DE4442158A1 - Hitzehärtbare Siliconkautschuk-Zusammensetzung und Verfahren zum Herstellen - Google Patents
Hitzehärtbare Siliconkautschuk-Zusammensetzung und Verfahren zum HerstellenInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf Silicon- und
Fluorsiliconkautschuk-Zusammensetzungen, die endständige
funktionelle Vinylgruppen und einen oberflächenmodifizierten
Mineralfüllstoff aufweisen, der reaktionsfähige Gruppierungen
in der Oberflächenmodifikation hat, derart, daß der Mineral
füllstoff in die Polymermatrix der hitzehärtbaren Kautschuk-
Zusammensetzung vernetzt oder chemisch gebunden ist.
Hitzegehärtete Kautschuke sind brauchbar bei der
Herstellung solcher Gegenstände, wie elektrische Verbindungs
stücke, geformte Siliconkautschuk-Einsätze, Rohre, Schläuche,
Folien, Dichtungen und ähnliches. Solche Gegenstände werden
häufig bei Anwendungen eingesetzt, bei denen sie hohen Tempe
raturen ausgesetzt sind, wie sie in der Automobil- und Luft
fahrt-Industrie vorkommen könnten. Formgegenstände, die aus
hitzegehärteten Kautschuken hergestellt sind, leiden an dem
Nachteil, daß sie bei erhöhten Temperaturen schrumpfen. Eine
solche Schrumpfung macht den Gegenstand im allgemeinen unge
eignet für einen fortgesetzten Gebrauch, insbesondere in ei
ner Umgebung, in der eine erhöhte Temperatur herrscht. Es ist
daher erwünscht, eine hitzegehärtete Kautschuk-Zusammenset
zung zu schaffen, die einer Schrumpfung bei erhöhten Tempera
turen besser widersteht.
Es ist auch erwünscht, eine hitzegehärtete Kaut
schuk-Zusammensetzung zu schaffen, die der Schrumpfung bei
erhöhten Temperaturen besser widersteht und auch eine verbes
serte Beständigkeit gegenüber Quellen durch Lösungsmittel und
eine verbesserte Elastizität aufweist.
Hitzegehärtete Silicon- und Siliconkautschuk-Zusam
mensetzungen haben eine gute Verarbeitbarkeit und eine ver
besserte Beständigkeit gegen Durchlässigkeit von Dampf und
Flüssigkeit für verschiedene Lösungsmittel. Solche Materia
lien finden daher z. B. Anwendung in Automobil-Dichtungen und
in Diaphragmen. Hitzegehärtete Silicon- oder Fluorsilicon-
Kautschuk-Zusammensetzungen haben ein angemessenes Profil
physikalischer Eigenschaften. Während hitzegehärtete Silicon
kautschuk-Zusammensetzungen eine gute Dehnung und Härte auf
weisen, ist es erwünscht, andere physikalische Eigenschaften,
wie die bleibende Verformung, Zugfestigkeit und Elastizität
zu verbessern. Verbesserungen in diesen Eigenschaften treten
teilweise als ein Ergebnis der Art reaktionsfähiger Gruppen
in der Zusammensetzung des Siliconkautschukes auf. Typischer
weise werden die Zusammensetzungen mit verschiedenen Füll
stoffen gestreckt, um eine Verbesserung im Profil der physi
kalischen Eigenschaften des Verbundmaterials, der Verarbeit
barkeit zu erzielen oder die Kosten zu verringern.
Der Einsatz funktioneller Vinylgruppen innerhalb
der Struktur des hitzehärtbaren Kautschukes verleiht einen
höheren Härtungsgrad, gemessen mittels einem Monsanto-Rheo
meter, dies aber auf Kosten einer geringeren Dehnung. Im
Falle von Fluorsiliconkautschuk-Zusammensetzungen wird das
Problem der geringeren Härtungsgeschwindigkeiten der steri
schen Sperrigkeit der Perfluoralkylgruppen in den Fluorsi
licon-Zusammensetzungen zugeschrieben. Dies wird durch den
Einsatz von Vinylgruppen überwunden oder ausgeglichen, die in
dem Molekül im Abstand von den Auswirkungen der sterischen
Hinderung angeordnet sind und dadurch den Härtungszustand
verbessern. Mit steigender Anzahl der Vinylgruppen erhöhen
jedoch nur Temperaturerhöhungen die Härtungsgeschwindigkeit.
Eine kürzliche Feststellung bietet jedoch eine Ver
besserung hinsichtlich hitzehärtbaren Fluorsiliconkautschuk-
Zusammensetzungen. Die US-PS 4,960,811 lehrt, daß der Einbau
von Vinylgruppen entlang der Siliconpolymerkette sowie die
Anwesenheit einiger Vinylgruppen an den Enden der Polymerket
te, die sich von den massigen Perfluoralkylgruppen entfernt
befinden, einen höheren Härtungszustand im gehärteten Kaut
schuk ergeben.
Thermoplastische Polymere finden zunehmend Anwen
dungen als Struktur- bzw. Baumaterialien. Selbst haben die
thermoplastischen Polymere keine erwünschten physikalischen
Eigenschaften. Werden sie als Baumaterialien eingesetzt, ist
es übliche Praxis, eine Menge an Füllstoff einzuarbeiten, wie
ein natürliches oder synthetisches Mineral, entweder als
teilchenförmige Flocken oder als Fasern, um dem thermoplasti
schen Polymer Starrheit und Festigkeit zu verleihen. Um dies
zu bewerkstelligen, wurde im Stand der Technik erkannt, daß
die Teilchen des teilchenförmigen Füllstoffes ein hohes As
pektverhältnis und einen hohen Härtegrad aufweisen müssen, um
eine wirksame Verstärkung zu bilden. Werden Füllstoffe, wie
Glimmer, hinsichtlich der Größe vermindert, dann verringert
sich das Aspektverhältnis des Füllstoffmaterials, was zu ei
nem Verlust in der geringen Verformbarkeit des gefüllten Ver
bundstoffes führt, ein Merkmal, das durch das Einarbeiten des
Füllstoffes hervorgebracht wird, z. B. US-PS 4,806,586. Diese
PS lehrt, daß beim Verringern der Größe des Füllstoffes sorg
fältig darauf geachtet werden muß, ein hohes Aspektverhältnis
der Füllstoffteilchen aufrechtzuerhalten.
Der Gebrauch gefüllter thermoplastischer Polymerer
für strukturelle Zwecke, wie von Styrol-Butadien-Kautschuken
und ähnlichen, wurde gefördert durch die Behandlung der Füll
stoffmaterialien mit einer sehr dünnen Schicht aus gewissen
organischen Verbindungen. Wie in der US-PS 4,425,384 gelehrt,
sind die organischen Verbindungen, die die Oberflächenbehand
lungsmittel umfassen, an einem Ende reaktionsfähig derart,
daß sie dich in einer kovalenten Weise mit der Oberfläche des
Füllstoffes verbinden, und das andere Ende des Oberflächen
behandlungsmoleküls ist derart, daß aufgrund seiner Ähnlich
keit mit dem verstärkten Polymer das polymerähnliche Ende der
Oberflächen behandelnden Gruppierung mit dem verstärkten Po
lymer in Wechselwirkung tritt, "als wäre das Segment Teil des
Polymers". Wie in der letztgenannten US-PS gelehrt, muß die
Oberflächen behandelnde Gruppierung oder organische Verbin
dung ein "Sauerstoff-reaktionsfähiges" Ende aufweisen, um
sich mit der Oberfläche des Füllstoffes chemisch zu verbin
den. Während die letztgenannte US-PS das chemische Verbinden
der Oberflächen behandelnden Gruppierung mit der Oberfläche
eines Füllstoffmaterials lehrt, sind die anderen Abschnitte
der Molekülstruktur der Oberflächenbehandlungsmittel dieser
US-PS einfach polymerartig derart, daß sie mit dem durch den
Oberflächen behandelten Füllstoff verstärkten Polymer in
Wechselwirkung treten. Während nach der US-PS 4,425,384 die
Oberfläche durch das Oberflächen-Behandlungsmittel chemisch
modifiziert sein mag, ist das Oberflächen-Behandlungsmittel
zu einer chemischen Reaktion oder zu einem Vernetzen mit dem
verstärkten Polymer nicht in der Lage.
Beim Einarbeiten eines Füllstoffes in eine hitze
härtbare Kautschuk-Zusammensetzung, die statt starr oder
halbstarr flexibel ist, wurde festgestellt, daß Füllstoffe
mit hohem Aspektverhältnis in Kautschuk-Zusammensetzungen
allgemein eine Tendenz haben, die Polymermatrix, die den
Kautschuk umfaßt, zu schneiden, wenn der Kautschuk gebogen
wird, da das Füllstoffmaterial typischerweise weniger flexi
bel ist als der Kautschuk. Das Biegen von Kautschuk-Zusammen
setzungen, die mit Füllstoffen hohen Aspektverhältnisses ge
füllt sind, führt daher zu einer mechanischen Verschlechte
rung der Integrität des Verbundstoffes. Wenn Materialien mit
einem hohen Grad von Starrheit hergestellt werden sollen, ist
der Einsatz von Füllstoffen mit hohen Aspektverhältnissen be
vorzugt. Ist im Gegensatz dazu Flexibilität eine Anforderung,
dann würden Füllstoffe mit geringem Aspektverhältnis bevor
zugt. Mit diesen Richtlinien kann der Bereich der Anforde
rungen hinsichtlich des Aspektverhältnisses des Füllstoffes
und des Endgebrauches des gefüllten polymeren Verbundstoffes
in Beziehung gesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststel
lung, daß ein Füllstoffsystem, bei dem der Füllstoff chemisch
in die Polymermatrix gebunden werden kann, die der hitzege
härtete Kautschuk bildet, zu einem hitzegehärteten Silicon
kautschuk führt, der hervorragende Eigenschaften gegenüber
einem hitzegehärteten Siliconkautschuk aufweist, der einen
vergleichbaren Füllstoff enthält, der jedoch nicht chemisch
in das Polymer gebunden ist, das der hitzegehärtete Kautschuk
bildet. Solche verbesserten oder hervorragenden Eigenschaften
werden allgemein beobachtet als eine verbesserte Zugfestig
keit, Hitzealterungsbeständigkeit und Verbesserung hinsicht
lich der bleibenden Verformung.
Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Mittel
zum Herstellen einer verbesserten hitzehärtbaren Silicon-
oder Fluorsiliconkautschuk-Zusammensetzung mit verbesserter
Beständigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffölen, mit verbesser
ter bleibender Verformung und verbesserten anderen physikali
schen Eigenschaften. Die vorliegende Erfindung schafft weiter
ein Mittel zum Herstellen von Gegenständen aus hitzehärtbaren
Kautschuken, die durch Füllen mit Mineralfüllstoffen, die mit
einem organofunktionellen Silan behandelt worden sind, ver
bessert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Zusam
mensetzung für einen hitzehärtbaren Siliconkautschuk ge
schaffen, der einen aufgespaltenen Mineralfüllstoff, der mit
einem organofunktionellen Silan behandelt ist und einen hit
zehärtbaren Silicon- oder Fluorsiliconkautschuk umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der
US-Patentanmeldung Serial Nr. 07/865,546, eingereicht am 9.
April 1992 der, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Ver
fahren zum Herstellen einer hitzehärtbaren Silicon- oder
Fluorsiliconkautschuk-Zusammensetzung geschaffen, umfassend
das Silicon oder Fluorsilicon und einen aufgespaltenen Mine
ralfüllstoff, der mit einem organofunktionellen Silan behan
delt worden ist.
Weiter wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus der hitzehärt
baren Siliconkautschuk-Zusammensetzung geschaffen, die einen
mit einem organofunktionellen Silan behandelten aufgespalte
nen Mineralfüllstoff umfaßt.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine hitzehärt
bare Silicon- oder Fluorsiliconkautschuk-Zusammensetzung ge
richtet, die unter Bildung von Kautschukprodukten härtbar
ist, die eine verringerte Schrumpfung bei erhöhten Tempera
turen, eine erhöhte Lösungsmittelbeständigkeit und andere
verbesserte Eigenschaften aufweisen. Die verbesserten Eigen
schaften des Produktes ergeben sich aus dem Einsatz eines
neuen Füllstoffes, umfassend einen Mineralfüllstoff geringer
Teilchengröße mit einem geringen Aspektverhältnis, im Gegen
satz zu den allgemeinen Lehren des Standes der Technik, wobei
dieser Mineralfüllstoff mit einem bi- oder mehrfunktionellen
Oberflächenbehandlungsmittel behandelt worden ist, bei dem
eine der funktionellen Gruppen mit den chemischen Merkmalen
der Oberfläche des Mineralfüllstoffes reaktionsfähig ist und
eine andere funktionelle Gruppe des Oberflächenbehandlungs
mittels mit den chemischen Merkmalen des Silicon- oder Fluor
silicon-Kautschukes reaktionsfähig ist.
Die hitzehärtbare Zusammensetzung dieser Erfindung
ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, (1) dem Produkt, das
durch Umsetzen der Komponenten der (A) bis (E) bei etwa 25
bis etwa 180°C erhalten ist und Teil (2), einem Härtungskata
lysator. Vorzugsweise ein mono- oder diorgano-substituiertes
Peroxid ist der Härtungskatalysator, doch können auch andere
im Stand der Technik bekannte Katalysatoren eingesetzt wer
den, wie Pt-haltige Katalysatoren mit Hydrid-Flüssigkeiten,
um die Härtung der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfin
dung zu bewirken.
In Teil (1) der hitzehärtbaren Zusammensetzung die
ser Erfindung beträgt die Gesamtmenge von (A) und (B) 100
Gew.-Teile. Die Menge von (A) liegt im Bereich von 93 bis et
wa 98, vorzugsweise von etwa 94 bis etwa 97 und am bevorzug
testen etwa 95 bis 96 Gew.-Teile. Die Menge von (B) ent
spricht der von (A), so daß die Summe von (A) und (B) 100
Gew.-Teile beträgt.
Der oberflächenbehandelte Mineralfüllstoff (C) ist
in Teil (1) in einer Menge im Bereich von etwa 1 bis etwa 40,
vorzugsweise etwa 5 bis etwa 20 und am bevorzugtesten von
etwa 7 bis 15 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile von (A) und (B)
vorhanden.
Ein verstärkender Siliciumdioxid-Füllstoff (D) ist
einer Menge innerhalb des Bereiches von etwa 5 bis etwa 60,
vorzugsweise von etwa 23 bis 29 und am bevorzugtesten von
etwa 23 bis 25 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile von (A) und (B)
vorhanden.
Die Menge des kondensierbaren Polydiorganosiloxans
(E) hängt davon ab, ob behandelter oder unbehandelter Silici
umdioxid-Füllstoffin den Zuammensetzungen der vorliegenden
Erfindung eingesetzt ist.
Teil (1) der hitzehärtbaren Zusammensetzung dieser
Erfindung wird hergestellt durch Vermischen von (A) bis ein
schließlich (E) bei einer Temperatur im Bereich von etwa 25
bis etwa 180°C, typischerweise für eine Zeitdauer von etwa 1
bis etwa 4 Stunden.
Das Grundpolymer [Komponente (A)], das im Verfahren
und der Zusammensetzung dieser Erfindung eingesetzt wird, ist
ein Alkenylendgruppen und Silanolendgruppen aufweisendes Di
organopolysiloxan-Copolymer, umfassend Einheiten der Formel
RR¹SiO und R²₂SiO, worin R ein Alkyl- oder Fluoralkylrest ist
und R¹ und R² jeweils einwertige Kohlenwasserstoffreste sind.
In. (A) sind R, R¹ und R² jeweils entweder ein Al
kyl- oder Fluoralkylrest, enthaltend 3 oder mehr, vorzugs
weise 3 bis 8 Kohlenstoffatome und wenn die Reste R, R¹ und
R² Fluoralkyl sind, ein oder mehr, vorzugsweise 1 bis 3
Fluoratome. Wenn die Reste Fluoralkyl sind, ist R eine sub
stituierte Gruppe, wie -CH₂CH₂R³, worin R³ Perfluoralkyl mit
1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, wie Perfluormethyl, Perfluor
ethyl, bis zu Perfluorhexyl und ähnlichen. Sind die Reste
Fluoralkyl, dann ist der Rest R am bevorzugtesten 3,3,3-Tri
fluorpropyl, R¹ und R².
Ist (A) ein Fluorsilicon, dann sind die RR¹SiO-Ein
heiten in einer Menge vorhanden, die genügt, um einen Gehalt
an siliciumgebundenem Fluor von etwa 35 bis 37 Gew.-% zu
schaffen. Das Verhältnis der Alkenylendgruppen zu den Sila
nolendgruppen beträgt von etwa 55 : 45 bis etwa 75 : 25. Der
Alkenylgehalt an der Kette im Copolymer (A) beträgt etwa 0
bis etwa 0,06 Gew.-% von (A). Der Gesamtgehalt von an Silici
um gebundenem Alkenyl des Copolymers beträgt etwa 0,05 bis
etwa 0,09%. (A) hat eine Viskosität von etwa 1.000.000 bis
etwa 300.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C.
Die Komponente (A) kann hergestellt werden durch
Umsetzen eines Cyclotrisiloxans mit Organo- oder Fluororgano-
Substituentengruppen, eines Vinylendgruppen aufweisenden Na
triumsilanolats oder -fluorsilanolats und eines Kettenab
bruchsmittels, das eine Mischung von Vinylendgruppen aufwei
sendem Silicon oder Fluorsilicon und Silanolendgruppen auf
weisendem Silicon oder Fluorsilicon enthält. Das Vinylend
gruppen aufweisende Natriumsilanolat oder -fluorsilanolat,
das beim Herstellen von (A) benutzt wird, ist eine ein ge
ringes Molekulargewicht aufweisende telomere Flüssigkeit, die
sowohl Natriumsilanolat- und/oder Natriumfluorsilanolat- und
Vinyldimethylsiloxy-Endgruppen enthält. Diese Flüssigkeit
wirkt als ein Katalysator für die Polymerisation des Cyclo
trisiloxans zu Silicon-Homopolymeren und -flüssigkeiten. Das
Vinylendgruppen aufweisende Silicon wird hergestellt durch
basenkatalysierte Ringöffnung des cyclischen Silicontrimers
in Gegenwart geeigneter Kettenmodifikatoren, z. B. Divinyl
tetramethylsiloxan und überschüssigem Natriumhydroxid. Die
Base ist eine 4%-ige Lösung von vorher hergestelltem Silano
lat oder Fluorsilanolat. Das bei der Herstellung von (A) ein
gesetzte. Kettenmodifiziermittel kann eine Mischung sein, ent
haltend 100 Gew.-Teile eines Vinylendgruppen aufweisenden
Silicon- oder Fluorsilicon-Polydimethylsiloxan-Copolymers und
von etwa 2,0 bis etwa 5,0 Gew.-Teile eines Silanolendgruppen
aufweisenden Silicons oder Fluorsilicons.
Die bei dem Verfahren nach dieser Erfindung einge
setzte Komponente (B) wirkt als ein Vernetzer. Sie ist ein
Alkenylendgruppen und Silanolendgruppen aufweisendes Diorga
nopolysiloxan-Copolymer, umfassend Einheiten der Formeln
RR¹SiO und R²₂SiO, worin R, R¹ und R² die oben genannte Be
deutung haben. Das Vinylpolymer (B) hat eine Viskosität von
etwa 1.000.000 bis etwa 300.000.000 mPa·s (Centipoise) bei
25°C. Die Komponente (B) kann hergestellt werden durch Um
setzen eines Cyclotrisiloxans mit Organo- und/oder Fluor
organo-Substituentengruppen, eines Vinylendgruppen aufweisen
den Natriumsilanolats oder -fluorsilanolats, eines cyclischen
Methylvinyltrimers und eines Vinylendgruppen aufweisenden
Silicon- oder Fluorsilicon-Polydimethylsiloxan-Copolymers als
Kettenabruchsmittel.
Die Komponente (C) in der Zusammensetzung dieser
Erfindung ist ein Kaliumaluminiumsilikat-Füllstoff, dessen
Oberfläche durch Umsetzung mit einem organofunktionellen
Silan aus der Gruppe substituierter Propyltrimethylsiloxane
chemisch modifiziert worden ist, wobei die Propylgruppe end
ständig ist und der Substituent ausgewählt ist aus einem der
folgenden: Vinyl-tris(2-methoxyethoxysilan), 3-Methacryloxy
propyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan.
Das Vinyl-tris(2-methoxyethoxysilan) ist bevorzugt.
Das Alkoxysilan reagiert anfänglich mit Wasser un
ter Hydrolyse der Alkoxygruppen mit der Folge, daß die resul
tierenden Silanole mit den Hydroxylgruppen auf der Oberfläche
des Kaliumaluminosilikats reagieren oder Wasserstoffbindungen
bilden können. Die bevorzugten organofunktionellen Silane
primären Interesses sind solche, die ungesättigte Stellen
einführen können. Die bevorzugtesten sind die vinylhaltigen
Verbindungen, da sie mit einer größeren Geschwindigkeit in
der sich entwickelnden Matrix härten. Das Behandlungsniveau
des Mineralfüllstoffes mit dem organofunktionellen Silan
liegt im Bereich von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 3,00 Gew.-%,
bevorzugter von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1,50 Gew.-% und am
bevorzugtesten von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1,00 Gew.-%.
Nach der Behandlung mit dem organofunktionellen Si
lan sollte der Kaliumaluminosilikat-Füllstoff eine Oberfläche
im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 m²/g, bevorzugter von etwa
2 bis etwa 15 m²/g und am bevorzugtesten von etwa 3 bis etwa
10 m²/g aufweisen. Der Kaliumaluminosilikat-Füllstoff hat ei
nen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1,0 bis etwa 20,0,
vorzugsweise von etwa 1,0 bis etwa 10,0 und am bevorzugtesten
von etwa 1,0 bis etwa 5,0 µm und eine mittlere Teilchendicke
im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,0, vorzugsweise von etwa
0,5 bis etwa 0,8 und am bevorzugtesten von etwa 0,45 bis etwa
0,55 µm.
Die Eigenschaften des oberflächenbehandelten Kali
umaluminosilikat-Füllstoffes sind für diese Erfindung sehr
wichtig. Ist die Teilchengröße zu groß, dann brechen die
Teilchen aus dem Elastomer heraus, wenn es um einen Dorn ge
bogen wird. Füllstoffe großer Teilchengröße verstärken ein
Elastomer nicht so wirksam, wie Füllstoffe kleiner Teilchen
größe, da die letzteren eine größere äußere Oberfläche auf
weisen.
In einer ähnlichen Weise ist auch die mittlere
Teilchengröße des Aluminosilikat-Füllstoffes für diese Er
findung kritisch. Ist die mittlere Teilchengröße zu groß,
dann sind die Durchlässigkeit und die Quelleigenschaften des
fertig gehärteten Produktes größer, da die Plättchen unter
einer angewendeten Kraft sich nicht vollständig ausrichten
und überlappen können.
Die tatsächliche Menge des in der Zusammensetzung
eingesetzten Füllstoffes ist auch kritisch, weil es bei Ein
satz einer ungenügenden Füllstoffmenge eine zu starke Schrum
pfung im fertig gehärteten Produkt gibt. Wird zuwenig Füll
stoff eingesetzt, dann ergibt sich eine geringere Verstärkung
und folglich ein schlechteres Profil physikalischer Eigen
schaften. Das Kaliumaluminosilikat (C) hat die Formel
KAl₂(AlSi₃O₁₀) (OH)₂ oder KAl₂(AlSi₃O₁₀)F₂. Der bevorzugteste
Kaliumaluminosilikat-Füllstoff zum Einsatz hier ist Kalium
glimmer (auch als Muscovit bekannt), der die Formel
KAl₂(AlSi₃O₁₀) (OH)₂ hat, der ein natürliches wasserhaltiges
Kaliumaluminiumsilikat der Glimmergruppe ist.
Die in den Zusammensetzungen in dieser Erfindung
einzusetzenden Kaliumaluminosilikat-Füllstoffe haben eine
stark aufgespaltene Flockenstruktur, d. h. sie sind sehr fein
bis in die Größenordnung von einigen µm zerkleinert. Die sehr
fein zerkleinerten Muscovit-Glimmer sind gegenüber den naßge
mahlenen Muscovit-Glimmern aufgrund der geringeren Teilchen
größe der ersteren bevorzugt. Die laminare Struktur des sehr
fein zerkleinerten Glimmers erzeugt eine sehr viel kleinere
Porenstruktur in der gehärteten Matrix, die zu einer verbes
serten Beständigkeit gegenüber bleibender Verformung, verrin
gertem Durchdringen von Gasen und Flüssigkeiten und zu einer
geringeren Schrumpfung des gehärteten Endproduktes führt.
Die Komponente (D) in den Zusammensetzungen dieser
Erfindung ist ein vorbehandelter oder unbehandelter verstär
kender Siliciumdioxid-Füllstoff.
Der verstärkende Siliciumdioxid-Füllstoff (D) um
faßt feines pulverförmiges Siliciumdioxid, das konventionell
z. B. als pyrogenes Siliciumdioxid, gefälltes Siliciumdioxid,
Siliciumdioxid-Aerogel und ähnliches bekannt ist. Das am mei
sten bevorzugte verstärkende Siliciumdioxid zum Einsatz in
der vorliegenden Erfindung ist pyrogenes Siliciumdioxid.
Der Begriff "vorbehandelt", wie er hier benutzt
wird, bezieht sich auf Siliciumdioxid-Füllstoffe, die vor dem
in Berührung bringen des Siliciumdioxid-Füllstoffes mit den
Komponenten (A), (B), (C) und, falls vorhanden, (E), mit einem
Behandlungsmittel behandelt worden sind. Das Behandlungsmit
tel reagiert mit den Silanol-Endgruppen auf der Oberfläche
der Siliciumdioxid-Füllstoffe. Alternativ kann der Silicium
dioxid-Füllstoff unbehandelt (roh) sein, wenn er in Berührung
mit den anderen Komponenten gebracht wird, die die Zusammen
setzungen dieser Erfindung bilden. Der Siliciumdioxid-Füll
stoff wird vor der Zugabe des Härtungskatalysators zu den die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bildenden Kompo
nenten behandelt. Die Behandlung ist aufgrund der Tatsache
erforderlich, daß ohne die Behandlung die Silanolgruppen ein
Strukturieren einer ungehärteten Zusammensetzung beim Stehen
verursachen. Ist das Material mit Katalysator versehen, dann
können Versuche, die Mischung aufzufrischen, zu einem vorzei
tigen Härten führen und die Mischung unbrauchbar machen.
Der Siliciumdioxid-Füllstoff kann vor dem in Berüh
rung bringen der anderen Komponenten, die die Zusammensetzun
gen der vorliegenden Erfindung bilden, behandelt werden. Es
wird Bezug genommen, auf die US-PS 4,529,522, die durch die
Bezugnahme aufgenommen wird. Bei dem in dieser PS offenbarten
Verfahren werden Siliciumdioxid-Füllstoffe bei Temperaturen
allgemein im Bereich von etwa 240 bis etwa 310°C der Dampf
phase des direkten Hydrolysates von Diorganosilan ausgesetzt.
Das direkte Hydrolysat sind Verbindungen, die cyclische und
lineare Diorganopolysiloxane umfassen.
Vorzugsweise wird der Füllstoff in situ gemäß dem
Verfahren, das in der US-PS 4,724,167 gelehrt ist, behandelt,
die durch die Bezugnahme hier aufgenommen wird. Gemäß dieser
letztgenannten US-PS wird verstärkender Siliciumdioxid-Füll
stoff bei einer Temperatur von höchstens 210°C mit einem
flüssigen kondensierbaren Polydiorganosiloxan mit funktionel
len Hydroxy- oder Alkoxygruppen für eine Zeitdauer in Berüh
rung gebracht, die zur Erzielung der erwünschten Behandlung
genügt.
Der Siliciumdioxid-Füllstoff (D) hat eine Oberflä
che von etwa 130 bis 325, vorzugsweise von etwa 130 bis 225
und am bevorzugtesten von etwa 130 bis 200 m²/g. Die Oberflä
che des Füllstoffes ist wichtig, weil bei einer zu großen
Oberfläche eine Zunahme der Härte des gehärteten Endproduktes
resultiert. Die Zunahme der Härte wird von einer Zunahme im
Modul und einer Abnahme in der Dehnung begleitet. Ist die
Oberfläche dagegen zu klein, dann ergibt sich eine Abnahme in
der Härte des gehärteten Endproduktes, eine Abnahme im Modul,
eine Zunahme in der Dehnung und eine Zunahme in den Reißei
genschaften.
Die Komponente (E) ist ein kondensierbares flüssi
ges Polydiorganosiloxan der allgemeinen Formel
HO(R⁴₂SiO)yH
worin R₄ ein einwertiger substituierter oder unsubstituierter
Kohlenwasserstoffrest ist und y einen Wert im Bereich von
etwa 1 bis etwa 20 hat. Vorzugsweise sind die durch die vor
genannte Formel für (E) repräsentierten kondensierbaren Poly
diorganosiloxane alle Hydroxyendgruppen aufweisende Polydi
organosiloxane. Es ist auch bevorzugt, daß R⁴ im allgemeinen
zu 50% oder mehr Methyl ist, wobei der Rest der Kohlenwas
serstoffgruppen für R⁴ Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl
und ähnliche; Alkenyl, wie Vinyl oder Allyl oder ähnliche;
Aryl, wie Phenyl und ähnliche; Cycloalkyl, wie Cyclopentyl,
Cyclohexyl, Cycloheptyl und ähnliche; halogeniertes Alkyl,
wie 3-Chlorpropyl, 4-Chlorbutyl, 3,3-Difluorallyl, 3,3,3-
Trifluorpropyl und ähnliche; halogeniertes Aryl, wie 3-Fluor
phenyl und ähnliche, sowie halogeniertes Cycloalkyl ist. Ist
R⁴ halogeniert, dann ist das bevorzugte R⁴ -CH₂CH₂R⁵₁ worin
R⁵ Perfluoralkyl ist, wie Perfluormethyl, Perfluorethyl und
Perfluorhexyl und ähnliche.
Die eingesetzte Menge von (E) hängt davon ab, ob es
in situ als ein Behandlungsmittel für den Siliciumdioxid-
Füllstoff eingesetzt wird. Ist das Siliciumdioxid bereits be
handelt, dann muß (E) nicht vorhanden sein. Ist (E) in die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als Weichmacher
oder Antistrukturierungsmittel eingeschlossen, dann wird (E)
in einer Menge zu etwa 4 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile von
(A) und (B) vorhanden sein. Ist der Siliciumdioxid-Füllstoff
unbehandelt, dann wird (E) in einer Menge benutzt, die ge
nügt, um den Siliciumdioxid-Füllstoff zu behandeln, was all
gemein im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 Gew.-Teilen des Si
liciumdioxids liegt.
Das Härten der Kautschuk-Zusammensetzung der vor
liegenden Erfindung kann durch Einsatz chemischer Vulkanisa
tionsmittel oder durch hochenergiereiche Strahlung erfolgen.
Häufiger werden chemische Vulkanisationsmittel zum Härten be
nutzt, und es kann irgendeines der konventionellen Härtungs
mittel benutzt werden. Die bevorzugten Härtungsmittel sind
organische Peroxide, die üblicherweise zum Härten von Sili
conelastomeren benutzt werden. Teil (2) der hitzehärtbaren
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ein organi
sches Peroxid als Härtungskatalysator.
Die geeignetsten Peroxidkatalysatoren sind Verbin
dungen der allgemeinen Formel AOOH, AOOA oder AOOA′, worin A
und A′ beide ein organischer Rest sind, insbesondere solche
Verbindungen, worin einer der Sauerstoffe der Peroxidgruppie
rung an ein tertiäres Kohlenstoffatom in dem organischen oder
Kohlenwasserstoffrest gebunden ist. Bevorzugte Peroxid-Kata
lysatoren schließen beispielsweise t-Butylhydroperoxid, Cu
molhydroperoxid, Decalinhydroperoxid, Di-t-butylperoxid, Di
cumylperoxid, α,α-Bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol, t-Bu
tyl-cumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxyl)hexin-3
und 2,5-Dimethyl-di(t-butylperoxy)hexan ein, ohne auf diese
beschränkt zu sein. Bevorzugtere Beispiele sind ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus α,α-Bis(t-butylperoxy)diisopro
pylbenzol, t-Butyl-cumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butyl
peroxy) hexin-3 und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan.
Der bevorzugteste dieser Peroxid-Härtungskatalysatoren ist
2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, der kommerziell als
eine 45 Gew.-%ige Mischung mit einem inerten Füllstoff unter
der Handelsbezeichnung VAROX® von der R.T. Vanderbilt Co.,
Inc. und LUPERCO® 101XL von der Lucidol Division der Pennwalt
Corp. erhältlich ist.
Ist der bei der Herstellung der Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung benutzte Härtungskatalysator ein
Peroxidkatalysator, dann wird der Härtungskatalysator typi
scherweise in einer genügend kleinen Menge eingesetzt, die
als katalytisch anzusehen ist, und im Bereich von etwa 1,0
bis etwa 2,0, vorzugsweise von etwa 1,0 bis etwa 1,5 und am
bevorzugtesten von 1,0 bis etwa 1,3 Gew.-Teile auf 100 Gew.-
Teile (A) und (B) der hitzehärtbaren Zusammensetzung liegt.
Die folgenden nicht einschränkenden Beispiele sind
veranschaulichend für die Erfindung.
Härtbare Fluorsilicon-Zusammensetzungen wurden zu
bereitet durch Vermengen unter Einsatz eines Kneters bei ei
ner Scherrate von 25 bis 30 U/min von 392,0 g eines Vinylend
gruppen aufweisenden Fluorsilicons (A) hohen Molekulargewich
tes mit einem Vinylgehalt von 70 bis 80 ppm und einer Willi
ams Plastizität von 200 mit 8,0 g eines Vinylendgruppen auf
weisenden Fluorsilicon-Methylvinylsiloxy-Copolymers (B) mit
einem Vinylgehalt an der Kette von 1,4 Gew.-% und einer Wil
liams Plastizität von etwa 180. 4,0 g eines Vinylendgruppen
aufweisenden Polydimethylsiloxan-Verarbeitungshilfsmittels
(C), 2,0 g eines Trimethylsilylendgruppen aufweisenden Poly
dimethylsiloxy-Methylvinylsiloxy-Copolmers (D) mit einem Vi
nylgehalt an der Kette von 4,2 Gew.-%, 0,4 g von 1,3-Divinyl
tetramethyldisiloxan (E) und 23,6 g einer Disilanolendgruppen
aufweisenden telomeren Fluorsilicon-Flüssigkeit (F), enthal
tend 6,25 Gew.-% OH, wurden hinzugegeben und 30 Minuten bei
Raumtemperatur unter Stickstoffspülung vermischt. 92 g eines
pyrogenen Siliciumdioxids (G) mit einer Oberfläche von etwa
200 m²/g wurden stufenweise hinzugegeben, bis es in die Masse
eingearbeitet war. Die Stickstoff-Spülgeschwindigkeit wurde
um einen Faktor von drei erhöht und die Temperatur der Mi
schung von der Scherwärme durch Erhitzen auf 170 bis 180°C
erhöht und drei Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten.
Dann wurde die Mischung auf unter 80°C abgekühlt, und es
wurden 4,0 g eines standardgemäßen Cerhydroxid-Stabilisators
(H) hinzugegeben und vollständig dispergiert. Das Material
wurde aus dem Kneter herausgenommen und ergab 524,5 g einer
hitzehärtbaren Kautschuk-Grundzusammensetzung. Diese Grund
zusammensetzung wurde dann mit verschiedenen Füllstoffen ge
mäß den Lehren der Erfindung und für Vergleichszwecke ver
mischt. Die Zusammensetzungen und die Ergebnisse der anwend
baren Tests sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Zusammensetzungen II und III sind Beispiele der Erfin
dung.
Härtbare Zusammensetzungen wurden in einer Weise
ähnlich dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt. 2.784 g
eines Vinylendgruppen aufweisenden Fluorsiliconpolymers (A)
hohen Molekulargewichtes ohne Vinyl an der Kette mit einer
Williams-Plastizität von etwa 200 wurden mit 116 g des Vi
nylendgruppen aufweisenden Fluorsilicon-Methylvinyloxy-Poly
mers (B) mit einem Vinylgehalt von 1,42 Gew.-% vermischt und
43,5 g eines Vinylendgruppen aufweisenden Fluorsilicon-Me
thylvinyl-Copolymers (D) mit einem Vinylgehalt an der Kette
von 3,75 Gew.-%, 29 g eines Vinylendgruppen aufweisenden Po
lydimethylsiloxan-Verarbeitungshilfsmittels (C), 4,4 g von
1,3-Divinyltetramethyldisilazan (E) und 226,2 g Disilanolend
gruppen aufweisende telomere Fluorsiliconflüssigkeit wurden
hinzugegeben und vermischt, bis sie im Kautschuk dispergiert
waren. 667,0 g pyrogenen Siliciumdioxids (G) wurden portions
weise hinzugegeben, bis sie gründlich in die Masse eingear
beitet waren, gefolgt von der Zugabe von 580,0 g von oberflä
chenbehandeltem Glimmer gemäß der Erfindung. Es wurde in die
sem Beispiel der gleiche thermische Zyklus ausgeführt wie in
Beispiel 1. Nach dem Abkühlen gab man 29,0 g des standard
gemäßen Cerhydroxid-Stabilisators (H), 87,0 g des standard
gemäßen roten Eisenoxid-Stabilisators (I) und 20,3 g des
standardgemäßen Magnesiumoxid-Stabilisators (J) hinzu und
dispergierte sie gründlich. Die Masse wurde aus dem Kneter
herausgenommen und ergab 4.357 g. Die resultierende Zusam
mensetzung wurde zum Herstellen der in Tabelle 2 aufgeführten
Zusammensetzungen benutzt und ausgewertet.
Beide Zusammensetzungen in Tabelle 2 sind Beispiele der
Erfindung. Im Kontext der beispielhaften Formulierungen ist
der mit Vinyl oberflächenbehandelte Glimmer bevorzugter.
Unter Anwendung des Verfahrens der Beispiele 1 und
2 wurde eine härtbare Fluorsilicon-Zusammensetzung herge
stellt, doch unterschieden sich die eingesetzten Polymeren
von denen der beiden vorherigen Beispiele. 388 g eines Vi
nylendgruppen aufweisenden Fluorsilicon-Polymers hohen Mole
kulargewichtes mit einem Vinylgehalt von 140 bis 180 ppm,
aber keinem Vinyl an der Kette und einer Williams-Plastizität
von etwa 200, 1.200 g eines Vinylendgruppen aufweisenden
(140-180 ppm Vinyl am Kettenende) Fluorsilicon-Polymethyl
vinylsiloxy-Copolymers mit 1,42 Gew.-% Vinyl an der Kette und
40 g eines Vinylendgruppen aufweisenden (140-180 ppm Vinyl am
Kettenende) Fluorsilicon-Polymethylvinylsiloxy-Copolymers
hohen Molekulargewichtes mit einem Vinylgehalt an der Kette
von 3,74 Gew.-% wurden in einem Kneter vermischt. 4,0 g einer
Vinylendgruppen aufweisenden Polydimethylsiloxan-Flüssigkeit
als Verarbeitungshilfsmittel, 1,2 g von 1,3-Divinyltetrame
thyldisilazan und 48 g einer Dilanolendgruppen aufweisenden
telomeren Fluorsilicon-Flüssigkeit mit etwa 6,2 Gew.-% funk
tionellen Hydroxylgruppen wurden hinzugegeben und in die
Kautschukmischung eingeknetet. 220 g pyrogenes Siliciumdioxid
mit einer Oberfläche von etwa 225 m²/g wurden portionsweise
hinzugegeben, und nach dem vollständigen Einarbeiten wurden
64 g entweder eines fein zerteilten Glimmers oder eines mit
Vinyl oberflächenbehandelten Glimmers hinzugegeben und in die
Masse eingearbeitet. Die thermische Verarbeitung war die
gleiche wie in den Beispielen 1 und 2. Danach wurden stan
dardgemäßer Cerhydroxid-Stabilisator und ein kommerzieller
Zusatz Sartomer, 350®, zu jeder Zusammensetzung hinzugege
ben. Die physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 zu
sammengefaßt.
Wie in den vorherigen Beispielen wurde eine hitze
härtbare Grundkautschuk-Zusammensetzung aus Füllstoffen und
behandelten Füllstoffen hergestellt. Die Grundzusammenset
zung, die für die Zwecke dieses Beispiels benutzt wurde, be
stand aus 70 Gew.-Teilen eines Vinylendgruppen aufweisenden
Organopolysiloxans, das im wesentlichen kein Vinyl an der
Kette und eine Viskosität von etwa 3.000.000 bis etwa
100.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C aufwies, 20 Gew.-Tei
len eines Vinyl an der Kette aufweisenden Organopolysiloxans,
das frei war von Vinylendgruppen und einen Vinylendgehalt von
etwa 5×10-3 bis etwa 5 Gew.-% aufwies, mit einer Viskosität
von etwa 3.000.000 bis etwa 100.000.000 mPa·s bei 25°C, 10
Gew.-Teilen einer MDD′Q-Siliconharz/Öl-Mischung, worin im
Harz M Trimethylsilyl oder ein anderes triorganofunktionelles
Silan ist, D Dimethyl und D′ Methylvinyl ist und das Harz
etwa 2,2 Gew.-% Vinylgruppen enthielt, das Öl ein MViDMVi-
Siliconöl mit im wesentlichem keinen Vinyl an der Kette, ei
ner Viskosität von etwa 70.000 bis etwa 100.000 mPa·s bei
25°C und einem Vinylgehalt von etwa 0,06 Gew.-% war, wobei
die Mischung aus Öl und Harz etwa 3 Teile Öl auf 2 Teile Harz
auf einer Gewicht-zu-Gewicht-Basis aufwies, 3,0 Gew.-Teilen
einer Silanolendgruppen aufweisenden Dimethylflüssigkeit mit
einem Polymerisationsgrad von 8, 1,4 Gew.-Teilen einer Hy
dridendgruppen aufweisenden Flüssigkeit mit einem Hydridge
halt von 0,8 Gew.-%, 0,12 Gew.-Teilen von Divinyltetramethyl
disiloxan, 44 Gew.-Teilen eines mit Octamethyltetradisiloxan
behandelten pyrogenen Siliciumdioxid, 3 Gew.-Teilen Zinkoxid,
1,4 Gew.-Teilen eines mit standardgemäßem Eisenoctoat behan
delten Titandioxid-Stabilisators in einem verstärkten Kaut
schuk und 1,5 Gew.-Teilen eines standardgemäßen Magnesium
oxid-Stabilisators. Zu 100 Teilen der hitzehärtbaren Grund
kautschuk-Zusammensetzung, die gerade beschrieben wurde,
wurden 10 Teile der verschiedenen Mineralfüllstoffe oder
Streckmittel, wie in Tabelle 4 angegeben, hinzugegeben und
ausgewertet.
Wie in den vorherigen Bespielen wurde eine hitze
härtbare Grundkautschuk-Zusammensetzung aus Füllstoffen und
behandelten Füllstoffen zubereitet. Die Grundzusammensetzung,
die für die Zwecke dieses Beispieles benutzt wurde, bestand
aus 65 Teilen eines Vinylendgruppen aufweisenden Organopoly
siloxans oder einer Mischung davon, die im wesentlichen kein
Vinyl an der Kette aufwies und eine Viskosität von etwa
3.000.000 bis etwa 100.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C
aufwies, 20 Gew.-Teilen eines Organopolysiloxans, das im
wesentlichen frei von Vinyl war und eine Viskosität von etwa
3.000.000 bis etwa 100.000.000 mPa·s bei 25°C aufwies, 15
Gew.-Teilen eines Organopolysiloxans mit Vinyl an der Kette,
aber ohne Vinylendgruppen und mit einem Vinylgehalt von etwa
5×10-3 bis etwa 5 Gew.-% sowie einer Viskosität von etwa
3.000.000 bis 100.000.000 mPa·s bei 25°C, 3 Gew.-Teilen einer
Silanolendgruppen aufweisenden Dimethyl-Flüssigkeit mit einem
Polymerisationsgrad von 8 als Verarbeitungshilfsmittel, 1,2
Gew.-Teilen einer Hydridendgruppen aufweisenden Flüssigkeit
als Vernetzungsmittel mit einem Hydridgehalt von etwa 0,8
Gew.-%, 0,06 Gew.-Teilen von Divinyltetramethyldisilazan, 2,6
Gew. -Teilen eines standardgemäßen Magnesiumoxid-Stabilisa
tors, 1,3 Gew.-Teilen eines mit standardgemäßen Einsenoctoat
behandelten Titandioxid-Stabilisators in einem verstärkten
Kautschuk, 36 Gew.-Teilen eines pyrogenen Siliciumdioxids,
0,57 Gew.-Teilen einer Mischung, enthaltend 33 Gew.-% 2,5-Di
methyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, 33 Gew. -% Calciumcarbonat
und 33 Gew.-% eines Dimethylsiloxanöls mit einer Viskosität
von etwa 30.000 Centistokes und 0,72 Gew.-Teilen einer Sila
nol- oder Methoxyendgruppen aufweisenden Siloxan-Flüssigkeit
geringen Molekulargewichtes mit einer Viskosität von 3 bis
500 mPa·s bei 25°C; 20 Gew.-Teile, umfassend verschiedene
Mineral-Füllstoffe oder Streckmittel wurden, wie in Tabelle 5
angegeben, hinzugegeben und ausgewertet.
Die in den Beispielen eingesetzten Stabilisatoren
waren Laboratoriums-Äquivalente kommerziell benutzter Stabi
lisierungsmittel:
Cerhydroxid-Stabilisator - fein zerteiltes Cerhy
droxid-Pulver der Art, daß 99% durch ein Sieb mit 250 Ma
schen hindurchgehen, dispergiert in einer M-Endgruppen auf
weisenden Polydimethylsiloxan (PDMS)-Flüssigkeit mit einer
Viskosität von 30.000 mPa·s. Das Gewichtsverhältnis des
Cer(IV)hydroxids zu PDMS-Flüssigkeit betrug 3 : 1.
Magnesiumhydroxid-Stabilisator-Siloxankautschuk,
der 0,2 Gew.-% Vinyl an der Kette aufwies. Das Gew.-
Verhältnis betrug 1 : 3 Magnesiumoxid zu PDMS-Kautschuk.
Mit Eisenoctoat behandeltes Titandioxid - 52 Gew.-
Teile eines Siliconkautschukes, 10 Gew.-Teile von mit Methyl
cyclotetrasiloxan behandeltem pyrogenem Siliciumdioxid, 5
Gew.-Teile eines 6%igen Eisenoctoats und 33 Gew.-Teile
pyrogenen Titandioxids. Das Material wurde unter Scherbe
dingungen in einem Kneter geknetet, um eine Dispersion der
Komponenten im Kautschuk zu erzielen.
Claims (11)
1. Hitzehärtbare Siliconkautschuk-Zusammensetzung,
umfassend ein Polymersystem und einen oberflächenbehandelten
Kaliumaluminosilikat-Füllstoff, wobei die hitzehärtbare Kaut
schuk-Zusammensetzung umfaßt:
- (A) ein Alkenyl- und Silanol-Endgruppen aufweisendes Po lydiorganosiloxan-Copolymer, umfassend Einheiten der Formel RR¹SiO und R²₂SiO, worin R ein Alkyl- oder Fluoralkylrest ist und R¹ und R² jeweils einwertige Kohlenwasserstoffreste sind, worin R, R¹ und R² jeweils entweder ein Alkyl- oder ein Fluoralkylrest sind, der 3 oder mehr, vorzugsweise 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthält und, wenn die Reste R, R¹ und R² Fluoralkyl sind, diese ein oder mehr Fluoratome enthalten, wobei, wenn die Reste Fluoralkyl sind, R -CH₂CH₂R³ ist, worin R³ eine Perfluoralkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, und das Copolymer eine Viskosität von etwa 1.000.000 bis etwa 300.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C hat;
- (B) ein Alkenyl- und Silanol-Endgruppen aufweisendes Di organopolysiloxan-Copolymer, umfassend Einheiten der Formeln RR¹SiO und R²₂SiO, worin R, R¹ und R² die obengenannte Bedeu tung haben und das Copolymer eine Viskosität von etwa 1.000.000 bis etwa 300.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C aufweist;
- (C) einen Kaliumaluminosilikat-Füllstoff in einer Menge bis zu etwa 40 Teilen auf 100 der Summe der Komponenten (A) und (B), worin der Kaliumaluminosilikat-Füllstoff chemisch durch Umsetzung mit einem organofunktionellen Silan modifi ziert worden ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, beste hend aus substituierten Propyltrimethylsiloxanen, wobei die Substitution an der Propylgruppe endständig ist und der Sub stituent ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Vinyl tris (2-methoxyethoxysilan), 3-Methacryloxypropyltrimethoxy silan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan;
- (D) einen Siliciumdioxid-Füllstoff in einer Menge bis zu 50 Teilen, bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pyrogenem Silicium dioxid, gefälltem Siliciumdioxid und Siliciumdioxid-Aerogel;
- (E) eine kondensierbares flüssiges Polydiorganosiloxan der allgemeinen Formel HO (R⁴₂SiO)yHin einer Menge bis zu etwa 4 auf 100 der Summe der Komponen ten (A) und (B), worin R⁴ des kondensierbaren flüssigen Poly diorganosiloxans ein einwertiger substituierter oder unsub stituierter Kohlenwasserstoffrest ist und y einen Wert von etwa 1 bis etwa 20 hat, und
- (F) ein organisches Peroxid-Härtungsmittel.
2. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Komponente (C) in einer Menge zwischen
10 und 40 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile der Summe der Kompo
nenten (A) und (B) vorhanden ist.
3. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Komponente (C) in einer Menge zwischen
5 und 20 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile der Summe der Kompo
nenten (A) und (B) vorhanden ist.
4. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Komponente (C) in einer Menge zwischen
7 und 15 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile der Summe der Kompo
nenten (A) und (B) vorhanden ist.
5. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Menge der Komponente (A) im Bereich von
etwa 93 bis etwa 98 Gew.-Teile und die Menge der Komponente
derart bestimmt ist, daß die Summe des Gewichtes der Kompo
nenten (A) und (B) 100 Gew.-Teile beträgt.
6. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Menge der Komponente (A) im Bereich von
etwa 94 bis etwa 97 Gew.-Teilen liegt und die Menge der Kom
ponente (B) derart bestimmt ist, daß die Summe des Gewichtes
der Komponenten (A) und (B) 100 Gew.-Teile beträgt.
7. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Menge der Komponente (A) im Bereich von
etwa 95 bis 96 Gew.-Teile liegt und die Menge der Komponente
(B) derart bestimmt ist, daß die Summe des Gewichtes der Kom
ponenten (A) und (B) 100 Gew.-Teile beträgt.
8. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin der Kaliumaluminosilikat-Füllstoff, Kompo
nente (C), mit einem organofunktionellen Silan behandelt
worden ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus substi
tuierten Propyltrimethylsiloxanen, wobei die Substitution an
der Propylgruppe endständig ist und der Substituent ausge
wählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Vinyl-tris(2-meth
oxyethoxysilan), 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan und
3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, wobei die Menge für die
Behandlung im Bereich von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 3,00
Gew.-% liegt.
9. Hitzehärtbare Kautschuk-Zusammensetzung nach
Anspruch 1, worin die Komponente (C) eine Oberfläche im Be
reich von etwa 1 bis etwa 20 m²/g hat.
10. Hitzehärtbare Zusammensetzung nach Anspruch 1,
worin Komponente (C) einen mittleren Teilchendurchmesser von
etwa 1,0 bis etwa 20,0 µm und eine mittlere Teilchendicke im
Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,0 µm hat.
11. Verfahren zum Herstellen einer hitzehärtbaren
Kautschuk-Zusammensetzung, umfassend die Stufen:
- (a) Behandeln eines Kaliumaluminosilikat-Füllstoffes mit einem organofunktionellen Silan, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus substituierten Propyltrimethylsiloxanen, worin die Substitution an der Propylgruppe endständig ist und der Substituent ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Vinyl-tris(2-methoxyethoxysilan), 3-Methacryloxypropyltri methoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan und Mischen des behandelten Füllstoffes mit
- (b) einer hitzehärtbaren Siliconkautschuk-Zusammenset zung, umfassend ein Polymersystem, umfassend:
- (A) ein Alkenyl- und Silanol-Endgruppen aufweisendes Polydiorganosiloxan-Copolymer, umfassend Einheiten der Formel RR¹SiO und R²₂SiO, worin R ein Alkyl- oder Fluoralkylrest ist und R¹ und R² jeweils einwertige Kohlenwasserstoffreste sind, worin R, R¹ und R² jeweils entweder ein Alkyl- oder ein Fluoralkylrest sind, der 3 oder mehr, vorzugsweise 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthält und, wenn die Reste R, R¹ und R² Fluoralkyl sind, diese ein oder mehr Fluoratome enthalten, wobei, wenn die Reste Fluoralkyl sind, R-CH₂CH₂R³ ist, worin R³ eine Perfluoralkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, und das Copolymer eine Viskosität von etwa 1.000.000 bis etwa 300.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C hat;
- (B) ein Alkenyl- und Silanol-Endgruppen aufweisendes Diorganopolysiloxan-Copolymer, umfassend Einheiten der For meln RR¹SiO und R²₂SiO, worin R, R¹ und R² die obengenannte Bedeutung haben und das Copolymer eine Viskosität von etwa 1.000.000 bis etwa 300.000.000 mPa·s (Centipoise) bei 25°C aufweist; und
- (c) Hinzugeben des behandelten Kaliumaluminosilikat- Füllstoffes (C) in einer Menge von bis zu 40 Teilen auf 100 der Summe der Komponenten (A) und (B) wobei der Kaliumalumi nosilikat-Füllstoff durch Umsetzung mit einem organofunkti onellen Silan chemisch modifiziert worden ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus substituierten Propyltrimethylsil oxanen, worin die Substitution an der Propylgruppe endständig ist und der Substituent ausgewählt ist aus der Gruppe beste hend aus Vinyl-tris(2-methoxyethoxysilan), 3-Methacrylpro pyltrimethoxysilan und 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan und
- (d) Hinzugeben eines Siliciumdioxid-Füllstoffes (D) in einer Menge bis zu etwa 50 Teilen, bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus pyrogenem Siliciumdioxid, gefälltem Siliciumdioxid und Siliciumdioxid-Aerogel und
- (e) Hinzugeben eines kondensierbaren flüssigen Polydior ganosiloxans (E) der allgemeinen Formel: HO (R⁴₂SiO)yHin einer Menge bis zu etwa 4 auf 100, bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B), worin R⁴ des kondensierbaren flüssigen Diorganopolysiloxans ein einwertiger substituierter oder unsubstituierter Kohlenwasserstoffrest ist und y einen Wert im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 hat und
- (f) Hinzugeben eines organischen Peroxid-Härtungsmittels (F) in einer Menge von 0,01 bis zu etwa 5 Teilen auf 100, be zogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B).
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