DE922237C - Kunststoff - Google Patents

Kunststoff

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DE922237C
DE922237C DEA12133D DEA0012133D DE922237C DE 922237 C DE922237 C DE 922237C DE A12133 D DEA12133 D DE A12133D DE A0012133 D DEA0012133 D DE A0012133D DE 922237 C DE922237 C DE 922237C
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Germany
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silicon
methyl
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plastic
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Expired
Application number
DEA12133D
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English (en)
Inventor
Eugene G Rochow
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AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

  • Kunststoff Die Erfindung betrifft polymerisierte Körper, die Siliziumverbindungen, Sauerstoff und wenigstens eine direkt an einem Siliziumatom angeordnete Methylgruppe enthalten. Die Körper sind Polymere der Grundkörper und haben keine C-C-Bindung. Sie können z. B. C H3 Mg Br + Si Cl, > C H3 Si C13 -f- Mg Br Cl CH3MgBr + CH@SiCl3 > (CH3)2SiC12 -f- MgBrCl CH,MgBr + (CH3)2SiC12 -> (CH3)3SiCl + MgBrCl. durch Hydrolyse von Methylsiliziumhalogeniden, vorzugsweise Methylsiliziumchlorid, hergestellt werden. Beispiel z Eine ätherische Lösung von I,75 M01 Methyl-Magnesiumbromid wird langsam unter kräftigem Umrühren zu einer stark gekühlten (-2o° C) ätherischen Lösung von z Mol Siliziumtetrachlorid gegeben. Die Reaktionstemperatur soll nicht über o° C steigen, vorzugsweise soll sie bei -2o° C liegen. Die Reaktion verläuft folgendermaßen.: Vorzugsweise bilden sich die Mono- bzw. die Di-Methyl-Silizium-Halogen-Verbindungen, während die Trimethyl-Silizium-Halogen-Verbindung nur in untergeordneten Mengen anfällt. Die Magnesiumsalze scheiden sich als körnige Masse aus und können von der ätherischen Lösung abgetrennt werden. Gewöhnlich wird jedoch das gesamte kalte Reaktionsgemisch in ein mit Eis gefülltes Gefäß gegossen, in dem die Siliziumverbindungen zu Alkydsilicolen bzw. zu Alkydsiliconsäure hydrolysieren. Diese kondensieren leicht unter Austritt von Wasser zu Anfangs- und Zwischenkondensationsprodukten, die in Äther löslich sind und aus der ätherischen Lösung gewonnen werden. Nachdem die Säure ausgewaschen ist, wird zu einer viskosen Flüssigkeit eingedampft, die zur Herstellung von Überzügen geeignet ist. Die viskose Flüssigkeit kann bei ioo bis 20o° C zu Körpern gewünschter Biegsamkeit oder Härte kondensiert und polymerisiert werden. Zuweilen ist es vorteilhaft, die Kondensation der Flüssigkeit im Entstehungszustand vorzunehmen.
  • Wenn das flüssige Reaktionsprodukt 24 Stunden lang stufenweise auf 20o° C erwärmt und dann 48 Stunden bei 20o° C gehalten wird, fällt ein klares farbloses, geruchloses, kornartiges, festes Produkt an. Ein typisches Produkt hat eine Dichte von i,ig g/cm3 und einen Brechungsindex von 1,423. 2 l(CIi3)2Si(OH)2] -D HO -Si(CH3)2 - 0 - Si(CH3)20H -f- H20 3 [(CH3)2S1(OH)2]DHO-Si(CH3)2 0-Sl(CH3)2 O-Sl-(CH3)2OH+2H20 USW. Derartige Ketten, die abwechselnd Sauerstoff- und Siliziumatome enthalten, haben am Ende z. B: eine -0-Si(CH3)20H + (CH3)3SiOH --D -O-Si(CH3)2-0-Si(CH3)3 + H20. Wenn die - S' (0H)3 Gruppe in die Kette eintritt, dann besteht die Möglichkeit der gekreuzten Bindung, wie z. B-2 T(CH3)2S1(OH)2] --f- CH,Si(OH)3 -@ H 0 - Si (C H3)2 - O - Si (C H3) (O H) - 0 - Si - (C H3)2 - 0 H -t- 2H2 0 . Auf diese Weise wird durch weitere Kondensation eine Vernetzung herbeigeführt Die Kette kann auch folgendermaßen. enden Das Netzwerk von Silizium-Sauerstoffketten kann also durch verschiedene Gruppen abgeschlossen werden und Verzweigungen und Überkreuzungen durch Sauerstoffbrücken aufweisen. Es wird vermutet, daß die mechanischen Eigenschaften des festen Poly-Die Analyse ergibt 23,050/, Kohlenstoff, 6,o2"/, Wasserstoff, 38,1o % Silizium und 32,83 °/o Sauerstoff. Auf i Siliziumatom entfallen etwa 141 Methylgruppen. Das Produkt hat bei 26° C eine Dielektrizitätskonstante von 3,7 und von 3,6 bei 56° C. Der Verlustfaktor ist bei 26° C und 6o Perioden o,oo8 und bei 56° C 0,0045. Das Produkt ist unlöslich in Wasser, Alkohol, Glykol, Tetrachlorkohlenstoff und Brom-Naphthalin. Es ist schwer entzündlich und brennt nur langsam unter Hinterlassung einer weißen Kieselsäureasche. Wird mehrere Tage an der Luft auf 20o° C erhitzt, so tritt nur eine geringe Versprödung, aber keine Verfärbung, kein Schmelzen und keine sichtbare Änderung auf. An Luft oxydiert das Produkt bei 300° C und zersetzt sich in 24 Stunden. Im Vakuum kann es aber während 2o Stunden auf 55o° C lediglich unter einer geringen gelblichen Verfärbung ohne Zersetzung erhitzt werden. Bei einer Erhitzung im Vakuum geht über 20o° C unter weiterer Kondensation Wasserdampf fort.
  • Die Struktur dieses hornartigen Polymerisationsproduktes ist noch nicht geklärt. Es scheint, als ob es im wesentlichen aus einem Netzwerk: von besteht, in denen die Methylgruppen mit dem Siliziumatom verbunden sind. Bei der Kondensation von Dimethylsilicol scheint die Reaktion etwa folgendermaßen zu verlaufen OH-Gruppe, die weiter reagieren oder eine - Si (C H3)-Gruppe, welche nicht weiter reagieren kann. merisationsproduktes bedingt sind durch die kreuzweise Bindung in Verbindung mit der Länge der linearen Ketten. Diese Faktoren können, wie die weiteren Beispiele zeigen, geändert werden und ändern damit auch die Eigenschaften der Reaktionsprodukte. Beispiel 2 Molare Mengen von Siliziumtetrachlorid und Methylmagnesiumbromid läßt man in kalter ätherischer Lösung miteinander reagieren. Das Hauptreaktionsprodukt ist Monomethylsihziumtrichlorid, obwohl auch geringere Mengen des Di- und Trimethylderivates anfallen. Die kalte ätherische Lösung wird auf kleinstückiges Eis zur Hydrolyse gegossen. Die ätherlöslichen Produkte werden vom Wasser abgetrennt und säurefrei gewaschen. Diese ätherische Lösung der Silicole und ihrer Anfangs- und Zwischenkondensationsprodukte kann als Überzug verwendet werden oder durch Verdampfung des Äthers bei Raumtemperatur konzentriert werden. Weitere Kondensation tritt bei Erhitzung auf 2o bis ioo° C ein. Bei der Verdampfung bei 2o° C fällt eine klebrige Masse Beispiel 3 2 bis 21/4M01 Methylmagnesiumbromid werden langsam zu einer kalten ätherischen Lösung von i Mol Siliziumtetrachlorid gegeben. Es bildet sich dabei vorwiegend Dimethylsiliziumdichlorid. Das Reaktionsprodukt wird in der bereits oben beschriebenen Weise hydrolysiert und die Hydrolyseprodukte in Äther aufgenommen, säurefrei gewaschen und der Äther bei 36° C abdestilliert.
  • Es bleibt eine ölige Flüssigkeit zurück, die bei weiterer Erwärmung Wasser abspaltet, aber nicht fest wird. Wird die Erhitzung über eine längere Zeit auf höhere Temperaturen, z. B. während q. Stunden, an der Luft auf 12o° C fortgesetzt, so fällt ein weiches kautschukartiges Gel an, das sich in gewöhnlichen organischen Lösungsmitteln nicht löst, urischmelzbar ist und auf 26o° C ohne Zersetzung erhitzt werden kann. Die Analyse ergab: 27,3°/o Kohlenstoff, 6,50°/0 Wasserstoff, 3o,98 °/o Silizium und 35,22 % Sauerstoff. Es entfallen sonach auf i Siliziumatom 2,o6 Methylgruppen. Danach sollte als Grundkörper für dieses Reaktionsprodukt die folgende Gruppe gelten: die eine Kette folgender Art bildet: -Sl(CHg)2-0-Sl(CHg)2--O--Sl(CHg)3`0--.
  • An den Enden der Ketten befinden sich OH- oder - Si (C H3)3- Gruppen und die Möglichkeit einer. Veran, die im Verlauf von mehreren Tagen in ein hartes, brüchiges Produkt übergeht. Bei ioo° C geht die Reaktion viel schneller vor sich unter Bildung eines harten, brüchigen, glasartigen, festen Produktes innerhalb i Stunde. Dieses Produkt ist urischmelzbar und unlöslich in Wasser und den gewöhnlichen organischen Lösungsmitteln. Ein typisches Polymerisationsprodukt hat folgende Zusammensetzung: 18,55 °/o Kohlenstoff, 4,58 °/" Wasserstoff, 40,10 °/o Silizium, 36,77 °/o Sauerstoff, woraus sich ein Verhältnis von Silizium zu Methyl wie i : 1,o8 ergibt.
  • Gemäß den oben dargelegten Gedankengängen über die wahrscheinliche Struktur scheint ein solches festes polymeres Produkt, bei dem annähernd i Methylgruppe auf i Siliziumatom entfällt, etwa folgende Zusammensetzung zu haben: netzurig dürfte wegen der geringen Anzahl von - Si (C Hs)-Gruppen recht gering sein. Die Analyse zeigt einen beträchtlichen UberSChnß an Sauerstoff über den gemäß der Formel (C H3)2 Si O theoretisch errechneten. Es ist daher möglich, daß Sauerstoff während der Erhitzung des Materials absorbiert wurde und in einer allerdings noch nicht geklärten Weise für den kautschukähnlichen Charakter des Produktes maßgeblich ist.
  • Die Produkte gemäß der Erfindung haben gewöhnlich harzartigen Charakter. Im Endzustand, als polymerisierte Körper, haben sie den Vorteil der thermischen Stabilität, die größer ist als die anderer bekannter organischer Körper. Außerdem zersetzen sie sich nicht in einen die Elektrizität leitenden, Kohlenstoff enthaltenden Rückstand. Sie können im Gemisch mit anorganischen Füllmitteln und Fasern, wie Asbest, Glimmer, Glasfasern u. dgl., zur Herstellung von hitzebeständigem Isolationsmaterial verwendet werden.
  • Nachstehend werden einige Beispiele für die Verwendung der erfindungsgemäßen Körper in der Elektrotechnik gegeben. Eine flüssige Mischung aus vorpolymerisierten Methyl-Silizium-Verbindungen und einem flüchtigen Lösungsmittel kann zum Überziehen eines metallischen Leiters, wie z. B. Kupferdraht, dienen. Nach Aufbringung des Überzuges wird zur Verdampfung des Lösungsmittels und zur vollständigen Polymerisation erhitzt. In solchen Fällen ist es zweckmäßig, den Leiter mit einem faserigen Material, wie z. B. Asbest, Glasfasern, Baumwolle oder Papier, vor der Behandlung mit den Polymerisaten zu umkleiden. Es können auch die zur Umhüllung dienenden Stoffe vor der Umhüllung mit den Siliziumverbindungen getränkt werden. Zweckmäßig wird in diesen Fällen die endgültige Polymerisation erst nach der Umkleidung mit dem getränkten Faserstoff vorgenommen.
  • Folienisolationen können durch Behandlung von gewebten oder verfilzten organischen oder anorganischen Textilien oder Papier mit den Methyl-Silizium-Verbindungen hergestellt werden. Es können dazu auch plättchenförmige anorganische Substanzen, wie Glimmer, mit den Polymerisaten verbunden werden. Zur Herstellung dieser Produkte eignet sich besonders ein Polymerisat mit 1,5 Methylgruppen auf das Siliziumatom. Die so hergestellten Glimmerprodukte haben eine hohe dielektrische Festigkeit und Wärmefestigkeit. Sie halten Temperaturen bis 250 und 300° ohne Benachteiligung aus. Selbsttragende, zusammenhängende Filme aus Ton, wie z. B. Bentonit, können mit Vorteil mit den polymerisierten Methyl-Silizium-Verbindungen behandelt werden. Bei der Herstellung derartiger Folien aus Bentonit werden vorzugsweise Bentonitteilchen ultramikroskopischer Größe, die einen maximalen Durchmesser von 3000 A, insbesondere solche von 5oo bis 2ooo A haben, verwendet. In dieses Material können, wie bereits vorgeschlagen wurde, noch Glasfasern eingebettet werden. Eine Tränkung mit dem Methylsiliziumpolymeren verbessert ihre Eigenschaften und macht sie besonders als hochwärmebeständige Isoliermaterialien geeignet.
  • Die neuen Polymerisate können auch zum überziehen der verschiedensten Gegenstände, z. B. auch von Glaskolben, die unter hoher Erwärmung arbeiten, verwendet werden. Mit oder ohne Zusatz können sie zum Überziehen metallischer Oberflächen, z. B. zum Überziehen von metallischen Vakuumröhren, verwendet werden. Auch zur Herstellung von Halbleiteranstrichen sind sie geeignet. Derartige Anstriche enthalten einen gewissen Betrag an gut leitendem Material, wie z. B. Kohlenstoff, Siliziumkarbid, gepulvertes Metall, leitende Oxyde u. dgl. Ferner sind die Methyl-Silizium-Verbindungen für die Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Glas und Metall geeignet. Bringt man die Lösungen einer Methyl-Silizium-Verbindung auf eine Glas-Metall-Verbindung, welche nicht vollkommen dicht ist, und erhitzt anschließend zur Entfernung des Lösungsmittels und zur Bildung eines festen Polymeren, so werden die Undichtigkeiten verschlossen.
  • Zur Erzeugung der verschiedensten Polymerisate können mehrere Verbindungen, z. B. Mono- und Dimethylsiliziumchlorid, zusammen polymerisiert werden. In manchen Fällen ist es jedoch besser, die einzelnen Verbindungen herzustellen, zu mahlen und in den gewühschten Mengen miteinander zu vermischen. Die Polymerisate können auch mit anderen Stoffen zur Modifikation ihrer Eigenschaften zusammengebracht werden, z. B. können sie mit natürlichem oder künstlichem Kautschuk, Teeren, Asphalten und Pechen zusammen verarbeitet werden. Dabei können sie als Füllstoff dienen, wenn sie vor ihrer Verwendung zu harten, festen Körpern auspoIymerisiert sind, oder aber sie werden als Polymerisate verwendet und die Polymerzsation erst später zu Ende geführt.
  • Die niedermolekularen Polymeren können in Ölen aufgelöst oder zerteilt und gemeinsam mit Lösungsmitteln, Pigmenten, Weichmachern, Trocknern und anderen Komponenten zu Anstrichzwecken verwendet werden. Geschichtete Werkstoffe können durch Aufeinanderlegen von mit organischen oder anorganischen Methylsiliziumverbindungen imprägniertem Schichtmaterial, wie Papier oder Gewebe, und anschließende Vereinigung unter Hitze und Druck hergestellt werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Kunststoff; insbesondere für die Elektrotechnik, gekennzeichnet durch die Verwendung von Silizium, Sauerstoff und wenigstens eine direkt am Silizium angreifende Methylgruppe enthaltenden chemischen Verbindungen, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten Zusätzen.
  2. 2. Kunststoff nach Anspruch r, gekennzeichnet durch die Verwendung von polymeren Methyl-Silizium-Verbindungen mit den Grundformen 3.
  3. Kunststoff nach Anspruch x und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf z Siliziumatom etwa i bis 2 Methylgruppen, vorzugsweise 1,3 bis 1,7 Methylgruppen, entfallen. q..
  4. Kunststoff nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht auskondensierte Methyl-Silizium-Verbindung mit einem flüchtigen Lösungsmittel gemischt ist.
  5. 5. Kunststoff nach Anspruch = bis 3 oder nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bindemittel bei der Herstellung von Folien aus anorganischen Stoffen, wie Bentonit, Glasfaser oder Asbest, verwendet wird.
  6. 6. Kunststoff nach Anspruch i bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als elektrisches Isolationsmaterial bzw. als elektrisch isolierender Überzug verwendet wird.-7. Kunststoff nach Anspruch i bis 3 oder q., dadurch gekennzeichnet, daß er mit oder ohne Zusätze in Form hitzebeständiger Überzüge auf Glas oder Metallgehäusen aufgebracht wird. B. Kunststoff nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Hydrolysierung von Alkyl-Silizium-Halogen-Verbindungen und Dehydratisierung der dabei gebildeten Silicole hergestellte Siliziumverbindungen verwendet werden.
DEA12133D 1939-08-01 1940-07-24 Kunststoff Expired DE922237C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102393B (de) * 1955-10-28 1961-03-16 Wacker Chemie Gmbh Verfahren zur Herstellung von geformten Gebilden auf der Grundlage von Silikonkautschuk
DE975353C (de) * 1940-04-27 1961-11-16 Aeg Verfahren zur Herstellung harzartiger Organosiliciumverbindungen

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DE975353C (de) * 1940-04-27 1961-11-16 Aeg Verfahren zur Herstellung harzartiger Organosiliciumverbindungen
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