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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft silylierte Polymere mit gemischten Alkoxygruppen
an ihrem Silylteil, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie daraus
gebildete Zusammensetzungen und Reaktionsprodukte. Diese alkoxysilylierten
Polymere können
vernetzt werden, wenn sie Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind, und
werden dadurch zu nutzbaren Elastomeren, Dichtstoffen oder Klebstoffen.
Die Anwesenheit verschiedener Alkoxygruppen an den Siliciumatomen
kann die Härtungsgeschwindigkeiten
dieser silylierten Polymere regeln.
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Hintergrund der einschlägigen Technik
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Alkoxysilylierte
Polymere können
in Gegenwart eines Katalysators unter Umgebungsbedingungen durch
Luftfeuchtigkeit vernetzt werden. Zusammensetzungen, die auf dieser
Art von Polymeren basieren, werden häufig als RTV-Dichtstoffe (oder
RTV-Klebstoffe) bezeichnet. Das bekannteste Beispiel sind RTV-Silikon-Dichtmittel.
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An
der Vernetzung von alkoxysilylierten Polymeren sind Hydrolyse- und
Kondensationsreaktionen der Alkoxysilylgruppe beteiligt. Die Härtungsgeschwindigkeit
der daraus hergestellten Zusammensetzungen wurde konventionell durch
den Einsatz verschiedener Arten und Mengen von Katalysatoren der
Feuchtigkeitshärtung
beschleunigt. Zu den Nachteilen des Einsatzes größerer Mengen solcher Katalysatoren
für schnellere Härtungsgeschwindigkeiten
zählen
jedoch potenzielle Instabilität,
kürzere
Lagerbarkeit und höhere
Fertigungs- und
Materialkosten bei solchen Zusammensetzungen.
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Die
kleineren Alkoxygruppen, beispielsweise Methoxy, sind normalerweise
reaktionsfreudiger und können
daher besser durch einen anderen chemischen Bestandteil ersetzt
werden. Demnach werden Methoxygruppen mehr bevorzugt, um feuchtigkeitshärtende Polymere
mit schnelleren und/oder besser geregelten Härtungsgeschwindigkeiten zu
erhalten. Gegenwärtig
sind die Ausgangsmaterialien für
die Herstellung vieler kurzkettige Alkoxygruppen enthaltender Polymere
mit verschiedenen Hauptketten – beispielsweise
Polyether wie Polypropylenoxid („PPO") – nicht
ohne weiteres im Handel erhältlich.
Ein erstrebenswerter Weg zur Herstellung von Silyl-terminierten
PPO-Polymeren, die Alkoxygruppen enthalten, könnte beispielsweise die Reaktion
eines Isocyanatoalkyltrialkoxysilans mit einem Hydroxy-terminierten
PPO umfassen. Derzeit sind Trimethoxysilyl-terminierte Isocyanatoalkyl-Verbindungen
aber nicht ohne weiteres im Handel erhältlich.
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Es
besteht demzufolge Bedarf an einem Verfahren zur praktischen Herstellung
einer feuchtigkeitshärtenden
Zusammensetzung, die ein härtbares
Polymer umfasst, das ein Gemisch verschiedener Alkoxygruppen aufweist,
von denen mindestens eine eine Methoxygruppe ist, wodurch man eine
geregelte Geschwindigkeit der Feuchtigkeitshärtung erreicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Geschwindigkeit der Feuchtigkeitshärtung kann erfindungsgemäß so geregelt
werden, dass sie je nach der Identität und Anzahl der Alkoxygruppen
am härtbaren
Alkoxysilyl-Polymer in mehr oder weniger schneller Weise abläuft. Beispielsweise
sind Methoxy- und Ethoxygruppen so vorgesehen, dass sie gleichzeitig
an den Silylgruppen der Polymere der vorliegenden Erfindung vorhanden
sind, obwohl die Methoxygruppen eine schnellere Härtung ergeben.
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Ein
Aspekt der Erfindung betrifft die Anwesenheit verschiedener Alkoxygruppen
am Siliciumatom eines Silyl-endgeblockten feuchtigkeitshärtenden
Polymers, wodurch man eine geregelte Härtungsgeschwindigkeit des feuchtig keitshärtenden
Polymers erzielt. Die Anwesenheit größerer Alkoxygruppen, beispielsweise Ethoxy
und größer, verlangsamt
die Härtung,
wohingegen kleinere Alkoxygruppen, beispielsweise Methoxy, die Härtung beschleunigen.
Die Gesamtgeschwindigkeit der Härtung
bezieht sich auf die Art oder Kombination der Alkoxygruppe(n) oder
Gruppen am Silicium. Wie oben angemerkt wurde, ist die Härtungsgeschwindigkeit schneller,
wenn die Alkoxygruppe eine bessere Abgangsgruppe ist. Normalerweise
ist eine kleinere Alkoxygruppe eine bessere Abgangsgruppe. Ein methoxysilyliertes
Polymer härtet
beispielsweise schneller als ein ethoxysilyliertes Polymer oder
ein butoxysilyliertes Polymer.
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Insbesondere
umfasst ein Aspekt der Erfindung ein reaktives Polymer mit folgender
Struktur:
wobei R ein Polyether-Diradikal
ist; A und A' jeweils
unverzweigte oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische C
1-30-Gruppen oder Aromaten
enthaltende C
1-30-Gruppen mit oder ohne
Unterbrechung durch eine Carboxy-, Carbamat-, Carbonat-, Ureido-,
Urethan- oder Sulfonat-Verknüpfung
sein können;
n 0 oder 1 sein kann; R
1 und R
2 jeweils
substituierte oder unsubstituierte C
1-12-Alkyl-
oder -Arylgruppen sein können,
vorausgesetzt, dass R
1 und R
2 nicht
die gleiche Anzahl von Kohlenstoffatomen enthalten; R
3 eine
C
1-12-Alkyl-, -Alkenyl-, -Alkoxy-, -Aminoalkyl-
oder -Arylgruppe oder eine (Meth)acryloxyalkylgruppe ist.
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Dieses
Polymer kann mit einem Katalysator und anderen Komponenten kombiniert
werden, um eine härtbare
Zusammensetzung zu bilden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung umfasst eine härtbare Zusammensetzung, die
Folgendes umfasst:
- (a) ein härtbares
Polymer mit folgender Struktur: wobei R ein Polyether-Diradikal
ist; A und A' jeweils
unverzweigte oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische C1-30-Gruppen oder Aromaten
enthaltende C1-30-Gruppen mit oder ohne
Unterbrechung durch eine Carboxy-, Carbamat-, Carbonat-, Ureido-,
Urethan- oder Sulfonat-Verknüpfung
sein können;
n 0 oder 1 sein kann; R1 und R2 jeweils
substituierte oder unsubstituierte C1-12-Alkyl-
oder -Arylgruppen sein können,
vorausgesetzt, dass R1 und R2 nicht
die gleiche Anzahl von Kohlenstoffatomen enthalten; R3 eine
C1-12-Alkyl-, -Alkenyl-, -Alkoxy-, -Aminoalkyl-
oder -Arylgruppe oder eine (Meth)acryloxyalkylgruppe ist;
- (b) einen Katalysator.
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Das
Alkoxysilyl-terminierte Polymer mit der Struktur I enthält mehr
als einen Alkoxygruppentyp. Die Alkoxygruppen befinden sich vorzugsweise
an den terminalen Enden des Polymers, obwohl auch Seitengruppen
vorgesehen sind. Die Hauptkette des Polymers ist ein Polyether.
PPO zählt
zu den gewünschten
Hauptketten.
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Bei
noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Alkoxysilan-Austauschverfahren
bzw. ein Alkoxy-Austauschverfahren für die Herstellung eines härtbaren
Polymers mit der oben definierten Struktur I vorgesehen, das das
Mischen von Folgendem umfasst:
- (a) einem härtbaren
Polymer mit folgender Struktur: wobei R ein Polyether-Diradikal
ist; A und A' jeweils
unverzweigte oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische C1-30-Gruppen oder A romaten
enthaltende C1-30-Gruppen mit oder ohne
Unterbrechung durch eine Carboxy-, Carbamat-, Carbonat-, Ureido-,
Urethan- oder Sulfonat-Verknüpfung
sein können;
n 0 oder 1 sein kann; R1 und R2 jeweils
substituierte oder unsubstituierte C1-12-Alkylgruppen
sein können;
und R3 eine C1-12-Alkyl-,
-Alkenyl-, -Alkoxy-, -Aminoalkyl- oder -Arylgruppe oder eine (Meth)acryloxyalkylgruppe
ist;
- (b) einem Alkoxysilan oder einem Alkohol mit der Struktur R7OH, wobei R7 eine
Alkylgruppe ist; und
- (c) einem Katalysator.
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Vorzugsweise
enthält
das Alkoxysilan eine Methoxygruppe, die durch ein Alkoxy mit einer
größeren Anzahl
von Kohlenstoffatomen am Alkoxysilyl-Polymer ersetzt wird. Die resultierende
Alkoxy-Austauschreaktion stellt vorzugsweise ein Gemisch verschiedener
Alkoxygruppen bereit, beispielsweise.....wobei R ein Polyether-Diradikal
ist, mit einem zweiten Reaktionspartner, der ein Ende aufweist,
das mit einer Isocyanatgruppe endet, und ein anderes Ende aufweist,
das mit einer Silylgruppe mit mindestens zwei an deren Siliciumatom gebundenen
Alkoxygruppen endet; und die Bereitstellung eines dritten Reaktionspartners,
beispielsweise eines Alkoxysilans. Ein Beispiel für den ersten
Reaktionspartner ist Hydroxyl-terminiertes PPO; ein Beispiel für den zweiten
Reaktionspartner ist Isocyanatopropyltriethoxysilan; und Beispiele
für den
dritten Reaktionspartner umfassen Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan,
Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan und dergleichen.
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Alternativ
kann eine mit einem organischen Alkohol terminierte Verbindung,
z.B. mit OH-Gruppen terminiertes PPO, in Gegenwart eines Katalysators,
z.B. eines Zinnkatalysators, oder vorzugsweise eines Titanalkylats
wie Titantetraisopropoxid oder eines Metallalkoxids wie Natriummethoxid
mit einem Isocyanatoalkyltrialkoxysilan, z.B. Isocyanatopropyltriethoxysilan,
zur Reaktion gebracht werden. Die resultierende Zusammensetzung
ergibt ein Polymer, das dann einem Alkoxyaustausch unterzogen werden
kann, wenn es in Gegenwart einer verschiedenen Alkoxygruppe, z.B.
Methoxysilan, gebracht wird. Daraus ergibt sich eine gemischte Alkoxysilyl-Polymer-Zusammensetzung
mit geregelter, langsamerer bzw. beschleunigter Geschwindigkeit
der Feuchtigkeitshärtung.
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Die
Herstellung des gemischten Alkoxysilyl-Polymers kann auch gleichzeitig
mit der Mischungsherstellung einer feuchtigkeitshärtenden
Zusammensetzung durchgeführt
werden. Beispielsweise kann man das mindestens eine Alkoxysilylgruppe
aufweisende Polymer, das Alkoxysilan und den Katalysator anderen
Komponenten beimischen, die zur Herstellung des feuchtigkeitshärtenden
Endprodukts eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren findet der Alkoxyaustausch
in situ im Endprodukt statt, ohne dass das geregelte feuchtigkeitshärtende reaktive
Polymer per se einem Vorreaktions- oder Bildungsschritt vor der
Mischungsherstellung ausgesetzt wird.
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Alternativ
kann man ein Polymer, das mindestens eine Alkoxysilylgruppe aufweist,
in Gegenwart eines Katalysators mit einem Alkohol mischen. Das Gemisch
wird dann bei Umgebungstemperatur oder erhöhter Temperatur gealtert, um
den Alkoxyaustausch zu ermöglichen,
wodurch ein gemischtes, Alkoxysilyl enthaltendes reaktives Polymer
entsteht.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft gemischte Alkoxysilyl-Polymere, härtbare Polymere
und Zusammensetzungen davon.
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Die
vorliegende Erfindung erkennt, dass die Härtungsgeschwindigkeiten von
Polymeren verändert werden
können,
indem man verschiedene Alkoxygruppen an den mit Silyl-Endgruppen
endgeblockten Polymeren anbringt. Die Härtungsgeschwindigkeiten nehmen
in der Reihenfolge MeO > EtO
und höher
ab.
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Härtbare Polymere,
die erfindungsgemäß hergestellt
und verwendet werden, sind diejenigen mit folgender Struktur:
wobei R ein Polyether-Diradikal
ist; A und A' jeweils
unverzweigte oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische C
1-30-Gruppen oder A romaten
enthaltende C
1-30-Gruppen mit oder ohne
Unterbrechung durch eine Carboxy-, Carbamat-, Carbonat-, Ureido-,
Urethan- oder Sulfonat-Verknüpfung
sein können;
n 0 oder 1 sein kann; R
1 und R
2 jeweils
substituierte oder unsubstituierte C
1-12-Alkyl-
oder -Arylgruppen sein können,
vorausgesetzt, dass R
1 und R
2 nicht
die gleiche Anzahl von Kohlenstoffatomen enthalten; R
3 eine
C
1-12-Alkyl-, -Alkenyl-, -Alkoxy-, -Aminoalkyl-
oder -Arylgruppe oder eine (Meth)acryloxyalkylgruppe ist.
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Weitere
Beispiele für
R-Hauptketten umfassen Polyethylenoxid („PEO"), PPO und PolyTHF.
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Die
härtbaren
Polymere der vorliegenden Erfindung haben vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von
ungefähr
10 mPa·s
bis ungefähr
1.000.000 mPa·s
und bevorzugter ungefähr
1.000 mPa·s
bis ungefähr 100.000
mPa·s.
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Die
Erfindung umfasst ferner Alkoxysilyl-Polymere und -Polymerzusammensetzungen
sowie Verfahren zur Herstellung selbiger durch eine Alkoxy-Austauschreaktion.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Mischen einer
Zusammensetzung, die Folgendes umfasst:
- (a)
ein Polymer innerhalb der Struktur I, wobei R ein Polyether-Diradikal
ist; A und A' jeweils
unverzweigte oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische C1-30-Gruppen oder Aromaten
enthaltende C1-30-Gruppen mit oder ohne
Unterbrechung durch eine Carboxy-, Carbamat-, Carbonat-, Ureido-,
Urethan- oder Sulfonat-Verknüpfung sein
können;
n 0 oder 1 sein kann; R1 und R2 jeweils
substituierte oder unsubstituierte C1-12-Alkylgruppen
sein können;
und R3 eine C1-12-Alkyl-,
-Alkenyl-, -Alkoxy-, -Aminoalkyl- oder -Arylgruppe oder eine (Meth)acryloxyalkylgruppe
ist,
- (b) ein Alkoxysilan in ausreichender Menge, um den Alkoxyaustausch
mit den Alkoxysilylgruppen von Struktur I zu ermöglichen, und
- (c) einen Katalysator,
wobei nach Vollendung des Alkoxyaustauschs
R1 und R2 nicht
die gleiche Anzahl von Kohlenstoffatomen enthalten.
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Diese
Erfindung umfasst die Zusammensetzung, die auf dem gemischten Alkoxysilyl-Polymer
basiert, das aus den Mischkomponenten (a), (b) und (c) gebildet
wurde.
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Die
Komponente (a) kann aus einer großen Vielfalt von reaktiven
Polymeren ausgewählt
werden, die hier dargelegt sind.
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In
Struktur I ist die Verknüpfung
A zwischen der Alkoxysilylgruppe und der Polymerhauptkette R vorzugsweise
gegen übliche
Chemikalien wie beispielsweise Wasser, Lösungsmittel und milde Säuren und
Basen beständig.
Die Verknüpfung
A soll eine stabile Verknüpfung
sein. Die Verknüpfung
A kann optional in den Fällen
vorhanden sein, in denen R mit geeigneten Atomen wie beispielsweise
0 terminiert ist, um eine stabile Bindung mit den endständigen Alkoxysilylgruppen
zu gewährleisten.
Besonders bevorzugte Beispiele für
A umfassen C1-4-Alkylen-Verknüpfungen
wie Ethylen oder Propylen. Andere besonders bevorzugte Beispiele
für A umfassen
diejenigen, die eine Carboxy-, Carbonat-, Carbamat-, Ureido-, Urethan-
oder Sulfonat-Verknüpfung enthalten.
Wenn diese Gruppen enthalten sind, ist A vorzugsweise durch eine
verzweigte oder unverzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Gruppe an die endständige Silylgruppe
gebunden, um die Stabilität
der Zwischenkomponente zu verbessern. Beispiele für solche
A-Gruppen umfassen:.....Feuchtigkeitshärtung der
gebildeten reaktiven Polymere, wenn sie bei der Herstellung solcher
reaktiver Polymere verwendet werden, kann der Katalysatorrückstand
aus ihrer Herstellung zu schlechter Lagerbarkeit und Instabilität der härtbaren
Endzusammensetzung führen.
Es wurde herausgefunden, dass ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung genutzt werden kann, wenn man Katalysatoren wie beispielsweise Titan-Katalysatoren einschließlich Titantetraisopropoxid
oder Metallalkoxid-Katalysatoren
wie Natriummethoxid einsetzt. Die vorgenannten Katalysatoren werden
ohne weiteres nach der Bildung des reaktiven Polymers desaktiviert,
wodurch verhindert wird, dass ein aktiver Restkatalysator eine vorzeitige
Härtung
bewirkt. Ferner ist Titantetraisopropoxid ein besonders nützlicher
Katalysator für
die Steigerung der Rate der Umesterungsreaktion, obwohl er ein weniger
wirksamer Kondensationskatalysator ist. Dies ermöglicht die bessere Bildungs rate
bei den gemischten Alkoxy-Endgruppen, ohne deren Stabilität zu beeinträchtigen.
Diese Katalysatoren sind kommerziell bei E.I. DuPont de Nemours
erhältlich.
Obwohl die Katalysatoren im Bereich von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,5%,
vorzugsweise ungefähr
0,1 bis ungefähr
0,3%, verwendet werden können,
haben die (nicht auf Zinn basierenden) Katalysatoren den zusätzlichen
Vorteil, dass sie ähnliche
Härtungsgeschwindigkeiten
mit geringeren Katalysatormengen erzielen, beispielsweise ungefähr 0,1 bis
ungefähr
0,2% im Vergleich zu 0,5% (zinnbasiert).
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Ein
anderes Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen gemischten
Alkoxysilyl-Polymere durch eine Alkoxy-Austauschreaktion umfasst
das Mischen von Folgendem:
- (a) einem härtbaren
Polymer mit der Struktur I: wobei R ein Polyether-Diradikal
ist; A und A' jeweils
unverzweigte oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte
aliphatische C1-30-Gruppen oder Aromaten
enthaltende C1-30-Gruppen mit oder ohne
Unterbrechung durch eine Carboxy-, Carbamat-, Carbonat-, Ureido-,
Urethan- oder Sulfonat-Verknüpfung
sein können;
n 0 oder 1 sein kann; R1 und R2 jeweils
substituierte oder unsubstituierte C1-12-Alkylgruppen
sein können;
und R3 eine C1-12-Alkyl-,
-Alkenyl-, -Alkoxy-, -Aminoalkyl- oder -Arylgruppe oder eine (Meth)acryloxyalkylgruppe
ist;
- (b) einem Alkohol; und
- (c) einem Katalysator.
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Die
Komponente (b) ist ein Alkohol mit der Struktur R7OH,
wobei R7 eine Alkylgruppe ist.
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Gemäß diesem
Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Gemisch der drei Komponenten
(a), (b) und (c) bei Umgebungstemperatur oder erhöhten Temperaturen
gealtert. Diese resultierende Zusammensetzung um fasst den Katalysator,
das R2O- und R1O-Gruppen
enthaltende Polymer sowie R2OH und R1OH. Die Alkohole werden durch Verdampfen
bei verschiedenen Temperaturen und verschiedenen Drücken entfernt.
Die resultierende Zusammensetzung härtet bei Luftfeuchtigkeit mit
einer Geschwindigkeit, die sich von der des ursprünglichen
Gemischs unterscheidet. Der Unterschied bei der Härtungsgeschwindigkeit
hängt von der
Beschaffenheit der R2O- und R1O-Gruppen
ab.
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Die
Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Polymers
vor, das die Härtung einer
Zusammensetzung umfasst, die wie oben beschrieben ein Polymer und
einen Katalysator umfasst. Die Identität und/oder Anzahl der zwei
oder mehr verschiedenen Alkoxygruppen des Polymers regelt die Härtungsgeschwindigkeit
des Alkoxysilyl-funktionalisierten Polymers, an dem sich zwei oder
mehr verschiedene Alkoxygruppen befinden.
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Die
Zusammensetzungen in der vorliegenden Erfindung können verschiedene
andere Komponenten umfassen, die bei der Herstellung von feuchtigkeitshärtenden
Produkten von Nutzen sind. Beispielsweise lassen sich verschiedene
Feuchtigkeitskatalysatoren, Füllstoffe,
Stabilisatoren, Inhibitoren, reaktive Verdünnungsmittel, Viskositätsmodifizierer
und dergleichen in für
ihre beabsichtigten Zwecke nutzbare Bereiche integrieren.
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Es
ist bekannt, dass Triethoxysilan-endgeblockte Polypropylenoxid-Polymere bei weitaus
langsameren Geschwindigkeiten feuchtigkeitshärten als ihre Trimethoxysilan-endgeblockten
Pendants. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Bereitstellung
eines Gemischs von Alkoxysilyl-terminierten Polymeren, um die feuchtigkeitshärtende Fähigkeit
der resultierenden reaktiven Polymere zu regeln und vorzugsweise
zu beschleunigen.
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Beispiele
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Beispiel 1
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ViSi(OE)3 wurde in Gegenwart von 1 % UL-45 (ein Zinn-Katalysator
von Witco) mit dem gleichem Gewicht von ViSi(OMe)3 oder
MeOH gemischt. Die Silanzusammensetzungen wurden mittels 29Si-NMR-Spektroskopie überwacht.
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Aus
den in Tabelle 1 dargelegten Daten geht hervor, dass ein Alkoxyaustausch
eintrat. Tabelle 1 Alkoxy-Austauschreaktionen Molprozent im Produktgemisch
Probe
Nr. | Zusammensetzung* | Reaktionszeit
(Min) | Reaktion (°C) T | ViSi(OMe)3 | ViSi(OMe)2OEt | ViSi(OMe)(OEt)2 | Visi(OEt)3 |
1 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% ViSi(OMe)3 | 30 | Raumt. | 54,96 | 0,95 | 1,04 | 43,05 |
2 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% ViSi(OMe)3 | 60 | Raumt. | 52,21 | 3,03 | 1,94 | 42,82 |
3 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% Si(OMe)3 | 480 | Raumt. | 46,79 | 8,86 | 6,16 | 38,19 |
4 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% ViSi(OMe)3 | 1020 | Raumt. | 40,99 | 16,17 | 9,79 | 33,05 |
5 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% ViSi(OMe)3 | 3120 | Raumt. | 25,6 | 32,28 | 18,91 | 19,21 |
6 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% ViSi(OMe)3 | 14400 | Raumt. | 16,73 | 39,65 | 32,69 | 10,92 |
7 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% ViSi(OMe)3 | 60 | 80 | 27,61 | 32,16 | 18,81 | 21,43 |
8 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% MeOH | 1440 | Raumt. | 21,42 | 24,06 | 22,31 | 32,21 |
9 | 50%
ViSi(OEt)3 + 50% MeOH | 240 | 50 | 26,74 | 42,88 | 22,74 | 7,64 |
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- * Alle Proben enthielten 1% UL-45 (Sn-Katalysator). ViSi(OEt)3 ist Vinyltriethoxysilan.
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Beispiel 2
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Das
Polymer A (ein triethoxysilyliertes Polypropylenoxid) wurde dadurch
hergestellt, dass ein Gemisch aus 400 g ACCLAIM 4200 (ein Polypropylenoxid-Polymer mit OH-Endgruppen,
von Lyondell) und 52 g SILQUEST A1310 (Isocyanatopropyltriethoxysilan
von Witco) in Gegenwart von 1,5 g UL-28 (ein Sn-Katalysator von Witco) 3 Stunden bei
30-60°C
erhitzt wurde. Die Proben Nr. 10-12 wurden auf diese Weise mit den
in Tabelle 2a angegebenen Mengen hergestellt, wobei die Probe Nr.
10 als Kontrollprobe diente. Das Gemisch von Polymer A mit UL-45
(ein Zinn-Katalysator von Witco) und Methoxysilanen wurde bei mehreren
NMR-Versuchen verwendet. Die Ergebnisse in Tabelle 2b zei gen, dass
umfassende Alkoxy-Austauschreaktionen bei 50°C und über den in Tagen angegebenen
Zeitraum eintraten. Tabelle 2a Alkoxy-Austauschreaktionen
Komponente | Probe Nr./Gew.-% |
10 | 11 | 12 |
Polymer
A | 99,80 | 98,71 | 98,71 |
UL-45
(Sn-Katalysator) | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
ViSi(MeO)3 | | 1,10 | |
Aminopropyltrimethoxysilan | | | 1,10 |
Gesamt | 100,00 | 100,00 | 100,00 |
Tabelle 2b Alkoxy-Austauschreaktionen
| Probe Nr./relative
molare Konzentration |
10 | 10 | 11 | 11 | 11 | 11 | 12 | 12 |
Alter
bei 50°C, Tage | 8 | 35 | 9 | 17 | 22 | 44 | 18 | 43 |
(EtO)3Si-geblocktes PPO | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
(EtO)2(MeO)Si-geblocktes
PPO | | | 0,202 | 0,312 | 0,415 | 0,407 | 0,296 | 0,35 |
(EtO)(MeO)2Si-geblocktes
PPO | | | 0,054 | 0,048 | 0,069 | 0,063 | 0,03 | 0,039 |
ViSi(MeO)3* | | | 0 | 0 | 0 | 0 | | |
ViSi(MeO)2(EtO) | | | 0,088 | 0,023 | 0,053 | 0,053 | | |
ViSi(MeO)(EtO)2 | | | 0,091 | 0,064 | 0,103 | 0,125 | | |
H2NPrSi(MeO)3* | | | | | | | 0 | 0 |
H2NPrSi(MeO)2(EtO) | | | | | | | 0,031 | 0,092 |
H2NPrSi(MeO)(EtO)2 | | | | | | | 0,172 | 0,393 |
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- * während
der Reaktion verbraucht
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Beispiel 3
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Das
Polymer B (ein triethoxysilyliertes Polypropylenoxid) wurde dadurch
hergestellt, dass ein Gemisch aus 450 g ACCLAIM 12200 (ein Polypropylenoxid-Polymer
mit OH-Endgruppen, von Lyondell) und 20,2 g SILQUEST A1310 (Isocyanatopropyltriethoxysilan
von Witco) in Gegenwart von 0,1 g UL-28 (ein Zinn-Katalysator von
Witco) 3 Stunden bei 30-60°C
erhitzt wurde.
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Sowohl
das Polymer A als auch das Polymer B dienten zur Herstellung feuchtigkeitshärtender
Zusammensetzungen (Probe Nr. 13 bis Probe Nr. 22 in Tabelle 3a).
Die Härtungsgeschwindigkeiten
dieser Zusammensetzungen wurden im Verlauf der Zeit beschleunigt.
Es wurde beobachtet, dass die Beschleunigung der Härtung bei
50°C schneller
war als bei Raumtemperatur. Tabelle 3b zeigt diese und andere Beobachtungen der
Leistung. Tabelle 3a Härtungszeiten
gealterter Zusammensetzungen (Wirkungen von Alkoxy-Austauschreaktionen)
Komponenten | Probe Nr./Gew.-% |
13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
Polymer
B – (EtO)3Si PPO, geblockt | | | | | | 99,26 | 98,77 | 98,28 | 98,77 | 98,28 |
Polymer
A – (EtO)3Si PPO, geblockt | 99,70 | 94,79 | 94,97 | 94,79 | 93,50 | | | | | |
Sn-Katalysator | 0,30 | 0,47 | 0,28 | 0,47 | 0,50 | 0,50 | 0,49 | 0,49 | 0,49 | 0,49 |
ViSi(MeO)3 | 0,00 | 4,74 | 0,00 | 0,00 | 1,00 | | 0,49 | 0,98 | | |
ViSi(EtO)3 | | | | | | | | | 0,49 | 0,98 |
NH2PrSi(MeO)3 | | | | | | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
MeOH | 0,00 | 0,00 | 4,75 | 4,74 | 5,00 | | | | | |
Tabelle 3b Härtungszeiten
gealterter Zusammensetzungen (Wirkungen von Alkoxy-Austauschreaktionen)
Physikalische Eigenschaften | Probe Nr. |
13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
Alterungstemperatur, °C | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. |
Alterungszeit, Tage | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Haut
im Zeitverl., Min. | 480 | 1440 | 450 | 300 | 50 | 30 | 100 | 200 | 95 | 125 |
klebfreie
Zeit, Min. | | | 1200 | 420 | 120 | 195 | 295 | 420 | 320 | 390 |
Alterungstemperatur, °C | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. |
Alterungszeit, Tage | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Haut
im Zeltverl., Min. | 360 | 1440 | 360 | 120 | 50 | 25 | 88 | 180 | 80 | 100 |
klebfreie
Zeit, Min. | 1440 | | | | 90 | 180 | 300 | 450 | 330 | 400 |
Alterungstemperatur, °C | | | | | | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Alterungszeit, Tage | | | | | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Haut
im Zeitverl., Min. | | | | | | 25 | 45 | 65 | 68 | 100 |
klebfreie
Zeit, Min. | | | | | | 180 | 190 | 200 | 250 | 400 |
Alterungstemperatur, °C | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. | Raumt. |
Alterungszeit, Tage | 69 | 69 | 69 | 69 | 69 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Haut
im Zeitverl., Min. | 300 | 300 | 110 | 27 | 22 | 22 | 60 | 120 | 62 | 120 |
klebfreie
Zeit, Min. | | | 255 | 60 | 75 | 130 | 140 | 300 | 150 | 280 |
Alterungstemperatur, °C | | | | | | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Alterungszeit, Tage | | | | | | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Haut
im Zeitverl., Min. | | | | | | 20 | 20 | 20 | 60 | 90 |
klebfreie
Zeit, Min. | | | | | | 120 | 120 | 120 | 160 | 240 |
-
Beispiel 4
-
Das
Polymer C (ein trimethoxysilyliertes Polypropylenoxid) wurde dadurch
hergestellt, dass ein Gemisch aus 914,4 g ACCLAIM 12200 (ein Polypropylenoxid-Polymer
mit OH-Endgruppen, kommerziell bei Lyondell erhältlich) und 50,4 g SILQUEST
A1310 (Isocyanatopropyltrimethoxysilan, kommerziell bei Witco erhältlich)
in Gegenwart von 0,1 g METATIN 740 (ein Zinn-Katalysator von Acima)
1 Stunde bei 70-80°C
erhitzt wurde.
-
Das
Polymer C diente zur Herstellung feuchtigkeitshärtender Zusammensetzungen (Probe
Nr. 23 bis Probe Nr. 32 in Tabelle 4a). Tabelle 4b zeigt die Leistungsdaten
dieser Proben. Tabelle 4a Härtungszeiten
gealterter Zusammensetzungen (Wirkung verschiedener Katalysatoren
auf Alkoxy-Austauschreaktionen)
Komponenten | Probe Nr./Gew.-% |
23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 |
Polymer
C – (EtO)3Si PPO, geblockt | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 | 96,5 |
Ti(OPr)4-Katalys. | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | | | | | | |
Sn-Katalysator | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
ViSi(OMe)3 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
NH2NH2CH2NHPrSi(OMe)3 | 10 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Tabelle 4b Härtungszeiten
gealterter Zusammensetzungen (Wirkung verschiedener Katalysatoren
auf Alkoxy-Austauschreaktionen)
Physikalische Eigenschaften | Probe Nr. |
23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 |
Alterungstemperatur, °C | Raumt . | Raumt . | 50 | 50 | Raumt. | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Alterungszeit, Min. | 30 | 1440 | 120 | 240 | 1440 | 120 | 240 | 360 | 480 | 1440 |
Haut
im Zeitverl., Min. | 90 | 30 | 30 | 30 | 345 | 315 | 285 | 255 | 195 | 45 |
-
Beispiel 5
-
Das
Polymer D (ein trimethoxysilyliertes Polypropylenoxid) wurde dadurch
hergestellt, dass ein Gemisch aus 920 g ACCLAIM 12200 (ein Polypropylenoxid-Polymer
mit OH-Endgruppen, von Lyondell) und 44,9 g SILQUEST Y5187 (Isocyanatopropyltrimethoxysilan
von Witco) in Gegenwart von 0,1 g METATIN 740 (ein Zinn-Katalysator
von Acima) 1 Stunde bei 70-80°C
erhitzt wurde.
-
Sowohl
das Polymer C als auch das Polymer D dienten zur Herstellung feuchtigkeitshärtender
Zusammensetzungen (Probe Nr. 33 bis Probe Nr. 37 in Tabelle 5a).
Die Härtungsgeschwindigkeiten
wurden nach Alterung bei 70°C
erfasst. Vor der Härtung
wurden bei Raumtemperatur 0,2% Sn-Katalysator und 1% NH
2CH
2CH
2NHPrSi(OMe)
3 beigemischt. Tabelle 5b zeigt die Leistungsdaten
dieser Proben. Tabelle 5a Härtungszeiten
gealterter Zusammensetzungen (Wirkungen von Alkoxy-Austauschreaktionen)
Komponenten | Probe Nr./Gew.-% |
33 | 34 | 35 | 36 | 37 |
Polymer
D – (MeO)3Si PPO, geblockt | | | | 98,00 | 97,80 |
Polymer
C – (EtO)3Si PPO, geblockt | 98,00 | 97,80 | 97,80 | | |
Ti(OPr)4-Katalys. | | 0,2 | 0,2 | | 0,2 |
ViSi(MeO)3 | 2,00 | 2,00 | | 2,00 | 2,00 |
ViSi(EtO) | | | 2,00 | | |
Tabelle 5b Härtungszeiten
gealterter Zusammensetzungen (Wirkung von Alkoxy-Austauschreaktionen)
Physikalische Eigenschaften | Probe Nr. |
33 | 34 | 35 | 36 | 37 |
Alterungstemperatur, °C | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 |
Alterungszeit, Min. | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
Haut
im Zeitverl., Min. | 180 | 20 | 150 | 10 | 10 |