacrylharze, Polyesterharze sowie Butadien-Styrol-Copolymere bezeichnet
Die bevorzugte Anwendungsmethode besteht in einer Benetzung der Oberfläche des Trägers mit einer wäßrigen Lösung eines Hydrolysate des angegebenen Silans, und einem anschließenden Trocknenlassen der Trägeroberfläche unter Bildung eines behandelten Trägers.
Die gemäß obiger US-PS behandelten Materialien sollen sich auch in Gegenstände aus natürlichem polyolefinischen Kautschuk einarbeiten lassen. Ferner sollen sich als Kaiitsehiikinaterialien auch Organosiloxankautschuke verwenden lassen, die wenigstens einige Siliciumatome enthalten, an die ungesättigte aliphatische Reste gebunden sind.
Das erfindungsgemäß verwendete Acryloxyalkylsilan geht zwar aus US-PS 35 67 497 hervor, doch wird die Erfindung hierdurch nicht berührt Es wird vielmehr darin die Lehre erteilt ein Acryloxyalkylsilan zu einem vinylischen Harz zuzusetzen und das hierdurch erhaltene Gemisch dann auf einen Träger oder einen Füllstoff anzuwenden.
Es ist weiter bekannt daß sich Silane, die Vinyl- und Methacrylfunktionen enthalten, auf mit Mineralien gefüllte und mittels Peroxiden gehärtete Elastomere anwenden lassen, wie EPR, EPDM, Siliconelastomere oder vernetzbares Polyäthylen. Demnach läßt sich durch Verwendung von Silanen in Konzentrationen von weniger als 0,5 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Füllstoff bis zu Mengen von über 2,0 Gewichtsteilen auf 100 Gewichsteile Füllstoff die Wirkungsweise verhältnismäßig wohlfeiler streckender Füllstoffe verbessern, wie gemahlenem Siliciumdioxid, calciniertem oder wasserhaltigem Ton, Talkum. Wollasionit, Aluminiumoxidtrihydrat, Calciumcarbonat oder Titandioxid.
Die Erfindung bezieht sich nun auf kautschukartige Polysiloxangrundmischungen, die aus Gründen einer Kostenersparnis streckende Füllstoffe enthalten. Es zeigte sich, daß sich durch Zusatz bestimmter Acryloxyalkylsilane zusammen mit siliciumhaltigen streckenden Füllstoffen, wie gemahlenem Quarz oder Diatomeenerde, der gewöhnlich durch Zugabe strekkender Füllstoffe verursachte Verlust an Zugfestigkeit teilweise oder vollständig beseitigen läßt Es wird hierdurch somit eine Erniedrigung der Kosten von Polysioloxanformmassen möglich, ohne daß diese mit einer Einbuße an den physikalischen Eigenschaften verbunden ist
Der Einsatz eines Acryloxyalkylsilans bei Polysiloxangrundmischungen, die durch Zugabe eines Füllstoffes gestreckt worden sind, führt zu einem gehärteten Produkt, das nach entsprechender Druckhärtung über optimale Eigenschaften verfügt. Eine Nachhärtung des Produktes zur Erzielung optimaler Eigenschaften ist nicht erforderlich.
Die Erfindung bezieht sich demnach nun auf eine durch Hitzehärtung Elastomere bildende Polydiorganosiloxanformmasse aus
(a) 100 Gewichtsteilen einer Grundmischung aus im wesentlichen einem vinylischen oder nichtvinylischen Polydiorganosiloxan, dessen organische Reste Metyhl-, Vinyl-, Phenyl- und/oder 3,3,3-Trifluorpropylreste sind, einem verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoff und einem Mittel gegen Verstrammung,
(b) 25 bis 300 Gewichtsteilen eines siliciumhaltigen streckenden Füllstoffes mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 25 μ und einer Oberfläche von weniger als 50 m2/g und
(c) 0,1 bis 5 Gewichsteilen eines Organoperoxids als Vulkanisiermittel
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Formmasse ferner
(d) 0,08 bis 0,3 Gewichtsteile eines Acryloxyalkylsilans der allgemeinen Formel
RO R„
CH2=C-C-O-R-SiXn-
worin
R ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest
bedeutet,
R' ein Alkylenrest mit 1 bis einschließlich 4
Kohlenstoffatomen ist,
X einen Alkoxyrest mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen oder einen Acetoxyrest
darstellt und
a für Obis einschließlich 2 steht
(3-O)
enthält.
Bei der erfindungsgemäßen Polysiloxangrundmischung kann es sich um irgendeine Mischung aus einem Polydiorganosiloxan und einem verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoff herkömmlicher Art handeln. Das erfindungsgemäß enthaltene Polydiorganosiloxan enthält als organische Reste, wie Methyl-, Vinyl-, Phenyl- und/oder 33,3-Trifluorpropylreste, die an die Siliciumatome des Polydiorganosiloxans gebunden sind. Die Polydiorganosiloxane haben gewöhnlich eine Viskosität von 1000 P ■ s bis hinauf zu nichtfließenden gummiartigen Massen. Es handelt sich hierbei um bekannte und im Handel erhältliche Polydiorganosiloxane.
Die erfindungsgemäße Polysiloxangrundmischung enthält zur Verbesserung der physikalischen Festigkeit des Polymeren einen verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoff. Solche verstärkende Silicumdioxidfüllstoffe haben eine Oberfläche von 150 bis über 400 m2/g. Die hierzu geeigneten verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoffe sind bekannt und hn Handel erhältlich. Bei den verstärkenden Füllstoffen kann es sich um unbehandelte, behandelte oder um während der Herstellung der Polysiloxangrundmischung behandelte Materialien handeln. Die behandelten verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoffe können nach jeder herkömmlichen Methode behandelt worden sein, bei der als Behandlungsmittel unter anderem Organosilane, Organosiloxane oder Silazane verwendet worden sind. Die Menge an verstärkendem Füllstoff beträgt gewöhnlich 10 bis 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 15 bis 75 Gewichtsteile, auf 100 Gewichtsteile des jeweiligen Polydiorganosiloxans.
Die erfindungsgemäße Polysiloxangrundmischung
kann ferner auch Mittel enthalten, die eine Verstrammung verhindern. Diese Verstrammungsschutzmittel dienen zur Herabsetzung der Reaktion zwischen dem Polydiorganosiloxan und dem verstärkenden Siliciumdioxid, die dazu führt, daß die Grundmischung härter oder pseudovulkanisiert wird. Eine solche Reaktion könnte dazu führen, daß die Grundmischung so fest wird, daß sie sich nicht mehr weiter verwenden läßt.
Verstrammungsschutzmittel sind bekannt. Hierbei kann es sich beispielsweise um Zusätze handeln, wie flüssige hydroxyendblockierte kurzkettige Polydimethylsiloxane. Ist der verstärkende Füllstoff in der oben beschriebenen Weise behandelt, dann braucht man gegebenenfalls der Grundmischung kein weiteres Mittel gegen eine Verstrammung mehr zusetzen.
Die Grundmischung kann ferner auch geringe Mengen an Zusätzen enthalten, die zu einer Verbesserung der Wärmestabilität, Handhabung, Kompressions-
verformung oder ölbeständigkeit führen. Zur Erzielung des gewünschten Bereichs an physikalischen Eigenschaften beim jeweils gehärteten Polysiloxan kann man entweder eine einzige Grundmischung oder ein Gemisch aus derartigen Grundmischungen verwenden.
Beim Gebrauch läßt sich eine Grundmischung auch mit einem streckenden Füllstoff versetzen, um auf diese Weise die Masse der Mischung zu erhöhen. Hierdurch ergibt sich eine Kostenerniedrigung bei den fertigen
Formteilen, da die streckenden Füllstoffe wesentlich wohlfeiler sind als die Grundmischungen. Wird eine Grundmischung mit einem streckenden Füllstoff, wie gemahlenem Quarz; gestreckt, dann ist die Zugfestigkeit der gehärteten Formmasse wesentlich geringer als diejenige der ursprünglichen Grundmischung. Das Ausmaß der Zugfestigkeitsabnahme ist abhängig von den relativen Mengen an verwendeter Grundmischung und streckendem Füllstoff sowie der genauen Art beider Bestandteile. Wird das Gemisch aus Grundmischung und streckendem Füllstoff vulkanisiert und dann einer Nachhärtung in einem Ofen unterzogen, dann läßt sich hierdurch ein Teil der durch den streckenden Füllstoff bedingten Zugfestigkeitsabnahme wieder ausgleichen, wobei allerdings zu sagen ist, daß die Nachhärtung in einem Ofen eine getrennte und aufwendige zusätzliche Maßnahme darstellt In einigen Fällen, wie bei der Isolierung von Elektrodrähten durch ein Extrusionsverfahren, ist es nicht praktisch, wenn man das gehärtete Produkt einer Nachhärtung in einem Gien unterziehen muß. Zweck der Erfindung ist eine Vermeidung eines Großteils dieses Zugfestigkeitsverlusts unter möglichst geringen Kosten.
Die erfindungsgemäß zusammen mit den Grundmischungen enthaltenen siliciumhaltigen streckenden Füllstoffe sind feingemahlene Teilchen aus hitzefesten anorganischen Materialien mit einer mittleren Teilchengröße von unter 25 u. Die feinsten ? treckenden Füllstoffe verfügen über eine solche Teilchengröße und Konfiguration, daß sie eine Oberfläche von bis zu 50 m2/g aufweisen. Zu Beispielen für geeignete siliciumhaltige streckende Füllstoffe gehören gemahlener Quarz, Diatomeenerde oder Glas.
Eine beachtliche Herabsetzung der Kosten der entsprechenden Formmassen erreicht man mit etwa 25 Gewichtsteilen streckendem Füllstoff auf 100 Gewichtsteile Grundmischung. Möchte man besonders preisgünstige Formmassen haben, dann werden zu diesem Zweck bis zu 300 Gewichtsteile an streckenden Füllstoffen verwendet. Bevorzugt wird eine Menge an streckendem Füllstoff von etwa 25 bis 200 Gewichtsteilen. Erfindungsgemäß bevorzugt enthaltene siliciumhaltige streckende Füllstoffe sind gemahlener Quarz oder Diatomeenerde, wobei als streckender Füllstoff insbesondere gemahlener Quarz mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 5 μ verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Formmasse enthält ein Organoperoxid als Vulkanisiermittel, durch das sich das in der Grundmischung vorhandene Polydiorganosiloxan vulkanisieren läßt. Enthält das Polydiorganosiloxan keine Vinylreste, dann muß es unter Verwendung von Organoperoxiden vulkanisiert werden die in derartigen Polydiorganosiloxanen entsprechende Reaktionen hervorrufen können. Zu diesem Zweck geeignete Organoperoxide werden als sogenannte nicht-vinylspezifische Organoperoxide bezeichnet, und es handelt sich dabei um Organoperoxide, wie Benzoylperoxid, Dicumylperoxid oder 2,4-Dichlorbenzoylperoxid. Enthält das Polydiorganosiloxan dagegen Vinylreste, dann läßt es sich entweder mit nicht-vinylspezifischen oder mit vinylspezifischen Organoperoxiden vulkanisieren. Beispiele für vinylspezifische Organoperoxide sind Di-tert.-butylperoxid oder 2,5-Bis-(tert.-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan. Alle als Vulkanisiermittel geeigneten Organoperoxide und ihre Eigenschaften sind bekannt. Die Eigenschaften des gehärteten Polysiloxans lassen sich durch Art und Menge des Vulkanisiermittels verändern, das zur Härtung der jeweiligen Formmasse verwendet wird. Die hierdurch jeweils erzielbaren Veränderungen sind dem Fachmann bekannt. Das Vulkanisiermittel kann in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,5 bis 2,0 Gewichtsteilen, auf 100 Gewichtsteile Grundmischung vorhanden sein.
Der kritische Bestandteil der erfindungsgemäben Formmasse ist ein Acryloxyalkylsilan der allgemeinen Formel
RO R„
CH2=C-C —O —R' —SiX(3_,,
worin
R ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest bedeutet, R' ein Alkylenrest mit 1 bis einschließlich 4 Kohlenstoffatomen ist,
X einen Alkoxyrest mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen oder einen Acetoxyrest darstellt und
a für 0 bis einschließlich 2 steht.
Bevorzugt wird dabei ein Silan, bei dem R einen Methylrest bedeutet, a für 0 steht und X einen Methoxyrest oder Acetoxyrest darstellt. Besonders bevorzugt ist als Silan y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, da sich unter Verwendung dieses Silans die Zugfestigkeit einer Grundmischung, die mit einem siliciumhaltigen streckenden Füllstoff gestreckt worden ist, besonders gut wieder herstellen läßt, und da dieses Silan im Handel erhältlich ist.
jo Die erfindungsgemäß enthaltenen Acryloxyalkylsilane sind bekannt. Sie werden beispielsweise in US-PS 35 67 497 beschrieben. Das bevorzugt enthaltene j'-Methacryloxypropyltrimethoxysilan ist im Handel erhältlich.
r> Eine Menge von nur 0,08 Gewichtsteilen Silan auf 100 Gewichtsteile Grundmischung kann zur Erzielung eines signifikanten Effekts auf die Zugfestigkeit der gehärteten Formmasse bereits ausreichen.
Entsprechende Untersuchungen haben ergeben, daß bei Verwendung von 0,5 Gewichtsteilen Silan auf 100 Gewichtsteile Grundmischung die gehärtete Formmasse an den beim Formverfahren verwendeten Aluminiumplatten sogar dann haften kann, wenn diese Platten vorher mit einem Trennmittel beschichtet worden sind.
Aus diesem Grund beträgt die praktische obere Grenze für eine bei einem Formverfahren verwendete Formmasse 0,3 Gewichtsteile Silan auf 100 Gewichtsteile Grundmischung. Die jeweils besonders bevorzugte Silanmenge ist abhängig von der Art der anderen
so Bestandteile der Formmasse und deren jeweiliger Menge. Die besonders bevorzugte Menge an Silan läßt sich ohne weiteres durch einen einfachen Versuch ermitteln. Die erfindungsgemäße Formmasse läßt sich nach jeder geeigneten Methode herstellen, die zu einem homogenen Gemisch aus den verschiedenen Bestandteilen führt. Hierzu geeignete Mischmethoden sind in der Siliconkautschuktechnik bekannt. Erfindungsgemäß läßt sich somit eine entsprechende Vermischung unter Einsatz eines Teigmischers, einer Kautschukkompoundiermühle oder eines Banbury-Mischers erreichen. Die Reihenfolge des Vermischen? der einzelnen Bestandteile ist nicht kritisch. Normalerweise gibt man hierzu die Grundmischung jedoch zuerst in den Mischer, versetzt das Ganze dann mit dem streckenden Füllstoff, sowie
b5 'lern Siian unter Bildung eines homogenen Gemisches und gibt anschließend unter ständigem Weiterrühren das Vulkanisiermittel zu, bis ein homogenes Gemisch entstanden ist. Irgendwelche weiteren Zusätze, wie
wärmestabilisierende Zusätze, Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfsmittel oder Pigmente, werden dem Gemisch gewöhnlich vor Zusatz des Vulkanisiermittels zügegeben.
Die härtbare homogene erfindungsgemäße Formmasse läßt sich in jeder geeigneten Weise härten, die zu einer Zersetzung des als Vulkanisiermittel verwendeten Organoperoxids führt. Ein Erhitzen wird zu diesem Zweck bevorzugt. Die für eine Vulkanisation der Formmasse erforderliche Ethitzungszeit und Erhitzungstemperatur ist abhängig von dem als Vulkanisiermittel verwendeten jeweiligen Organoperoxid, der Art des Erhitzens, der Art des Formens der Formmasse zur gewünschten Gestalt, sowie der Stärke der Formteile. Die für einen bestimmten Satz an Bedingungen geeignete Temperatur ist dem mit der Siliconkautschuktechnik vertrauten Fachmann bekannt. Typische hierzu geeignete Temperaturen reichen von 110 bis 175°C für Formverfahren und gehen hinauf bis zu 300° C für Öfen. wie sie bei kontinuierlichen Heißluftvulkanisationsverfahren eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Formmassen können durch jede zur Formung Elastomere bildender Formmassen bekannte Methode in die jeweils gewünschte Gestalt gebracht werden, beispielsweise durch Preßformen. Spritzformen, Kalandrieren oder Exdrudieren, wobei sowohl mit Trägern als auch ohne Träger gearbeitet werden kann.
Wird eine Grundmischung mit einem wohlfeilen streckenden Füllstoff gestreckt, um auf diese Weise die Kosten der jeweiligen Formmasse zu erniedrigen, dann ist die Zugfestigkeit des vulkanisierten Kautschuks gewöhnlich niedriger als die Zugfestigkeit der nichtgestreckten Grundmischung. Unterzieht man den vulkanisierten Kautschuk einer Nachhärtung in einem Ofen, dann läßt sich hierdurch die Zugfestigkeit erhöhen. Eine solche Nachhärtung dauert im allgemeinen 1 bis 24 Stunden bei einer Temperatur von 150 bis 2500C. Bei einem Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Siliconkautschuk stellt eine Härtung in einem Ofen jedoch eine aufwendige Stufe dar. Werden die jeweils herzustellenden Teile durch ein kontinuierliches Extrusionsverfahren geformt, wie es beispielsweise zur Herstellung von Schläuchen oder isolierten Elektrodrähten eingesetzt wird, dann wird diese Stufe der N'achhärtung sogar noch schwieriger und aufwendiger. Demgegenüber zeigte sich nun überraschenderweise, daß die erfindungsgemäßen Formmassen nach einer einfachen Vulkanisierungsstufe über Eigenschaften verfügen, die den Eigenschaften vergleichbar sind und entsprechen, wie man sie nur durch eine entsprechende Nachhärtung erhält, wenn das Silan nicht vorhanden ist.
Die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich zur Herstellung elastomerer Gegenstände, wie sie aus Siliconkautschuk bekannt sind, beispielsweise von Formteilen für Hochtemperaturanwendungen, Dichtungen. O-Ringen, Diaphragmen, Schläuchen oder isolierten Elektrodrähten. Unter Einsatz der erfindungsgemäßen Formmassen lassen sich dabei bei niedrigeren Kosten vergleichbare Produkte herstellen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert. Alle darin enthaltenen Teilangaben verstehen sich in Gewichtsteilen.
Beispiel 1
Zur Erläuterung der Erfindung stellt man eine Reihe von Mischungen her und untersucht diese bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften.
A. Es wird ein im Handel erhältlicher Siliconkautschuk verwendet, der so Zusammengesetz ist, daß er sich zur Kompoundierung allgemein verwendbarer Siliconkautschukansätze verwenden läßt. Die Grundmischung ist durchscheinend und hat nach entsprechendem Formen ein spezifisches Gewicht von 1,09. Die Grundmischung besteht aus einem vinylgruppenhahigen Polydimethylsiloxan, einem pyrogen erzeugten verstärkenden Siliciumdioxid ίο und einem flüssigen hydroxylendblockierten Polydimethylsiloxan, um eine Verstrammung der Grundmischung zu verhindern.
Die Eigenschaften der Grundmischung nach Härten werden bestimmt, indem man 100 Teile der
ι ■■> Grundmischung zur Bildung einer katalysierten
Grundmischung mit 1 Teil Organoperoxid als Vulkanisiermittel versetzt. Das Vulkanisiermittel besteht aus 50 Gewichtsprozent 2,5-Bis-(tert.-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan in auf einem inerten
2t> Trägerpulver dispergierter Form. Die katalysierte Grundmischung wird zu 1.9 mm starken Versuchsplatten geformt, indem man sie 10 Minuten bei 17O0C in einer Presse formt. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Versuchsplatten
2) werden entsprechend ermittelt, und zwar die
Zugfestigkeit sowie die Dehnung gemäß ASTM-412, die Reifestigkeit gemäß ASTM-D 625, Formstück B, und die Durometer-Härte, Typ A, nach ASTM-D 2240. Die hierbei jeweils erhaltenen
κι physikalischen Eigenschaften gehen aus der später
folgenden Tabelle I hervor. Die Zugfestigkeitswerte sind darin in Megapascal (MPa) angegeben, während die Reißfestigkeitswerte darin in Kilonewton pro Meter (kN/m) angeführt sind.
r. B. Die gemäß A erhaltene Versuchspiatte wird 1 Stunde bei 2500C in einem Umluftofen nachgehärtet. Zur Verdeutlichung des Effekts der Nachhärtung der Versuchsplatte werden dann ihre physikalischen Eigenschaften gemessen, und diese gehen
4(i ebenfalls aus der später folgenden Tabelle I hervor.
C. Die Siliconkautschukgrundmischung A wird auf einem Zweiwalzenstuhl zu einer Masse kompoundiert, indem man 100 Teile Grundmischung, 100 Teile gemahlenen Quarz als Füllstoff mit einer
- '· mittleren Teilchengröße von 5 μ und 1 Teil des Vulkanisiermittels von A miteinander vermischt Die Masse wird dann wie bei A zu Versuchsplatten geformt, die man bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften wie unter A beschrieben untersucht
">(i Die dabei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der
später folgenden Tabelle 1 hervor.
Ein Vergleich der Zugfestigkeit von A und C zeigt, daß die Zugfestigkeit der vulkanisierten Masse durch Zusatz von streckendem Füllstoff abnimmt
D. Die Versuchsplatte von C wird bei 2500C einer einstündigen Nachhärtung unterzogen. Zur Demonstration des Einflusses einer Nachhärtung der
bo den streckenden Füllstoff enthaltenden Versuchsplatten werden die entsprechenden physikalischen Eigenschaften ermittelt. Sie gehen aus der später folgenden Tabelle I hervor. Die Zugfestigkeit nimmt demnach durch die Nachhärtung zu.
fa5 E-Es wird eine Masse wie bei C hergestellt, deren Bestandteile man jedoch zusätzlich noch mit 0,1 Teilen y-Methacryloxypropyltrimethoxysflan versetzt Auf einem Zweiwalzenstuhl versetzt man die
20
Grundmischung zuerst mit dem Silan, dann mit dem streckenden Füllstoff und schließlich mit dem Vulkanisiermittel. Die erhaltene Formmasse wird dann wie unter A beschrieben zu Versuchsplatten geformt, deren physikalische Eigenschaften gemäß A ermittelt werden. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle I hervor.
Ein Vergleich der Versuchsergebnisse von C mit den Versuchsergebnissen von E zeigt, daß der Zusatz von y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit der vulkanisierten Masse, die eine große Menge an streckendem Füllstoff enthält, bis auf einen Wert führt, der mit der Zugfestigkeit der vulkanisierten Grundmischung vergleichbar ist, die keinen streckenden Füllstoff enthält, wie dies aus Λ hervorgeht.
F. Es wird eine Grundmasse gemäß E hergestellt, die jedoch abweichend davon 0,2 Teile Silan enthält. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle I hervor.
G. Es wird eine Grundmasse gemäß E hergestellt, die jedoch abweichend davon 0,25 Teile Silan enthält. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle I hervor.
H. Es wird eine Grundmasse gemäß E hergestellt, die jedoch abweichend davon 0,3 Teile Silan enthält. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle I hervor.
I. Es wird eine Grundmasse wie bei E hergestellt, die jedoch abweichend davon 0,5 Teile Silan enthält. Die unter Verwendung dieser Grundmasse erhaltenen E-gebnisse gehen ebenfalls aus der später folgenden Tabelle 1 hervor. Zur Erzielung einer guten Versuchsplatte unter Verwendung dieser hohen Silanmenge, die außerhalb der Erfindung liegt, mußte als Trennmittel während des Formpreßverfahrens ein Polytetrafluorethylenfilm verwendet werden.
Beispiel 2
Unter Verwendung anderer Silane stellt man eine Reihe von Massen her.
J. Es wird eine Masse wie bei E hergestellt Diese Masse wird dann wie bei A zu Versuchsplatten geformt, die man bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften wie unter A beschrieben untersucht
40
45
ίο
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle 11 hervor.
Es wird eine Masse wie bei J hergestellt, wobei man anstelle des dort verwendeten Silans im vorliegenden Fall jedoch 0,1 Teile y-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan
CH3
O CH3
(CH3O)2SiCH2CH2CH2O-C — C-CH2
verwendet. Die bei der Untersuchung der entsprechenden Versuchsplatten erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle 11 hervor.
Es wird eine Masse wie bei J hergestellt, wobei man anstelle des dort verwendeten Silans vorliegend jedoch 0,! Teile j'-Methacryloxypropyldimethylacetoxysilan
O (CHj)2
O CH3
CH3-C-OSiCH2CH2CH2O-C-C =
einsetzt. Die mit entsprechenden Versuchsplatten erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle II hervor.
M. Es wird eine Masse wie bei J hergestellt, wobei man als Silan abweichend davon jedoch 0,1 Teile 0-(Vinylphenyl)äthyltrimethoxysilan
(CH3O)3SiCH2CH2
verwendet. Dieses Silan liegt außerhalb der Erfindung Es wird hergestellt durch Umsetzen von Divinylbenzol mit Trichlorsilan und anschließendes Destillieren des erhaltenen Produkts. Sodann wird das /?-(Vinylphenyl)äthyltrichlorsilan methoxyliert, wodurch man zum obigen Trimethoxysilan gelangt. Die Eigenschaften der aus obiger Masse erhaltenen Versuchsplatten gehen aus der später folgenden Tabelle II hervor.
N. Es wird eine Masse wie bei ] hergestellt, wobei man anstelle des dort eingesetzten Silans hier jedoch 0,2 Teile einer 50gewichtsprozentigen Lösung eines Reaktionsproduktes aus Chlorpropyltrimethoxysilan und Dimethylaminoäthylmethacrylat in einem Lösungsmittel unter Bildung eines methacrylatfunktionellen Silans der Formel
CH3 O CH3
! Il I
(CH3O)3SiCH2CH2CH2N+CH2CH2OC-C = CH3 cr
verwendet, welches außerhalb der Erfindung liegt Die Eigenschaften von unter Verwendung dieser Masse erhaltenen Versuchsplatten gehen aus der später folgenden Tabelle II hervor.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Acryloxyalkylsilane wirken besser als andere untersuchte Silane. Im Vergleich zu anderen untersuchten bekannten Silanen ergibt der Zusatz der erfindungsgemäß enthaltenen Silane zum jeweiligen Gemisch aus Grundmischung, streckendem Füllstoff und Katalysator Versuchsplatten ω -mit einer besseren Zugfestigkeit
Beispiel 3
Unter Einsatz verschiedener Silane stellt man eine weitere Reihe von Massen her, um auf diese Weise die technische Fortschrittlichkeit der Erfindung weiter zu belegen.
Jede Masse wird wie in Beispiel IE kompoundiert, wobei man 100 Teile Grundmischung von A, 100 Teile
gemahlenen Quarz von C, 100 Teile Vulkanisiermittel von A und die aus der später folgenden Tabelle II! hervorgehende Art und Menge an Silan verwendet.
Jede Masse formt man dann nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu entsprechenden Versuchsplatten, deren physikalische Eigenschaften man wie in Beispiel 1 beschrieben ermittelt. Die hierbei erhaltenen Eigenschaften gehen aus der später folgenden Tabelle III hervor.
Ein Vergleich der in Tabelle III angeführten Versuchsergebnisse zeigt, daß das erfindungsgemäß enthaltene Silan eine günstigere Wirkung ergibt als die nicht erfindungsgemäß verwendeten Silane. Die Zugfestigkeit von Versuchsplatten, die ein erfindungsgemäß enthaltenes Silan enthalten, ist höher als die Zugfestigkeit von Versuchsplatten, die unter Verwendung eines z'jm Vergleich dienenden Si'.aris hergestellt worden sind, wenn man mit einer Silanmenge von jeweils 0,1 Teilen arbeitet
Beispiel 4
Unter Einsatz verschiedener Arten an streckendem Füllstoff stellt man eine weitere Reihe von Massen her. Es wird jeweils mit einer solchen Füllstoffmenge gearbeitet, daß sich hierdurch nach Vulkanisieren ein Elastomeres mit einer Durometer-Härte von 50 bis 60 ergibt
i. Es wird eine Formmasse kompoundiert, die aus 100 Teilen Grundmischung von A, 0,1 Teilen y-Methacryioxypropyltrimethoxysilan, 1 Teil Vulkanisiermittel von A und 100 Teilen gemahlenem Quarz besteht.
Die Formmasse wird entsprechend geformt, gehärtet und wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht Die Eigenschaften von Versuchsplatten aus der hierbei erhaltenen Formmasse gehen aus der später folgenden Tabelle IV hervor.
ii. Es wird eine Masse gemäß i hergestellt die abweichend davon anstelle des gemahlenen Quarzes jedoch 60 Teile Diatomeenerde und ferner 0,2 Teile des angegebenen Silans enthält
Die folgenden Proben dienen zu Vergleichszwecken.
iii. Es wird eine Masse gemäß i hergestellt die anstelle des gemahlenen Quarzes abweichend davon jedoch 100 Teile Calciumcarbonat enthält
iv. Es wird eine Masse gemäß iii hergestellt die abweichend davon jedoch ein anderes Calciumcarbonat enthält
v. Es wird eine Masse gemäß iv hergestellt die jedoch kein Silan enthält
vi. Die aus der Masse gemäß ν durch Preßhärtung erhaltene Versuchsplatte wird einer Nachhärtung in einem Ofen über eine Zeitdauer von 1 Stunde bei 150° C unterzogen und erneut untersucht
viL Es wird eine Masse gemäß i hergestellt wobei man anstelle von gemahlenem Quarz hier jedoch 50 Teile gemahlenen Ton verwendet viii. Es wird eine Masse gemäß vii hergestellt wobei man jedoch einen anderen gemahlenen Ton verwendet
ix. Es wird eine Masse gemäß viii hergestellt, die jedoch kein Silan enthält
χ. Die aus der Masse ix durch Preßhärtung erhaltene Versuchsplatte wird einer Nachhärtung in einem Ofen über eine Zeitdauer von 1 Stunde bei 1500C unterzogen und erneut untersucht
Ein Vergleich der in Tabelle IV zusammengefaßten Versuchsergebnisse zeigt, daß der Einsatz von Quarz und Diatomeenerde als streckende Füllstoffe die höchsten Zugfestigkeitswerte ergibt.
Beispiel 5
Es wird eine Reihe von Proben hergestellt, um auf
diese Weise die Verwendung eines anderen Organoperoxids als Vulkanisiermittel und dessen Wechselwirkung
mit dem jeweils eingesetzten Polydiorganosiloxan zu zeigen.
a. Zur Herstellung einer Grundmischung vermischt man 100 Teile hydroxylendblockiertes Polydimethylsiloxan mit einer Williams-Plastizitätszahl von 150 mit 25 Teilen pyrogen erzeugtem verstärkendem Siliciumdioxid mit einer Oberfläche von 250 m2/g. Die Werte für die Williams-Plastizitätszahl werden nach dem Verfahren ASTM-D 926 unter Verwendung eines- Probengewichtes bestimmt, das dem Vierfachen des spezifischen Gewichts des Polydimethylsiloxans von 0,98 entspricht Die Grundmischung enthält zur Verhinderung einer kreppartigen Alterung weiter 7,5 Teile eines flüssigen hydroxylendblockierten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von etwa 0,042 Pa · s.
Die obige Grundmischung wird dann zu einer unkatalysierten Masse kompoundiert indem man
jo 100 Teile der Grundmischung mit 100 Teilen
gemahlenem Quarz mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μ auf einem Zweiwalzenstuhl vermischt. Teilmengen der nichtkatalysierten Masse vermischt man hierauf mit den aus der später folgenden Tabelle V hervorgehenden Mengen an y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan. und zwar jeweils bezogen auf 100 Teile Grundmischung. Die ersten beiden Teilmengen werden mit 1,0 Teilen eines vinylspezifischen Organoperoxids als Vulkanisiermittel katalysiert das aus einer 50gewichtsprozentigen Dispersion von 2,5-Bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan auf einem inerten Trägerpulver besteht Zwei weitere Teilmengen katalysiert man mit 1,3 Teilen eines nicht vinylspezifisehen Vulkanisiermittels, das aus einer 50gewichtsprozentigen Dispersion von 2,4-Dichlorbenzoylperoxid in einer inerten Flüssigkeit besteht Die mit Katalysator versetzten Massen werden dann wie in Beispiel 1 beschrieben zu Versuchsplatten geformt
so und anschließend gemäß Beispiel 1 untersucht Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle V hervor.
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß sich bei Verwendung eines vinylspezifischen Vulkanisiermittels in Kombination mit einem nicht vinylhaltigen Polydiorganosiloxan eine Masse ergibt die nicht härtet Verwendet man ein nicht vinylspezifisches Vulkanisiermittel in Kombination mit einem nicht vinylhaltigen Polydiorganosiloxan, dann gelangt man zu einer Masse, die härtet Weiter geht aus den Versuchsergebnissen hervor, daß der Zusatz von y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan zu der Masse, die das Nichtvinylpolymer sowie das vinylspezifische Vulkanisiermittel enthält, den Härtungsprozeß nicht unterstützt Verwendet man das nicht vinylhaltige Polydiorganosiloxan und das nicht vinylspezifische Vulkanisiermittel in Kombination mit y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
dann ergibt sich gegenüber einer Masse, die kein derartiges Silan enthält, eine beachtliche Verbesserung der Zugfestigkeit.
b. Die Siliconkautschukgrundmischung von Beispiel 1 A wird genauso wie oben unter (a) beschrieben zu einer nicht katalysierten Masse kompoundiert. Teilmengen der erhaltenen nicht katalysierten Masse werden dann uiuer Verwendung der aus der später folgenden Tabelle V hervorgehenden Mengen an Silan und der dort genannten beiden Vulkanisiermittel miteinander vermischt. Die erhaltenen katalysierten Massen werden, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Versuchsplatten geformt, welche
man gemäß Beispiel 1 untersucht. Die hierbei erhaltenen Versuchsergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle V hervor.
Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, daß sich ein vinylhalliges Polydiorganosiloxan entweder mit einem nicht vinylspezifischen oder mit einem vinylspezifischen Vulkanisiermittel vulkanisieren läßt. Weiter kann den Versuchsergebnissen entnommen werden, daß der Zusatz von y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan in beiden Fällen zu einer beachtlichen Verbesserung der Zugfestigkeit gegenüber Proben führt, die kein solches Silan enthalten.
Tabelle I Vergleich Streckender Silan Durometer- Zugfestigkeit Dehnung Reiß
Probe Vergleich Füllstoff H arte festigkeit
Vergleich MPa % kN/m
Vergleich keiner keines 35 6,37 600 9,!
A Erfindung keiner keines 34 5,41 540 13,6
B NH Erfindung 100 keines 59 3,29 350 14,2
C 100 keines 59 4.34 240 15,0
D NH 100 0,1 60 6,79 240 10,7
E Vergleich 100 0,2 57 7,03 200 9.3
F 100 0,25 63 7,23 180 10,9
G 100 0,3 61 6,51 200 S ή
H 100 0,5 62 6,89 180
*
NH = Nachhärtung 1 Stunde bei 250 C.
*) = Nicht erfindungsgemäß.
Tabelle II Silan*) Kontrolle Silan; Menge in Duronieter- gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan; Silan*) Menge Durometer- /'lgfestigkeit Dehnung Dimethylaminoäthylmeth- 240 Reiß
Probe *) = Teilen Härte gamma-MethacryloxypropylfmethyOdimethoxysilan; Härte MPa '"■ 310 festig
1 1 = 0,1 59 gamma-MethacryloxypropyKdimäthyOacetoxysilan; 6,48 240 260 keit
J 2 2 = 0,1 59 beta-(Vinylphenyl)ethyltrimethoxysilan; 5.99 260 240 kN/m
K 3 3 = 0,1 58 Reaktionsprodukt aus Chlorpropyltrimethoxysilan und 1 Erfindung 0,1 60 5.17 270 10,7
L 4 4 = 0,1 59 acrylat, 50 Gewichtsprozent in einem Lösungsmittel. 2 Vergleich 0,1 60 4,34 300 13,1
M**) 5 5 = 0,2 59 Vergleich. 3 Vergleich 0,1 61 3,79 420 13,5
N**) 59 Tabelle III 4 Vergleich 0,1 60 3.29 350 Zugfestig- Dehnung 15,4
«j = Probe fceit
MPa
6,79
O 5,04
P 5,41
Q 5,07
R
*) 1 = gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan;
2 = Vinyltriacetoxysilan;
3 = VinyltrisG8-methoxyäthoxy)silan;
4 = Vinyltrimethoxysilan.
15 Füllstorr Erfindung 29 34 202 Polymerart Silan- Vulkanisiermittel 16 Zug Deh 2,69 750
Erfindung menge festigkeit nunj
Tabelle IV Vergleich Durometer- MPa %
Probe Gemahlener Quarz Vergleich Füllstoff- Silanmenge nicht-vinylisch vinylspezifisch Härte 6,75 200 Zug Deh
Diatomeenerde Vergleich menge in in Teilen nicht-vinylisch 0,1 vinylspezifisch 7,27 150 festigkeit nung
Calciumcarbonat Vergleich Teilen nicht-vinylisch - nicht vinylspezifisch 62 3,93 500 MPa %
i. Calciumcarbonat Vergleich 100 0,1 nicht-vinylisch 0,1 nicht vinylspezifisch 70 3,58 470 keine Härturu-
ii. Calciumcarbonat Vergleich 60 0,2 vinylisch - nicht vinylspezifisch 57 3,24 490 keine Härtung
iii. Calciumcarbonat Vergleich 100 0,1 vinylisch 0,1 nicht vinylspezifisch 55 3,38 490 3,93
iv. Ton Vergleich 100 0,1 vinylisch - vinylspezifisch 50 3,82 210 5,24
V. Ton 100 vinylisch 0,1 vinylspezifisch 53 3,79 520 3,51 420
vi. NH Ton 100 65 - keine saubere Härtung - 6,41 270
vii. Ton 50 0,1 37 25 4,34 350
viii. 50 0,1 6,79 190
ix. 50 240
x. NH 50 Duro- 240
NH = Nachhärtung in einem Ofen über 1 Stunde bei 150 C". nieter-
Tabelle V Härte
Probe
a-1
a-2 41
a-4 45
a-5 56
b-1 59
b-2 59
D 60
E

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Zu Elastomeren heißhärtende Polydiorganosiloxanformmasse aus
(a) 100 Gewichtsteihn einer Grundmischung aus einem vinylischen oder nichtvinylischen PoIydiorganosiloxan, dessen organische Reste Methyl-, Vinyl-, Phenyl- und/oder 333-Trifluorpropylreste sind, einem verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoff und einem Mittel gegen Verstrammung,
(b) 25 bis 300 Gewichtsteilen eines siliciumhaltigen streckenden Füllstoffes mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 25 μ und einer Oberfläche von weniger als 50 m2/g und
(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteilen eines Organoperoxids als Vulkanisiermittel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse ferner
(d) 0,08 bis 0,3 Gewichtsteile eines Acryloxyalkylsilans der allgemeinen Formel
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