DE3784477T2 - Verfahren zur vernetzung eines siloxankautschuks. - Google Patents
Verfahren zur vernetzung eines siloxankautschuks.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vernetzen eines Siliconkautschuks unter Erhitzen des Kautschuks in Gegenwart eines Aroylperoxids.
- Ein solches Verfahren ist unter anderem aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 60 163 860, welche die Verwendung von bis(trimethylsubstituiertem Benzoyl)-peroxid beschreibt, und aus der U.S. Patentschrift Nr. 1 145 505 bekannt, welche die Verwendung von bis(o-Chlorbenzoyl)-peroxid als Vernetzungsmittel beschreibt.
- Wie allgemein bekannt, umfaßt ein Verfahren dieser Art das Verarbeiten (auch als Compoundieren bezeichnet) des Kautschuks mit den gewünschten Additiven und Erhitzen der erhaltenen Masse, dem sogenannten Compound. Das Erhitzen kann auf einem von mehreren Wegen erfolgen, z. B. durch Verwendung geheizter Formen oder unter Anwendung der Heißluftvulkanisation, bei der eine extrudierte Masse durch einen Heißluftofen geführt wird.
- Die Verwendung von Aroylperoxiden war jedoch bisher nicht völlig befriedigend, insbesondere was die Heißluftvulkanisation betrifft. Der Hauptnachteil besteht darin, daß die erhaltenen vernetzten Produkte einen sogenannten Ausblüheffekt (englisch: blooming effect) zeigen, was eine Behandlung nach dem Vulkanisieren erfordert. Ein weiterer Nachteil sind die relativ langen Zeitspannen, die zum Erreichen des gewünschten Vernetzungsgrades erforderlich sind. Beide Gesichtspunkte machen die bekannten Verfahren wirtschaftlich unattraktiv.
- Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben. Demgemäß ist das Verfahren, auf das sich die Erfindung bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kautschuk außerdem ein Peroxydicarbonat vorhanden ist, das bei Raumtemperatur ein Feststoff ist.
- Es ist zu erwähnen, daß die U.S. Patentschrift Nr. 4,260,536 die Verwendung einer Kombination von Peroxiden für die Heißluftvulkanisation von extrudierten Siliconkautschuk-Zusammensetzungen beschreibt. Die verwendeten Peroxide sind aromatische acylorganische Peroxide, wie Di-(2,4-dichlorbenzoyl)-peroxid, und alkylorganische Peroxide, wie Ditert.butylperoxid. Die zuletzt genannte Gruppe von Peroxiden unterscheidet sich klar von den für die vorliegende Erfindung verwendeten Peroxydicarbonaten. Darüberhinaus müssen die in dieser Literaturstelle beschriebenen Kautschukzusammensetzungen andere spezielle Anforderungen erfüllen, wie das Vorhandensein eines Organohydrogenpolysiloxans und, wie aus der Beschreibung ersichtlich, besteht in den meisten fällen die Notwendigkeit einer Nachvulkanisationsbehandlung. Weder beschreibt diese Literaturstelle die Erfindung noch legt sie diese nahe.
- Für das Verfahren der Erfindung brauchbare Siliconkautschuke sind allgemein bekannt. Beispiele sind Dimethylsiliconkautschuk, Methylvinylsiliconkautschuk, Methylphenylsiliconkautschuk, Chlorsiliconkautschuk und Fluorsiliconkautschuk.
- Für das vorliegende Verfahren brauchbare Aroylperoxide und Peroxydicarbonate sind ebenfalls allgemein bekannt. Bevorzugte Aroylperoxide sind solche gemäß der allgemeinen Formel
- worin n = 0, 1, 2 oder 3 und R = CH&sub3; oder Cl.
- Typische verwendbare Aroylperoxide und Peroxydicarbonate sind im Beispiel weiter unten angegeben.
- Die Peroxide können nach bekannten Methoden in den Kautschuk eingearbeitet werden. Für diesen Zweck können die Peroxide getrennt oder in vorgemischter Form verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Peroxide vor der Zugabe zum Kautschuk durch Verwendung von Siliconöl oder Phthalsäureestern zu Pasten verarbeitet, doch können die Peroxide in ihrem technisch reinen Zustand verwendet werden.
- Natürlich können in den Kautschuk vor der Vernetzungsreaktion auch andere Komponenten, wie Füller (z. B. Siliciumdioxid), Weichmacher (z. B. Siliconöl) und Antidegradationsmittel, eingearbeitet werden.
- Die Temperatur des Kautschuks während der Vernetzung liegt allgemein im Bereich von 90ºC bis 200ºC.
- Die vorliegende Erfindung wird weiter im folgenden Beispiel beschrieben, in welchem folgende Abkürzungen verwendet werden:
- OMBPO = Di(o-methylbenzoyl)-peroxid
- BPO = Dibenzoylperoxid
- MMBPO = Di(m-methylbenzoyl)-peroxid
- 23DMBPO = Di(2,3-dimethylbenzoyl)-peroxid
- 24DMBPO = Di(2,4-dimethylbenzoyl)-peroxid
- 25DMBPO = Di(2,5-dimethylbenzoyl)-peroxid
- 26DMBPO = Di(2,6-dimethylbenzoyl)-peroxid
- 234TMBPO = Di(2,3,4-trimethylbenzoyl)-peroxid
- 245TMBPO = Di(2,4,5-trimethylbenzoyl)-peroxid
- 235TMBPO = Di(2,3,5-trimethylbenzoyl)-peroxid
- OCBPO = Di(o-chlorbenzoyl)-peroxid
- PCBPO = Di(p-chlorbenzoyl)-peroxid
- 24DCBPO = Di(2,4-dichlorbenzoyl)-peroxid
- TCPD = Di(4.tert.butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat
- PEPD = Di(2-phenoxyethyl)-peroxydicarbonat
- DCPD = Dicetylperoxydicarbonat
- DMPD = Dimyristylperoxydicarbonat
- DBPD = Dibenzylperoxydicarbonat
- Dieses Beispiel beschreibt die Vernetzung von Methylvinylsiliconkautschuk unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Aroylperoxid und Peroxydicarbonat. Die verwendeten Kombinationen sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Alle Tests wurden wie folgt durchgeführt:
- Auf einen 3-Walzenstuhl wurden durch Vermahlen der Komponenten in entsprechenden Anteilen zwei Pasten hergestellt, von denen die eine aus 50 Gew.-% eines Aroylperoxids sowie 50 Gew.-% eines Dimethylsiliconöls und die andere aus 50 Gew.-% eines Peroxydicarbonates sowie 50 Gew.-% eines Dimethyisiliconöls bestand. Danach wurde auf einem 2- Walzenstuhl ein Gewichtsteil der Paste mit dem Aroylperoxid und 0,5 Gewichtsteile der Paste mit dem Peroxydicarbonat mit 100 Gewichtsteilen Methylvinylsiliconkautschuk vermischt. Die entstandene Masse wurde zur Durchführung von drei Arten von Vernetzungsversuchen A, B und C (siehe unten) verwendet.
- Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, bei welchen als Vernetzungsmittel 1,5 Gewichtsteile einer Paste verwendet wurden, die aus 50 Gew.-% eines Aroylperoxids (OCBPO, 234TMBPO oder 245TMBPO) und 50 Gew.-% Dimethylsiliconöl bestanden.
- A) Ein Teil der Masse wurde zu einem Blatt mit einer Dicke von 2 mm ausgewalzt. Eine Probe dieses Blattes wurde in eine geheizte Form gebracht und 10 min bei 120ºC vernetzt. Zugfestigkeit und Dehnung des vernetzten Blattes wurden gemäß JIS-K-6301 gemessen. Das Ausblühen wurde durch visuelle Inspektion der Oberflächen einen Tag bzw. sieben Tage nach dem Vernetzen beurteilt.
- Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt, in der "-" kein Ausblühen und "+" bedeutet, daß ein gewisses Ausblühen beobachtet wurde.
- B) Ein weiterer Teil der Masse wurde ebenfalls zu einem Blatt mit einer Dicke von 2 mm ausgewalzt. Das Blatt wurde dann in einem Geer- Ofen während 30 min der Heißluftvulkanisation unterzogen, und zwar bei 180ºC (Lufttemperatur 300-400ºC). Das Ausblühen des vernetzten Blattes wurde durch visuelle Inspektion abgeschätzt.
- Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt.
- Diese Blätter wurden ferner mittels eines Härtemessers Typ A gemäß JIS-K-6301 auf ihre Härte und auf ihre Oberflächenklebrigkeit untersucht. Ferner wurden Querschnitte der Blätter auf Schaumbildung während der Vulkanisation untersucht. Zwischen den unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und den gemäß Stand der Technik erhaltenen Produkten wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt, d. h. alle Produkte hatten etwa die gleiche Härte, keines der Produkte war klebrig und bei keiner Vulkanisation war Schaumbildung eingetreten.
- C) Ein weiterer, Teil der Masse wurde auf ihr Vernetzungsverhalten in Bezug auf t&sub1;&sub0; (Induktionsperiode), t&sub9;&sub0; (Zeitspanne bis zum Erreichen einer optimalen Vernetzung) und mittels eines JSR-Curelastometers Modell 11 bei 120ºC auf ihre Δ Drehkraft untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
- Aus den Daten der Tabelle ist ohne weiteres erkennbar, daß
- 1) die Vernetzungsreaktionen gemäß der Erfindung schneller verlaufen als die gemäß Stand der Technik,
- 2) die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte im Vergleich zu Produkten, die unter Verwendung von bekannten Vernetzungsmitteln erhalten wurden, vorteilhafte Endeigenschaften aufweisen, insbesondere indem praktisch kein Ausblühen zu bemerken war. Tabelle Vernetzungsmittel Versuch Zugfestigkeit Dehnung Ausblühen nach Tg Δ Drehkraft
Claims (2)
1. Verfahren zum Vernetzen eines Siliconkautschuks unter Erhitzen des
Kautschuks in Gegenwart eines Aroylperoxids, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kautschuk auch ein Peroxydicarbonat vorhanden ist, das bei
Raumtemperatur ein Feststoff ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aroylperoxid in einem Anteil von 1 bis 10 mMol und das Peroxydicarbonat in
einem Anteil von 0,5 bis 5 mMol pro 100 g des Siliconkautschuks
vorhanden ist.
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