DE3939472A1 - Durch feuchtigkeit vernetzbarer primer fuer polyolefine - Google Patents

Durch feuchtigkeit vernetzbarer primer fuer polyolefine

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Description

Die Erfindung betrifft einen durch Feuchtigkeit vernetz­ baren Primer für Polyolefine. Sie betrifft insbesondere einen durch Feuchtigkeit vernetzbaren Primer, der eine Lösung aus einem hydrierten Polybutadien, in das Silylgruppen einge­ führt wurden, in einem organischen Lösungsmittel enthält und der eine ausgezeichnete wärmebeständige Adhäsion und dauer­ hafte Adhäsion aufweist und für die Verklebung polyolefini­ scher Substanzen oder einer polyolefinischen Substanz und anderer organischer Substanzen geeignet ist.
Seit kurzem besteht ein verstärkter Bedarf, niedrigpolare polyolefinische Substanzen (beispielsweise Polypropylen-(PP-)- Platten, Polyethylen-(PE-)Platten, Polyethylen-(PE-)Schäume, Polypropylen-(PP-)Schäume, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer- (EPDM-)Kautschuke, Ethylen-Propylen-Kautschuke (EPR) usw. verkleben zu können oder polyolefinische Substanzen und an­ dere organische Substanzen (beispielsweise Polyvinylchlorid- (PVC-)Folien bzw. -Platten, Polyvinylchlorid-(PVC-)Schäume, Styrol-Ethylen-Buten-Styrol-Copolymer-(SEBS-)Platten, Styrol- Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer-(SEPS-)Platten, Styrol- Isopren-Styrol-(SIS-)Kautschuke, Styrol-Butadien-Styrol- (SBS-)Kautschuke usw. verkleben zu können. In solchen Fällen wurden die Substanzen in der Vergangenheit mit einem Primer bzw. einer Grundierungsmasse behandelt, damit zwischen den Substanzen mittels des Klebstoffes eine ausreichende Ad­ häsion zustande kommt. Als solche Primer für Polyolefine wurde eine Lösung aus einem Grundmaterial (beispielsweise chloriertem Polyolefin oder Polyolefinen, die mit Maleinsäure­ anhydrid behandelt wurden, in einem organischen Lösungsmittel verwendet. Jedoch sind die in solchen Primern verwendeten Grundmaterialien nicht vernetzbar, und daher besitzen die Primer eine schlechte Wärmebeständigkeitsadhäsion und dauerhafte Adhäsion.
Die Anmelderin hat intensive Untersuchungen durchgeführt, um einen verbesserten Primer, der für Polyolefine geeignet ist, zu finden und der die Nachteile der bekannten Primer, wie sie oben erwähnt wurden, nicht aufweist. Sie hat gefunden, daß ein hydriertes Polybutadien, welches eine reaktive OH- Gruppe enthält, als Material zum Verkleben für Polyolefine geeignet ist. Wird eine durch Feuchtigkeit vernetzbare Silyl­ ethergruppe in das hydrierte Polybutadien eingeführt, so er­ gibt das spezifisch hydrierte Polybutadien den gewünschten Primer, der eine ausgezeichnete wärmebeständige Adhäsion und dauerhafte Adhäsion ermöglicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Primer zur Verfügung zu stellen, der zum Verkleben von Polyolefinen geeignet ist. Erfindungsgmeäß soll ein Primer zur Verfügung gestellt werden, der eine Lösung aus einem hydrierten Polybutadien, in das Silylethergruppen eingeführt worden sind, in einem organischen Lösungsmittel enthält und der eine ausgezeichnete wärmebeständige Adhäsion bzw. Verklebung und eine dauerhafte Verklebung ergibt und zum Verkleben von polyolefinischen Substanzen oder zum Ver­ kleben polyolefinischer Substanzen und anderer organischer Substanzen geeignet ist.
Der erfindungsgemäße, durch Feuchtigkeit vernetzbare Primer enthält eine Lösung eines hydrierten Polybutadiens, in das eine Silylethergruppe der Formel:
eingeführt wurde, worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Koh­ lenstoffatomen, R′ eine Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoff­ atomen oder ein Halogenatom und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten, in einem organischen Lösungsmittel.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete hydrierte Polybutadien bedeutet hydrierte Polybutadienglykole, die eine endständige Hydroxygruppe enthalten, worin das Polybutadien eine 1,2-Vinyl-Struktur oder 1,4-trans-Struktur alleine oder gemeinsam eine 1,2-Vinyl-Struktur und eine 1,4-trans-Struktur oder eine 1,2-Vinyl-Struktur, 1,4-trans-Struktur und 1,4-cis- Struktur oder eine 1,4-trans-Struktur und eine 1,4-cis-Struk­ tur in dem hydrierten Polybutadien aufweist, wobei auch eine Kombination der verschiedenen Strukturen vorhanden sein kann und die verschiedenen Strukturen in irgendeinem belie­ bigen Verhältnis auftreten können.
Die Einführung der Silylethergruppe in das hydrierte Poly­ butadien kann nach irgendeinem der folgenden Verfahren (I), (II) oder (lII) erfolgen.
Verfahren (I)
Ein hydriertes Polybutadien wird mit einem Polyisocyanat um­ gesetzt, wobei das Polyisocyanat in überschüssiger Menge verwendet wird, so daß die aktiven lsocyanat-(NCO-)Gruppen des Polyisocyanats im Überschuß, verglichen mit den Hydroxy- (OH-)Gruppen des Polybutadiens, vorliegen. Üblicherweise wird eine Menge von 2 bis 4 mol Polyisocyanat mit 1 mol des hydrierten Polybutadiens umgesetzt. Man erhält dabei ein Polyurethan-Präpolymeres, welches einen Gehalt an aktivem NCO von 0,5 bis 10 Gew.-% enthält. Die Reaktion wird üblicher­ weise in einem organischen Lösungsmittel, welches für die Herstellung des Primers verwendet wird, durchgeführt, bei­ spielsweise in aromatischen Kohlenwasserstoffen (zum Beispiel Toluol, Benzol, Xylol usw.), gegebenenfalls in Anwesenheit eines Katalysators (zum Beispiel Dibutylzinndilaurat, Tri­ ethylamin, Bleioctat usw.). Das so erhaltene Urethan-Präpoly­ mere wird dann mit einer äquimolaren oder überschüssigen Menge (beispielsweise 4 mol) einer Aminosilan- oder Mercapto­ silanverbindung zur Einführung der Silylethergruppe darin umgesetzt.
Verfahren (II)
Auf gleiche Weise wie bei dem obigen Verfahren (I) beschrie­ ben, ausgenommen, daß die Reihenfolge der Reaktion geändert wird, wird die Reaktion durchgeführt. Das heißt, zuerst wird eine Aminosilan- oder Mercaptosilanverbindung mit einer äquimolaren oder überschüssigen Menge (üblicherweise 1 bis 2 mol) eines Polyisocyanats in einem organischen Lösungsmit­ tel, wie oben erwähnt, umgesetzt, wobei eine silanmodifizier­ te NCO enthaltende Verbindung erhalten wird, und dann wird das so erhaltene silanmodifizierte Polyisocyanat mit einem hydrierten Polybutadien umgesetzt, welches in äquimolarer oder geringerer Menge verwendet wird (d.h. in einer Menge, daß die aktiven NCO-Gruppen erhalten bleiben), normalerweise in einer Menge von 0,2 bis 1 mol.
Verfahren (III)
Ein hydriertes Polybutadien wird mit einer äquimolaren oder überschüssigen Menge, vorzugsweise 2 bis 4 mol, einer Iso­ cyanatosilanverbindung zur Einführung einer Silylethergruppe in das Reaktionsprodukt in einem organischen Lösungsmittel, wie oben erwähnt, umgesetzt.
Beispiele für Polyisocyanate sind aliphatische Polyisocyanate (zum Beispiel Hexamethylendiisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexa­ methylendiisocyanat, Lysinmethylesterdiisocyanat usw.), ali­ cyclische Polyisocyanate (zum Beispiel hydriertes Diphenyl­ methandiisocyanat, Isophorondiisocyanat, hydriertes Tolylen­ diisocyanat usw.), aromatische Polyisocyanate (zum Beispiel Tolylendiisocyanat (TD1), Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Naphthylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Triphenylmethan­ triisocyanat, Tris-(4-phenylisocyanat)-thiophosphat usw.) und ähnliche.
Beispiele für Aminosilanverbindungen sind Aminomethyltri­ ethoxysilan, N-(b-Aminoethyl)-aminomethyltrimethoxysilan, Aminomethyldiethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-methyltributoxy­ silan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldi­ ethoxysilan, γ-Aminoisobutyltrimethoxysilan, N-Bis-(β-hydroxy­ ethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-amino­ propyltrimethoxysilan, N-(b-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyl­ dimethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-amino-β-methylpropyltri­ methoxysilan, N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan und ähn­ liche.
Beispiele für Mercaptosilanverbindungen sind γ-Mercapto­ propylmethyldimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldiethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrieth­ oxysilan, γ-Mercaptopropylethyldimethoxysilan, γ-Mercapto­ propylethyldiethoxysilan, γ-Mercaptopropyldimethylmethoxy­ silan, β-Mercaptoethylmethyldimethoxysilan, β-Mercapto­ ethyltrimethoxysilan, β-Mercaptoethyltriethoxysilan und ähn­ liche.
Beispiele für die Isocyanatosilanverbindungen sind γ-lso­ cyanatopropyldimethylchlorsilan der Formel:
γ-Isocyanatopropyltriethoxysilan der Formel:
Der durch Feuchtigkeit vernetzbare erfindungsgemäße Primer für Polyolefine ist das Reaktionsprodukt, das nach den obi­ gen Verfahren (I), (II) oder (III) hergestellt wurde und welches in Form einer Lösung in einem organischen Lösungsmit­ tel, wie in aromatischen Kohlenwasserstoffen (beispielsweise in Toluol, Benzol, Xylol usw.), Estern (beispielsweise Ethyl­ acetat usw.), halogenierten aliphatischen Kohlenwasserstof­ fen (beispielsweise Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethylen usw.), vorliegt. Das heißt, er ist eine Lösung aus dem hydrier­ ten Polybutadien, in welches Silylethergruppen eingeführt wurden, in einem organischen Lösungsmittel, und er besitzt üblicherweise einen Feststoffgehalt von 1 bis 20 Gew.-%. Der Primer kann gegebenenfalls eine geeignete Menge an einer aktive Silylethergruppen enthaltenden Verbindung (beispiels­ weise die obigen Aminosilanverbindungen usw.) enthalten, da­ mit die Adhäsion zwischen dem Primer und einem Klebstoff, der darauf aufgebracht wird, verbessert wird, oder er kann eine geeignete Menge an bekannten filmbildenden Harzen, De­ hydratisierungsmitteln, Weichmachern und ähnlichen Verbin­ dungen enthalten.
Der erfindungsgemäße Primer kann zum Verkleben verschiedener Polyolefin-Substanzen mit verschiedenen Arten von Klebstof­ fen verwendet werden, die eine ausgezeichnete wärmebestän­ dige Adhäsion und dauerhafte Adhäsion aufweisen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiele 1 bis 4
Ein Primer wird gemäß dem folgenden Verfahren (I) herge­ stellt.
Ein hydriertes Polybutadien wird in der in Tabelle 1 angege­ benen Menge in Toluol gelöst, und dazu werden MDI und ein Katalysator zugegeben. Das Gemisch wird bei 80°C während 4 Stunden unter Bildung eines Urethan-Präpolymeren umgesetzt. Zu dem Reaktionsprodukt gibt man eine Aminosilan- oder Mer­ captosilanverbindung, und das Gemisch wird bei 80°C während 6 Stunden unter Bildung einer Primermasse umgesetzt.
Tabelle 1
Beispiele 5 und 6
Ein Primer wird gemäß dem Verfahren (II) wie folgt herge­ stellt.
Ein Aminosilan (KBM 573) oder Mercaptosilan (KBM 803) wird in der in Tabelle 2 angegebenen Menge in Toluol gelöst, und dazu wird MDI gegeben. Das Gemisch wird bei 80°C während 4 Stunden umgesetzt, wobei eine aktive, NCO enthaltende Silan­ verbindung erhalten wird. Die Verbindung wird zu einem Ge­ misch aus hydriertem Polybutadien (Polytail H) und Toluol gegeben, und das Gemisch wird in Anwesenheit des gleichen Katalysators, wie er in den Beispielen 1 bis 4 verwendet wurde, bei 80°C während 6 Stunden unter Bildung einer Primer­ masse umgesetzt.
Tabelle 2
Beispiele 7 bis 9
Ein Primer wird gemäß dem Verfahren (III) wie folgt herge­ stellt.
Ein hydriertes Polybutadien (Polytail H) in der in Tabelle 3 angegebenen Menge wird in Toluol gelöst, und dazu wird ein lsocyanatosilan und ein Katalysator gegeben. Das Gemisch wird bei 80°C während 6 Stunden umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wird auf eine niedrige Temperatur abgekühlt, und dazu wird gegebenenfalls ein Aminosilan unter Herstellung einer Primer­ masse zugegeben.
Tabelle 3
Vergleichsbeispiel 1
Ein Primer wird durch Auflösen eines hydrierten Polybuta­ diens (Polytail H) (100 Gew.-Teile) in Toluol (900 Gew.-Teile) hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Primer wird durch Auflösen eines hydrierten Polybuta­ diens (Polytail H) (100 Gew.-Teile) in Toluol (900 Gew.-Teile) und Zugabe von Aminosilan (KBM 603), wie es in Beispiel 9 verwendet wurde, (10 Gew.-Teile) hergestellt.
Test für die Adhäsionsfestigkeit
Eine Polypropylen-(PP-)Platte (IP-407, hergestellt von Mitsui Petroleum Co., Ltd.) wird mit jedem der Primer, wie sie in den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, bestrichen und dann bei Raumtemperatur 1 Stunde ge­ trocknet. Anschließend wird ein Urethan-Klebstoff (Penguin Cement #903, hergestellt von Sunstar Giken K.K.) auf die Primerschicht der Platte aufgebracht. Getrennt wird eine Polyvinylchlorid-(PVC-)Platte (Orsia MP-053, hergestellt von Sunstar Giken K.K.) mit dem gleichen Urethan-Klebstoff, wie oben beschrieben, beschichtet und bei Raumtemperatur 5 Minuten getrocknet. Die PVC-Platte und die PP-Platte wer­ den aufeinanderlaminiert, wobei die Klebstoffschichten sich gegenüberliegen, und mit einer Walze von 5 kg gepreßt, wobei ein Teststück erhalten wird.
Die so hergestellten Teststücke werden dem Adhäsions-Festig­ keitstest bei verschiedenen Bedingungen unterworfen, wobei die Abschälfestigkeit durch Abschälen der Teststücke mit einem Winkel von 180° gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4

Claims (4)

1. Durch Feuchtigkeit vernetzbarer Primer, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Lösung aus einem hydrierten Polybutadien, in das eine Silylethergruppe der Formel: eingeführt wurde, worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Koh­ lenstoffatomen, R′ eine Alkoxygruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoff­ atomen oder ein Halogenatom und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten, enthält.
2. Primer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hydrierte Polybutadien, in das Silylethergruppen eingeführt worden sind, durch Umsetzung eines hydrierten Polybutadiens mit einem Polyisocyanat in einem organischen Lösungsmittel, wobei das Polyisocyanat in einer Menge von 2 bis 4 mol, bezogen auf 1 mol des hydrier­ ten Polybutadiens, verwendet wird, unter Bildung eines Polyurethan-Präpolymeren, welches einen Gehalt an aktivem NCO von 0,5 bis 10 Gew.-% aufweist, und anschließende Umset­ zung mit einer äquimolaren oder überschüssigen Menge einer Amino­ silan- oder Mercaptosilanverbindung erhalten worden ist.
3. Primer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hydrierte Polybutadien, in das Silylethergruppen eingeführt worden sind, durch Umsetzung einer Aminosilan- oder Mercaptosilanverbindung mit einer über­ schüssigen Menge eines Polyisocyanats in einem organischen Lösungsmittel unter Bildung einer silanmodifizierten, NCO enthaltenden Verbindung und anschließende Umsetzung mit einer äquimolaren oder geringeren Menge eines hydrierten Polybutadiens erhalten worden ist.
4. Primer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hydrierte Polybutadien, in das Silylethergruppen eingeführt worden sind, durch Umsetzung eines hydrierten Polybutadiens mit einer äquimolaren oder überschüssigen Menge einer lsocyanatosilanverbindung zur Ein­ führung der Silylethergruppen in einem organischen Lösungs­ mittel erhalten worden ist.
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