EP1290098A1 - Verbund-formteil enthaltend polyarylensulfid und siliconkautschuk - Google Patents

Verbund-formteil enthaltend polyarylensulfid und siliconkautschuk

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EP1290098A1
EP1290098A1 EP01940481A EP01940481A EP1290098A1 EP 1290098 A1 EP1290098 A1 EP 1290098A1 EP 01940481 A EP01940481 A EP 01940481A EP 01940481 A EP01940481 A EP 01940481A EP 1290098 A1 EP1290098 A1 EP 1290098A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optionally
parts
composite molding
silicone rubber
molding according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01940481A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Bosshammer
Gunther Schmidt
Frank Burkus
Frank Reil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ticona GmbH
Momentive Performance Materials GmbH
Original Assignee
Ticona GmbH
GE Bayer Silicones GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ticona GmbH, GE Bayer Silicones GmbH and Co KG filed Critical Ticona GmbH
Publication of EP1290098A1 publication Critical patent/EP1290098A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/02Polythioethers; Polythioether-ethers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2083/00Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material
    • B29K2083/005LSR, i.e. liquid silicone rubbers, or derivatives thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31533Of polythioether
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31652Of asbestos
    • Y10T428/31663As siloxane, silicone or silane

Definitions

  • the invention relates to a composite molding containing at least one polyarylene sulfide and at least one elastomer.
  • Polyarylene sulfides have a continuous operating temperature of up to 240 ° C. Polyarylene sulfides are flame-resistant and resistant to oxidation. Polyarylene sulfides are extremely hard and rigid. The absorption of water is low. The creep is low even at elevated temperatures. Due to the properties mentioned above, polyarylene sulfides are particularly suitable for the production of moldings with good mechanical properties and thermal stability. Polaraylene sulfides are characterized by chemical and heat resistance as well as rigidity.
  • the high surface hardness of molded parts made of polyarylene sulfides and the low sliding friction coefficient of polyarylene sulfides can cause objects lying on top to slip and limit the operational safety of switching elements and operating elements made of polyarylene sulfides.
  • seals and damping elements are provided separately and are usually mechanically anchored in an additional work step, which causes additional work and considerable additional costs.
  • EP-A-0 326 712 describes improved adhesion to various plastics by means of a mixture or a reaction product from (a) a silicon-free one Compound with at least one alcoholic OH group and at least one alkylene group and (b) an organosilane with at least one alkoxy group and at least one epoxy group, but relatively long reaction times (1 h) at a temperature of 120 ° C are necessary. The long reaction times are often caused by simultaneously inhibiting adhesive additives.
  • the inhibition by such additives can only be improved to a limited extent by the choice of an optimized SiH / SiVi ratio.
  • Adhesion to aluminum as a substrate is only improved after a relatively long vulcanization time of 2 h (measured at 100 ° C). A possible shortening of the reaction times by increasing the temperature cannot be carried out, in particular in the case of many plastic substrates, because of the lack of temperature resistance.
  • EP-A-0 493 791 describes the use of known adhesion promoters together with a tetravalent zirconium compound in order to achieve a bond between silicone rubber and PPS.
  • a molded part made from a combination of polyacetal and directly molded functional elements is known.
  • the functional elements consist of one or more elastomers, which contain partially or completely hydrogenated nitrile rubbers, one- and multi-component silicone rubbers or sulfur-containing rubbers.
  • EP-A-0 875 536 discloses addition-crosslinking silicone rubbers and a process for the production of composite molded parts. PA and PBT are used as substrates. Usually in the production of composite molded parts between a technical polymer such as polyarylene sulfide and an elastomer
  • Polymer either by surface treatment with primers or by
  • the object of the present invention is to provide a composite molded part made of polyarylene sulfide with a silicone elastomer without complex pretreatment of the polyarylene sulfide during production, the adhesive strength between polyarylene sulfide and the silicone elastomer being improved.
  • the object is achieved by a composite molded part containing at least one polyarylene sulfide and at least one one- or more-component silicone rubber, as described in EP-A-0 875 536 or US Pat. No. 5,998,515.
  • Polyarylene sulfides can be prepared via dihalogenated aromatic compounds.
  • Preferred dihalogenated aromatic compounds are p-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, 2,5-dichlorotoluene, p-dibromobenzene, 1,4-dichloronaphthalene, 1-methoxy-2,5-dichlorobenzene, 4,4'-dichlorobiphenyl, 3,5- Dichlorobenzoic acid, 4,4'-dichlorodiphenyl ether, 4,4'-dichlodiphenyl sulfone, 4,4'-dichlorodiphenyl sulfoxide and 4,4'-dichlorodiphenyl ketone.
  • the polyarylene sulfide is obtained as described in EP-A-0 259 984 in a two-stage polymerization process for prepolymerization and main polymerization, a dihalogenated aromatic compound being polymerized with an alkali metal sulfide in an aprotic organic polar solvent to give polyarylene sulfide.
  • polyphenylene sulfide is preferably used as the polyarylene sulfide for the production of composite molded parts.
  • Polyphenylene sulfide (PPS) is a linear partially crystalline polymer with the general formula: where n> 1.
  • housings are also made from polyphenylene sulfide.
  • Polyphenylene sulfides have a low mechanical damping factor, which in some applications requires the use of soft damping elements.
  • a seal is often required at connection points.
  • silicone rubbers such as those described in EP-A-0 875 536 or US Pat. No. 5,998,515, have very good adhesive strength to the polyphenylene sulfide of the molded part, without the polyphenylene sulfide being adhesive-modified or after injection molding is pretreated.
  • Addition-crosslinking mixtures which have at least one hydrogen siloxane with at least 2 SiH groups and an alkoxysilane or alkoxysiloxane with at least one epoxy group and optionally a peroxide have good adhesion to substrates and low reactivity.
  • the mixture can be processed without a variety of additional components.
  • Addition-crosslinking silicone rubber mixtures contain a) 100 parts of at least one alkenyl group-containing linear or branched organopolysiloxane with at least 2 alkenyl groups with a viscosity of 0.01 to 30,000 Pas, b) at least one hydrogen siloxane with at least 2 SiH functions per molecule in an amount so that the molar ratio of the SiH group to the total amount of Si-bonded alkenyl groups is at least 1.5, c) at least one Pt or Rh catalyst and optionally an inhibitor, d) 0.1 to 10 parts of at least one alkoxysilane with at least one epoxy group and / or alkoxysiloxane at least one epoxy group or silanes as described in EP 902059, US 3730932 and US 5998515, and optionally e) 0 to 200, preferably 5 to 200 parts of at least one, optionally surface-modified filler and optionally f) further auxiliaries, such as phenyl silicone oils for self-lub
  • organopolysiloxane (a) encompasses all polysiloxanes previously used in crosslinkable organopolysiloxane compositions.
  • (A) is preferably a siloxane composed of units of the general formula (I)
  • R 1 is a monovalent aliphatic radical having 1 to 8 carbon atoms, preferably methyl
  • R 2 is an akenyl radical having 2 to 8 carbon atoms, preferably vinyl
  • a 0, 1, 2 or 3
  • b 0, 1 or 2
  • the sum a + b 0, 1, 2 or 3, with the proviso that on average there are at least two radicals R 2 per molecule.
  • dimethylvinylsiloxane is stopped.
  • Organopolysiloxanes (a) preferably have viscosities from 0.01 to 200 Pas, very particularly preferably from 0.2 to 200 Pas. The viscosities are determined according to DIN 53 019 at 20 ° C.
  • Hydrogen siloxanes (b) are preferably linear, cyclic or branched organopolysiloxanes composed of units of the general formula (II) (R 3 ) c (H) d SiO (4. C. D) / 2 (II),
  • R 3 is a monovalent aliphatic radical having 1 to 8 carbon atoms, preferably
  • the hydrogen siloxanes (b) preferably have a viscosity of 0.01 to 5 Pas.
  • the hydrogen siloxanes (b) can additionally also contain organopolysiloxanes whose number of SiH groups is x 2 ⁇ x ⁇ 20.
  • Catalysts (c) for the crosslinking reaction are preferably Pt (O) complexes with alkenylsiloxanes as ligands in catalytic amounts of 1 to 100 ppm.
  • Inhibitors are all common compounds that have hitherto been used for this purpose, such as alkylols or vinylsiloxanes in amounts of 50 to 10,000 ppm.
  • Preferred alkoxyisilanes or alkoxysiloxanes which have at least one epoxy group (d) are those which have a maximum of 5 carbon atoms in the alkoxy function in amounts of 0.1 to 10 parts, based on the sum of all components, cf. EP-A-0 691 364.
  • a composite molded part is also provided, the silicone rubber being an addition-crosslinked silicone rubber mixture comprising a) 100 parts of at least one linear or branched organopolysiloxane containing alkenyl groups with at least 2 alkenyl groups with a viscosity of 0.01 to 30,000 Pas, b) at least one hydrogen siloxane with at least 2 SiH functions per molecule in an amount such that the molar ratio of the SiH group to the total amount of Si-bonded alkenyl groups is at least 1.5, c) at least one Pt or Rh catalyst and optionally one
  • Inhibitor d) 0.1 to 10 parts of at least one alkoxysilane with at least one epoxy group and / or alkoxysiloxane with at least one epoxy group, and optionally, e) 0 to 200, preferably 5 to 200 parts of at least one, optionally surface-modified filler and optionally, f) further auxiliaries, such as phenyl silicone oils for self-lubricating mixtures or color pastes, such as silicone oils containing 10 to 70% by weight of pigments, and g) optionally a peroxide.
  • auxiliaries such as phenyl silicone oils for self-lubricating mixtures or color pastes, such as silicone oils containing 10 to 70% by weight of pigments, and g) optionally a peroxide.
  • Fillers (e) are preferably reinforcing fillers, such as pyrogenic or precipitated silica with BET surface areas between 50 and 400 m 2 / g, which can also be treated on the surface, in amounts of preferably 10 to 50 parts, and / or extender fillers, like quartz flour, diatomaceous earth.
  • the surface treatment of the fillers can also be carried out in situ by adding silazanes, such as hexamethylsilazane and / or divinyltetramethyldisilazane, and vinylalkoxysilanes, such as vinyltrimethoxysilane and water, or other customary filler treatment agents, such as alkoxysilanes or siloxane diols.
  • the mixture can contain other auxiliaries (f), such as phenyl silicones, which provide self-lubricating vulcanizates, such as copolymers of dimethylsiloxy and diphenylsiloxy or methylphenylsiloxy groups, and polysiloxanes with methylphenylsiloxy groups with a viscosity of preferably 0.1 to 10 Pas or color pastes.
  • auxiliaries such as phenyl silicones, which provide self-lubricating vulcanizates, such as copolymers of dimethylsiloxy and diphenylsiloxy or methylphenylsiloxy groups, and polysiloxanes with methylphenylsiloxy groups with a viscosity of preferably 0.1 to 10 Pas or color pastes.
  • the amount of auxiliaries is preferably 0 to 10, preferably 0.05 to 10 parts by weight.
  • the silicone rubber mixture can additionally contain at least one peroxide (g) in amounts of 0.1 to 2 parts, based on the total mixture.
  • Aroyl peroxides are preferred as peroxides (g).
  • the amount of peroxide is preferably 0 to 1% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight.
  • the composite molded parts are sealing and / or damping elements and areas for
  • the composite molded parts made of polyphenylene sulfide and a silicone elastomer are preferably produced in a one-step process by inserting technology or in a multi-component injection molding process or by coextrusion, casting, calendering or the like. manufactured.
  • the sealing or damping elements can be molded directly onto molded parts made of polyphenylene sulfide without the need for further assembly steps.
  • the sealing or damping elements can be molded directly onto molded parts made of polyphenylene sulfide without the need for further assembly steps.
  • Fields of application for the composite molded parts according to the invention are, for example, housings in automobile construction, such as resonators, valve covers, valve pistons, air mass meters or sanitary parts.
  • polyphenylene sulfone or polyphenylene sulfoxide are also suitable as industrial polymers for the purposes of the invention.
  • the adhesive strength is determined either qualitatively on the molded part or quantitatively via the peeling force in accordance with DIN 53 289.
  • Example 1a A plate of Fortron® 1140 L4 polyphenylene sulfide was placed in a tool. The LIM 9070 silicone rubber mixture was applied to the plate. The tool was then heated to a temperature of 175 ° C. and the housing was pressed in a press for 15 minutes. Bad adhesion is found.
  • Example 1a A plate of Fortron® 1140 L4 polyphenylene sulfide was placed in a tool. The LIM 9070 silicone rubber mixture was applied to the plate. The tool was then heated to a temperature of 175 ° C. and the housing was pressed in a press for 15 minutes. Bad adhesion is found.
  • Example 1a A plate of Fortron® 1140 L4 polyphenylene sulfide was placed in a tool. The LIM 9070 silicone rubber mixture was applied to the plate. The tool was then heated to a temperature of 175 ° C. and the housing was pressed in a press for 15 minutes. Bad adhesion is found.
  • Example 1a A plate of Fortron
  • a plate of Fortron® 4332 L6 polyphenylene sulfide was placed in a tool.
  • the LIM 9070 silicone rubber mixture was applied to the plate.
  • the tool was then heated to a temperature of 175 ° C. and the housing was pressed in a press for 15 minutes. Bad adhesion is found.
  • a plate of Fortron® 1140 L4 polyphenylene sulfide was placed in a tool.
  • the silicone rubber mixture LSR 2040 + 2% VP AI 3662 was applied to the plate.
  • the tool was then heated to a temperature of 175 ° C. and the housing was pressed in a press for 15 minutes. One finds cohesion.
  • a plate of Fortron® 4332 L6 polyphenylene sulfide was placed in a tool.
  • the silicone rubber mixture LSR 2040 + 2% VP AI 3662 was applied to the plate.
  • the tool was then heated to a temperature of 175 ° C. and the housing was pressed in a press for 15 minutes. One finds cohesion.
  • Example 3a Plates (2 test specimens) made of Fortron® 4332 L6 polyphenylene sulfide were placed on top
  • the composite molded parts were produced from the following examples (mold temperature 150 ° C) on an injection molding machine with a turntable mold, a polyphenylene molded part being produced in the first step and a silicone seal being injection molded onto the first molded part in parallel with the production of a further polyphenylene molded part ).
  • Fortron® 1140 L4 was used as polyphenylene sulfide and LIM 9070 was used as silicone rubber. One finds cohesion.
  • Example 6 Fortron® 1140 L4 was used as polyphenylene sulfide and LSR as silicone rubber

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt Verbund-Formteil enthaltend mindestens ein Polyarylensulfid und mindestens einen ein- oder mehrkomponentigen Siliconkautschuk. Die vorliegende Erfindung beschreibt weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Verbund-Formteils, wobei die Anformung in einem Einstufenverfahren durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung beschreibt schliesslich die Verwendung eines Verbund-Formteils als Gehäuse, wie Pumpengehäuse oder Resonatoren.

Description

Beschreibung
Verbund-Formteil enthaltend Polyarylensulfid und Siliconkautschuk
Die Erfindung betrifft ein Verbund-Formteil enthaltend mindestens ein Polyarylensulfid und mindestens ein Elastomer.
Polyarylensulfide weisen eine kontinuierliche Gebrauchstemperatur von bis zu 240 °C auf. Polyarylensulfide sind flammresistent und widerstandsfähig gegen Oxidation. Polyarylensulfide weisen große Härte und Steifheit auf. Die Absorption von Wasser ist gering. Das Kriechvermögen ist selbst bei erhöhter Temperatur niedrig. Polyarylensulfide eignen sich aufgrund der vorstehend erwähnten Eigenschaften besonders zur Herstellung von Formkörpern mit guten mechanischen Eigenschaften und thermischer Stabilität. Polaraylensulfide zeichnen sich durch Chemikalien- und Wärmebeständigkeit sowie Steifigkeit aus.
Die hohe Oberflächenhärte von Formteilen aus Polyarylensulfiden und der niedrige Gleitreibungskoeffizient von Polyarylensulfiden können zu einem Verrutschen von aufliegenden Gegenständen führen und die Bedienungssicherheit von Schaltelementen und Bedienungselementen aus Polyarylensulfiden einschränken.
Es sind Verfahren bekannt, wobei Dichtungen und Dämpfungselemente separat bereitgestellt und üblicherweise in einem zusätzlichen Arbeitsschritt mechanisch verankert werden, was zusätzliche Arbeit und erhebliche Zusatzkosten verursacht.
Es ist bekannt die Haftung von additionsvernetzenden Siliconelastomeren durch ein oder mehrere Additive zu verbessern, die der unvernetzten Siliconkautschukmischung zugesetzt werden. In US-A-4.087.585 wird durch den Zusatz von zwei Additiven, einem kurzkettigen Polysiloxan mit mindestens einer SiOH-Gruppe und einem Silan mit mindestens einer Epoxygruppe und einer Si- gebundenen Alkoxygruppe, eine gute Haftung auf Aluminium erreicht.
In EP-A-0 326 712 wird eine verbesserte Haftung auf verschiedenen Kunststoffen mittels einer Mischung oder einem Reaktionsprodukt aus (a) einer siliciumfreien Verbindung mit mindestens einer alkoholischen OH-Gruppe und mindestens einer Alkylengruppe und (b) einem Organosilan mit mindestens einer Alkoxygruppe und mindestens einer Epoxygruppe erreicht, wobei jedoch relativ lange Reaktionszeiten (1 h) bei einer Temperatur von 120 °C notwendig sind. Die langen Reaktionszeiten werden häufig durch gleichzeitig inhibierend wirkende Haftadditive verursacht.
Gemäß EP-A-0 503 975 kann die Inhibierung durch solche Additive auch durch die Wahl eines optimierten SiH/SiVi-Verhältnisses nur eingeschränkt verbessert werden. Die Haftung auf Aluminium als Substrat wird- erst nach einer relativ langen Vulkanisationszeit von 2 h (bei 100 °C gemessen) verbessert. Eine mögliche Verkürzung der Reaktionszeiten durch Temperaturerhöhung kann insbesondere bei vielen Kunststoffsubstraten wegen der fehlenden Temperaturbeständigkeit nicht vorgenommen werden.
EP-A-0 493 791 beschreibt die Verwendung bereits bekannter Haftvermittler zusammen mit einer vierwertigen Zirkoniumverbindung, um einen Verbund zwischen Silikonkautschuk und PPS zu erreichen.
In US 5.360.858 wird die Verwendung von Alkoxysilylverbindungen als' Haftvermittler in Kombination mit einer organischen Zinn-Verbindung beschrieben, wobei allerdings eine füllstofffreie Siliconmischung eingesetzt wird. Hier wird gemäß qualitativer Beurteilung ein Verbund zu PPS erreicht.
Aus EP-A-0 710 539 ist ein Formteil aus einer Kombination von Polyacetal und direkt angeformten Funktionselementen bekannt. Die Funktionselemente bestehen aus einem oder mehreren Elastomeren, die teilweise oder vollständig hydrierte Nitrilkautschuke, ein- und mehrkomponenten Silikonkautschuke oder schwefelhaltige Kautschuke enthalten.
Aus EP-A-0 875 536 sind additionsvernetzende Siliconkautschuke und ein Verfahren zur Herstellung von Verbund-Formteilen bekannt. Als Substrate werden hier PA und PBT eingesetzt. Üblicherweise wird bei der Herstellung von Verbund-Formteilen zwischen einem technischen Polymer wie Polyarylensulfid und einem Elastomer das technische
Polymer entweder durch oberflächliche Behandlung mit Primern oder durch
Coronna-, Niederdruck-, Plasmabehandlung bzw. Beflammung im spritzgegossenen
Zustand vorbehandelt. Beide Methoden, Vorbehandlung sowie Haftmodifizierung, erfordern Investitions- und Arbeitsaufwand.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verbund-Formteil aus Polyarylensulfid mit einem Silikonelastomer ohne aufwendige Vorbehandlung des Polyarylensulfids bei der Herstellung bereitzustellen, wobei die Haftfestigkeit zwischen Polyarylensulfid und dem Silikonelastomer verbessert ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verbund-Formteil enthaltend mindestens ein Polyarylensulfid und mindestens einen ein- oder mehrkomponenten Siliconkautschuk, wie er in EP-A-0 875 536 bzw. US-5.998.515 beschrieben ist.
Polyarylensulfide können über dihalogenierte aromatische Verbindungen hergestellt werden. Bevorzugte dihalogenierte aromatische Verbindungen sind p-Dichlorbenzol, m-Dichlorbenzol, 2,5-Dichlortoluol, p-Dibrombenzol, 1 ,4-Dichlornaphthalin, 1- Methoxy-2,5-dichlorbenzol, 4,4'-Dichlorbiphenyl, 3,5-Dichlorbenzoesäure, 4,4'- Dichlordiphenylether, 4,4'-Dichlodiphenylsulfon, 4,4'-Dichlordiphenylsulfoxid und 4,4'-Dichlordiphenylketon.
Erhalten wird das Polyarylensulfid wie in EP-A-0 259 984 beschrieben in einem zweistufigen Polymerisationsprozes zur Vor- und Hauptpolymersiation, wobei eine dihalogenierte aromatische Verbindung mit einem Alkalimetallsulfid in einem aprotischen organischen polaren Lösungsmittel zu Polyarylensulfid polymerisiert wird.
Erfindungsgemäß wird als Polyarylensulfid bevorzugt Polyphenylensulfid zur Herstellung von Verbund-Formteilen eingesetzt. Polyphenylensulfid (PPS), ist ein lineares teilweise kristallines Polymer mit der allgemeinen Formel: wobei n > 1 ist.
Aufgrund der sehr guten Resistenz gegen Chemikalien werden auch Gehäuse aus Polyphenylensulfid hergestellt. Polyphenylensulfide weisen einen niedrigen mechanischen Dämpfungsfaktor auf, was in einigen Anwendungsfällen den Einsatz von weichen Dämpfungselementen erforderlich macht. Beim Einbau von Formteilen aus Polyphenylensulfid ist zudem oftmals an Verbindungsstellen eine Abdichtung erforderlich.
Es wurde nun gefunden, daß Siliconkautschuke, wie sie in in EP-A-0 875 536 bzw. US-5.998.515 beschrieben sind, eine sehr gute Haftfestigkeit zu dem Polyphenylensulfid des Formteils aufweist, ohne daß das Polyphenylensulfid haftmodifiziert ist oder nach dem Spritzguß vorbehandelt wird.
Additionsvernetzende Mischungen, die mindestens ein Hydrogensiloxan mit mindestens 2 SiH-Gruppen und ein Alkoxysilan oder Alkoxysiloxan mit mindestens einer Epoxygruppe und gegebenenfalls ein Peroxid aufweisen weisen eine gute Haftung auf Substraten und geringe Reaktivität auf. Die Mischung kann ohne eine Vielzahl von Zusatzkomponenten verarbeitet werden.
Additionsvernetzende Siliconkautschukmischungen enthalten a) 100 Teile mindestens eines alkenylgruppenhaltigen linearen oder verzweigten Organopolysiloxans mit mindestens 2 Alkenylgruppen mit einer Viskosität von 0.01 bis 30.000 Pas, b) mindestens ein Hydrogensiloxan mit mindestens 2 SiH-Funktionen pro Molekül in einer Menge, so daß das molare Verhältnis der SiH-Gruppe zu der Gesamtmege an Si-gebundenen Alkenylgruppen mindestens 1 ,5 beträgt, c) mindestens einen Pt- oder Rh-Katalysator und gegebenenfalls einen Inhibitor, d) 0.1 bis 10 Teile mindestens eines Alkoxysilans mit mindestens einer Epoxygruppe und/oder Alkoxysiloxans mit mindestens einer Epoxygruppe oder Silane wie in EP 902059, US 3730932 und US 5998515 beschrieben, und gegebenenfalls e) 0 bis 200, vorzugsweise 5 bis 200 Teile mindestens eines, gegebenenfalls oberflächlich modifizierten Füllstoffs und gegebenenfalls f) weitere Hilfsstoffe, wie Phenylsiliconöle für selbstschmierende Mischungen oder Farbpasten, wie 10 bis 70 Gew.-% Pigmente enthaltende Siliconöle sowie g) gegebenenfalls ein Peroxid.
Der Begriff Organopolysiloxan (a) umfaßt alle bisher in vernetzbaren Organopolysiloxanmassen eingesetzten Polysiloxane. Vorzugsweise handelt es sich bei (a) um ein Siloxan aus Einheiten der allgemeinen Formel (I)
(R1)a(R2)bSiO(4.a-b)/2 (I),
in denen
R1 einen einwertigen aliphatischen Rest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methyl bedeutet und R2 einen Akenylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Vinyl bedeutet, a = 0, 1 , 2 oder 3, b = 0, 1 oder 2 und die Summe a + b = 0, 1 , 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, daß durchschnittlich mindestens zwei Reste R2 pro Molekül vorliegen. Vorzugsweise ist (a) dimethylvinylsiloxangestoppt. Die Angaben in Teilen beziehen sich dabei immer auf Gewichtsteile. Organopolysiloxane (a) weisen bevorzugt Viskositäten von 0,01 bis 200 Pas, ganz besonders bevorzugt von 0,2 bis 200 Pas auf. Die Viskositäten werden gemäß DIN 53 019 bei 20 °C bestimmt.
Herstellungsbedingt können insbesondere bei den verzweigten Polymeren, die auch in Lösungsmitteln gelöste Festharze (Festharzanteil 10 bis 80 Gew.-%) sein können, noch bis maximal 10 Mol-% aller Si-Atome Alkoxy oder OH-Gruppen aufweisen. Hydrogensiloxane (b) sind vorzugsweise lineare, cyclische oder verzweigte Organopolysiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel (II) (R3)c(H)dSiO(4.c.d)/2 (II),
in denen
R3 einwertiger aliphatischer Rest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
Methyl ist, c = 0, 1 , 2 oder 3, d = 0, 1 oder 2, wobei die Summe c + d = 0, 1, 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, daß durchschnittlich mindestens 20 Si-gebundene Wasserstoffatome vorliegen.
Die Hydrogensiloxane (b) besitzen vorzugsweise eine Viskosität von 0,01 bis 5 Pas. Die Hydrogensiloxane (b) können zusätzlich auch Organopolysiloxane, deren Anzahl an SiH-Gruppen x 2 < x < 20 beträgt, enthalten.
Katalysatoren (c) für die Vernetzungsreaktion sind vorzugsweise Pt (O)-Komplexe mit Alkenylsiloxanen als Liganden in katalytischen Mengen von 1 bis 100 ppm. Inhibitoren sind alle gängigen Verbindungen, die bisher für dieser Zweck eingesetzt wurden, wie Alkylole oder Vinylsiloxane in Mengen von 50 bis 10.000 ppm.
Als Alkoxyisilane oder Alkoxysiloxane, die mindestens eine Epoxygruppe aufweisen (d), sind solche bevorzugt, die in der Alkoxyfunktion maximal 5 C-Atome aufweisen in Mengen von 0,1 bis 10 Teilen, bezogen auf die Summe aller Komponenten, vgl. EP-A- 0 691 364.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verbund-Formteil vorgesehen, wobei der Silconkautschuk eine additionsvemetzte Siliconkautschukmischung ist, enthaltend a) 100 Teile mindestens eines alkenylgruppenhaltigen linearen oder verzweigten Organopolysiloxans mit mindestens 2 Alkenylgruppen mit einer Viskosität von 0.01 bis 30.000 Pas, b) mindestens ein Hydrogensiloxan mit mindestens 2 SiH-Funktionen pro Molekül in einer Menge, so daß das molare Verhältnis der SiH-Gruppe zu der Gesamtmege an Si-gebundenen Alkenylgruppen mindestens 1 ,5 beträgt, c) mindestens einen Pt- oder Rh-Katalysator und gegebenenfalls einen
Inhibitor, d) 0.1 bis 10 Teile mindestens eines Alkoxysilans mit mindestens einer Epoxygruppe und/oder Alkoxysiloxans mit mindestens einer Epoxygruppe, und gegebenenfalls, e) 0 bis 200, vorzugsweise 5 bis 200 Teile mindestens eines, gegebenenfalls oberflächlich modifizierten Füllstoffs und gegebenenfalls, f) weitere Hilfsstoffe, wie Phenylsiliconöle für selbstschmierende Mischungen oder Farbpasten, wie 10 bis 70 Gew.-% Pigmente enthaltende Siliconöle sowie g) gegebenenfalls ein Peroxid.
Füllstoffe (e) sind vorzugsweise verstärkende Füllstoffe, wie pyrogene oder gefällte Kieselsäure mit BET-Oberflächen zwischen 50 und 400 m2/g, die auch oberflächlich behandelt sein können, in Mengen von vorzugsweise 10 bis 50 Teilen, und/oder Extender-Füllstoffe, wie Quarzmehl, Diatomenerden. Die Oberflächenbehandlung der Füllstoffe kann auch in situ durch den Zusatz von Silazanen, wie Hexamethylsilazan und/oder Divinyltetramethyldisilazan sowie Vinylalkoxysilanen, wie Vinyltrimethoxysilan und Wasser oder anderen gängigen Füllstoffbehandlungsmitteln, wie Alkoxysilanen oder Siloxandiolen erfolgen.
Die Mischung kann weitere Hilfsstoffe (f), wie Phenylsilicone, die selbstschmierende Vulkanisate liefern, wie Copolymere aus Dimethylsiloxy- und Diphenylsiloxy- oder Methylphenylsiloxygruppen sowie Polysiloxane mit Methylphenylsiloxygruppen mit einer Viskosität von vorzugsweise 0,1 bis 10 Pas oder Farbpasten enthalten. Die Menge an Hilfsstoffen beträgt vorzugsweise 0 bis 10, vorzugsweise 0,05 bis 10 Gew.-Teile.
Die Siliconkautschukmischung kann zusätzlich mindestens ein Peroxid (g) in Mengen von 0.1 bis 2 Teilen, bezogen auf die Gesamtmischung, enthalten. Als Peroxide (g) sind Aroylperoxide bevorzugt. Die Menge an Peroxid beträgt vorzugsweise 0 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0, 1 bis 0.5 Gew.-%.) Die Verbund-Formteile sind Dicht-und/oder Dämpfungselemente und Bereiche zur
Verbesserung der Rutschfestigkeit, wie Griffmulden.
Die Verbund-Formteile aus Polyphenylensulfid und einem Silikonelastomer werden vorzugsweise in einem Einstufenverfahren durch Einlegetechnik oder in einem Mehrkomponentenspritzgußverfahren bzw. durch Coextrusion, Gießen, Kalandrieren o.a. hergestellt.
Durch den Einsatz der oben angegebenen Silikonelastomere können die Dicht- oder Dämpfungselemente direkt an Formteile aus Polyphenylensulfid angeformt werden, ohne daß weitere Montageschritte erforderlich werden. Durch den Wegfall der bisher benötigten Verarbeitungsschritte zur Montage von Funktionselementen ist eine erhebliche Kosteneinsparung bei der Produktion der erfindungsgemäßen Verbund- Formteile und bei deren Montage zu erzielen.
Anwendungsfelder für die erfindungsgemäßen Verbund-Formteile sind beispielsweise Gehäuse im Automobilbau wie Resonatoren, Ventildeckel, Ventilkolben, Luftmassenmesser oder Sanitärteile.
Als technische Polymere sind neben Polyarylensulfid auch Polyphenylensulfon oder Polyphenylensulfoxid im Sinne der Erfindung geeignet.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert. Die Haftfestigkeit wird entweder qualitativ am Formteil oder quantitativ über die Abschälkraft gemäß DIN 53 289 bestimmt.
Beispiele
Beispiel 1
Es wurde eine Platte aus Polyphenylensulfid Fortron® 1140 L4 in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LIM 9070 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 15 min gepresst. Man findet eine schlechte Adhäsionshaftung. Beispiel 1a
Es wurde eine Platte aus Polyphenylensulfid Fortron® 4332 L6 in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LIM 9070 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 15 min gepresst. Man findet eine schlechte Adhäsionshaftung.
Beispiel 2
Es wurde eine Platte aus Polyphenylensulfid Fortron® 1140 L4 in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LSR 2040 + 2 % VP AI 3662 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 15 min gepresst. Man findet Kohäsionshaftung.
Beispiel 2a
Es wurde eine Platte aus Polyphenylensulfid Fortron® 4332 L6 in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LSR 2040 + 2 % VP AI 3662 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 15 min gepresst. Man findet Kohäsionshaftung.
Beispiel 3
Es wurden Platten (2 Probekörper) aus Polyphenylensulfid Fortron® 1140 L4 auf 150 °C vorgeheizt und in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LIM 9070 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 10 min gepresst. Man findet gemäß DIN 53 289 eine Abschälkraft von 1 ,7 N/mm.
Beispiel 3a Es wurden Platten (2 Probekörper) aus Polyphenylensulfid Fortron® 4332 L6 auf
150 °C vorgeheizt und in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung
LIM 9070 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine
Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 10 min gepresst. Man findet gemäß DIN 53 289 eine Abschälkraft von 2,2 N/mm.
Beispiel 4
Es wurden Platten (2 Probekörper) aus Polyphenylensulfid Fortron® 1140 L4 in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LSR 2040 + 2 % VP AI 3662 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 10 min gepresst. Man findet gemäß DIN 53 289 eine Abschälkraft von 4,3 N/mm.
Beispiel 4a
Es wurden Platten (2 Probekörper) aus Polyphenylensulfid Fortron® 4332 L6 in einem Werkzeug vorgelegt. Die Siliconkautschukmischung LSR 2040 + 2 % VP AI 3662 wurde auf die Platte aufgetragen. Dann wurde das Werkzeug auf eine Temperatur von 175 °C aufgeheizt und in einer Presse das Gehäuse 10 min gepresst. Man findet gemäß DIN 53 289 eine Abschälkraft von 3,3 N/mm.
Auf einer Spritzgussmaschine mit einem Drehtellerwerkzeug, wobei im ersten Schritt ein Polyphenylenformteil hergestellt und im zweiten Schritt parallel mit der Herstellung eines weiteren Polyphenylenformteils eine Silikondichtung auf dem ersten Formteil angespritzt werden kann, wurden die Verbund-Formteile aus den folgenden Beispielen hergestellt (Werkzeugtemperatur 150 °C).
Beispiel 5
Als Polyphenylensulfid wurde Fortron® 1140 L4 und als Silikonkautschuk wurde LIM 9070 verwendet. Man findet Kohäsionshaftung.
Beispiel 6 Als Polyphenylensulfid wurde Fortron® 1140 L4 und als Silikonkautschuk wurde LSR
2040 + 2 % VP AI 3662 verwendet. Man findet Kohäsionshaftung.

Claims

Patentansprüche
1. Verbund-Formteil enthaltend mindestens ein Polyarylensulfid und mindestens einen ein- oder mehrkomponentigen Siliconkautschuk.
2. Verbund-Formteil nach Anspruch 1 , wobei Polyarylensulfid Polyphenylensulfid ist.
3. Verbund-Formteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Silconkautschuk eine additionsvernetzte Siliconkautschukmischung ist, enthaltend a) 100 Teile mindestens eines alkenylgruppenhaltigen linearen oder verzweigten Organopolysiloxans mit mindestens 2 Alkenylgruppen mit einer Viskosität von 0.01 bis 30.000 Pas, b) mindestens ein Hydrogensiloxan mit mindestens 2 SiH-Funktionen pro Molekül in einer Menge, so daß das molare Verhältnis der SiH-Gruppe zu der Gesamtmege an Si-gebundenen Alkenylgruppen mindestens 1 ,5 beträgt, c) mindestens einen Pt- oder Rh-Katalysator und gegebenenfalls einen Inhibitor, d) 0.1 bis 10 Teile mindestens eines Alkoxysilans mit mindestens einer Epoxygruppe und/oder Alkoxysiloxans mit mindestens einer Epoxygruppe, und gegebenenfalls, e) 0 bis 200, vorzugsweise 5 bis 200 Teile mindestens eines, gegebenenfalls oberflächlich modifizierten Füllstoffs und gegebenenfalls, f) weitere Hilfsstoffe, wie Phenylsiliconöle für selbstschmierende Mischungen oder Farbpasten, wie 10 bis 70 Gew.-% Pigmente enthaltende Siliconöle sowie g) gegebenenfalls ein Peroxid.
4. Verbund-Formteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Silconkautschuk eine additionsvernetzte Siliconkautschukmischung ist, enthaltend a) 100 Teile mindestens eines alkenylgruppenhaltigen linearen oder verzweigten Organopolysiloxans mit mindestens 2 Alkenylgruppen mit einer Viskosität von 0.01 bis 30.000 Pas, b) mindestens ein Hydrogensiloxan mit mindestens 2 SiH-Funktionen pro
Molekül in einer Menge, so daß das molare Verhältnis der SiH-Gruppe zu der Gesamtmege an Si-gebundenen Alkenylgruppen mindestens 1 ,5 beträgt, c) mindestens einen Pt- oder Rh-Katalysator und gegebenenfalls einen Inhibitor, d) 0.1 bis 10 Teile mindestens eines Alkoxysilans mit mindestens einer Epoxygruppe und/oder Alkoxysiloxans mit mindestens einer Epoxygruppe, und gegebenenfalls, e) 0 bis 200, vorzugsweise 5 bis 200 Teile mindestens eines, gegebenenfalls oberflächlich modifizierten Füllstoffs und gegebenenfalls, f) weitere Hilfsstoffe, wie Phenylsiliconöle für selbstschmierende Mischungen oder Farbpasten, wie 10 bis 70 Gew.-% Pigmente enthaltende Siliconöle sowie g) gegebenenfalls ein Peroxid.
5. Verfahren zum Herstellen eines Verbund-Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anformung in einem Einstufenverfahren durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstufenverfahren ein Mehrkomponentenspritzgußverfahren ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstufenverfahren ein Coextrusionsverfahren ist.
8. Verwendung eines Verbund-Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Gehäuse, wie Pumpengehäuse oder Resonatoren.
9. Verwendung eines Verbund-Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von rutschfesten Bedienungselementen wie Knöpfen oder Griffmulden.
0. Verwendung eines Verbund-Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur
Herstellung von Kurbelwellenflachdichtungen, Luftmassenmessern,
Wärmetauschern oder im Sanitätbereich.
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