EP1328586A1 - Polymere mit harnstoffgruppen und silylgruppen, deren herstellung und verwendung - Google Patents

Polymere mit harnstoffgruppen und silylgruppen, deren herstellung und verwendung

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Publication number
EP1328586A1
EP1328586A1 EP01978452A EP01978452A EP1328586A1 EP 1328586 A1 EP1328586 A1 EP 1328586A1 EP 01978452 A EP01978452 A EP 01978452A EP 01978452 A EP01978452 A EP 01978452A EP 1328586 A1 EP1328586 A1 EP 1328586A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carbamate
group
groups
polymer
compounds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01978452A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Klein
Wilfried Hübner
Wolfgang Klauck
Hermann Kluth
Thomas Bachon
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.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP1328586A1 publication Critical patent/EP1328586A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G71/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a ureide or urethane link, otherwise, than from isocyanate radicals in the main chain of the macromolecule
    • C08G71/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G71/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a ureide or urethane link, otherwise, than from isocyanate radicals in the main chain of the macromolecule
    • C08G71/02—Polyureas
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249982—With component specified as adhesive or bonding agent
    • Y10T428/249985—Composition of adhesive or bonding component specified

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of compounds having at least one urea group and at least one silyl group, in which a compound having at least one amino group is reacted with a carbamate, either the compound having at least one amino group or the carbamate having a silyl group, according to this Processed compounds, their use, and surface coating agents, foams and adhesives containing such compounds.
  • Organic compounds in particular polymers, which carry both a silyl group and a urea group are used in many branches of industry, for example in coating or adhesive technology.
  • the advantages of such compounds, in particular of such polymers lie in particular in their ability to develop a binding effect both to hydrophobic and to hydrophilic substrates and to crosslink them with one another in the event of moisture.
  • Adhesives that contain such polymers are able, for example, to permanently bond both hydrophilic and hydrophobic substrates, as well as substrates of different polarities.
  • Chemical Abstracts 123: 171406 (abstract of JP 93-185 595) describes a process for the preparation of polyethers which have both a urea group and an alkoxysilyl group. To prepare such compounds, an amino group-containing polyether is reacted with a silyl compound having an isocyanate group.
  • US Pat. No. 5,886,205 relates to a process for the preparation of isocyanate compounds containing silyl groups, which comprises the thermal decomposition of carbamic acid esters containing silyl groups in the presence of a catalyst.
  • the publication does not describe the reaction of a carbamate with a compound having at least one amino group.
  • US-A 5218133 relates to a process for the preparation of silyl carbamates or silyl isocyanurates in which an aminosilane is reacted with a dialkyl carbonate, diaryl carbonates or a mixture thereof in the presence of a basic catalyst to obtain a silyl organocarbannate.
  • the basic catalyst is then optionally neutralized and the remaining aminosilane is neutralized.
  • a silyl isocyanurate is obtained.
  • the publication does not describe how silyl compounds with urea structural elements can be obtained by reacting carbamates with amino compounds, where either the amino compound or the carbamate or both carry a silyl group.
  • EP-A 1 006 132 relates to paint preparations containing alkoxysilane, which are prepared using 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane polyisocyanates.
  • the publication describes, for example, the implementation of Polyisocyanates, as can be obtained by trimerization of 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, with alkoxysilanes carrying amino groups.
  • the reaction described has the disadvantage that isocyanurates are used, which generally have a proportion of low molecular weight diisocyanates.
  • such low molecular weight isocyanates have a considerable toxic potential.
  • urethane groups also leads to a reduced thermal stability of these compounds, since urethane groups split at about 140-160 ° C. However, this behavior prevents the use of such connections in heat-resistant applications.
  • isocyanurate-containing isocyanurates are difficult to prepare.
  • the trimerization of isocyanates to isocyanurates can only be carried out to a certain degree, which is below a corresponding crosslinking point, because of the increasing risk of crosslinking the batch as the conversion increases.
  • the original for networking The isocyanate used and the isocyanurate containing isocyanate groups obtained as the product must then be separated in complex distillation processes. The distilled isocyanate is returned to the trimerization process after the distillation.
  • the space / time yields in such a process are poor due to the complex separation steps.
  • the object on which the invention is based is achieved by processes for the preparation of compounds having at least one urea group and at least one silyl group, compounds prepared by this process, by polymers which have at least one isocyanurate group and at least one silyl group, by processes for preparing such polymers and by using the the compounds produced according to the invention and the compounds according to the invention dissolved in surface coating agents foams or adhesives.
  • a first object of the present invention is therefore a process for the preparation of compounds having at least one urea group and at least one silyl group, in which a compound having at least one amino group is reacted with a carbamate as the reactant, at least one of the reactants carrying a silyl group.
  • urea group is a structural element of the general formula I
  • radical R 8 is hydrogen and the radical R 9 is hydrogen is a linear or branched alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an optionally substituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms, an alkyl or arylsilyl group.
  • the radical R 9 can also contain one or more substituents such as ester groups, keto groups, amino groups or hydroxyl groups.
  • the radical R 9 is preferably hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, in particular hydrogen.
  • a “silyl group” is understood to mean a compound of the general formula II
  • a compound which carries a silyl group according to the general formula II is used as at least one reaction partner.
  • Suitable compounds are in particular compounds of the general formula
  • R 1 to R 6 , a, b, c, n, m and j have the meaning given above
  • suitable substituents are functional groups such as thioether, mercapto, amino, ester, amido, nitro or ether groups or mixtures of two or more thereof.
  • a “carbamate group” is understood to mean a structural element of the general formula IV
  • radical R 10 is a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl radical with 1 to about 10 C atoms, a saturated or unsaturated cycloalkyl radical with about 6 to about 24 C atoms, or an arlyl radical with 6 to about 24 C atoms stands.
  • compounds of the general formula III in which Z represents an amino group are used as at least one reaction partner.
  • compounds are also referred to as aminosilanes.
  • Suitable aminosilanes are, for example, N- ( ⁇ -methyldimethoxysilylmethyl) amine, N- ( ⁇ -trimethoxysilylmethyl) amine, N- ( ⁇ -diethylmethoxysilylmethyl) amine, N- ( ⁇ -ethyldimethoxysilylmethyl) amine, N- ( ⁇ -methyldiethoxysilylmethyl) amine, N- ( ⁇ -triethoxysilylmethyl) amine, N- ( ⁇ -ethyldiethoxysilylmethyl) amine, N- (ß-
  • Methyldimethoxysilylethyl) amine N- (ß-trimethoxysilylethyl) amine, N- (ß-ethyldimethoxysilylethyl) amine, N- (ß-methyldiethoxysilylethyl) amine, N- (ß-)
  • Triethoxysilylethyl) amine N- (ß-ethyldiethoxysilylethyl) amine, N- ( ⁇ -methyldimethoxysilylpropyl) amine, N- ( ⁇ -trimethoxysilylpropyl) amine, N- ( ⁇ -ethyldimethoxysilylpropyl) amine, N- (methyl) amine, N- ) amine, N- ( ⁇ -triethoxysilylpropyl) amine, N- ( ⁇ - ethyldiethoxysilylpropyl) amine, N- (4-methyldimethoxysilylbutyl) amine, N- (4-trimethoxysilylbutyl) amine, N- (4-triethyl) silylbutyl) N- (4-diethylmethoxysilylbutyl) amine, N- (4-ethyldimethoxysilylbutyl) amine, N- (4
  • Diethylethoxysilylpentyl) amine N- (5-ethyldiethoxysilylpentyl) amine, N- (6-methyldimethoxysilylhexyl) amine, N- (6-trimethoxysilylhexyl) amine, N- (6-ethyldimethoxysilylhexyl) amine, N- (6-methyldiethyl) ) amine, N- (6-triethoxysilylhexyl) amine, N- (6-ethyldiethoxysilylhexyl) amine, N- [ ⁇ -tris- (trimethoxysiloxy) silylpropyl] amine, N- [ ⁇ -tris (trimethoxysiloxy) silylpropyl] amine, N- ( ⁇ -trimethoxysiloxy) silylpropyl] amine, N- ( ⁇ -trimethoxysiloxydimethylsilylpropyl)
  • aminosilanes of the general formula III can be used in which the repeat unit identified by the parameter c for a repeat unit of the general formula V
  • carbamatosilanes of the general formula III where Z in this case represents a carbamate group according to the general formula IV.
  • Carbamatosilanes of the general formula III can be obtained, for example, by reacting an aminosilane with a dialkyl or diaryl carbonate or pyrocarbonate, or a mixture of two or more thereof. Such a reaction is usually carried out in the presence of a basic catalyst. In principle, however, all other processes known to those skilled in the art are also suitable for the preparation of carbamates, provided they are suitable for the preparation of carbamatosilanes, for example the reaction of the aminosilanes with chloroformic acid esters or the reaction of isocyanatosilanes with alcohols.
  • Suitable carbonates are, for example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, diisobutyl carbonate, di-tert-butyl carbonate, diisopentyl carbonate, diisopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethyl 2-butoxyethyl carbonate, bis (2-chloroethyl) carbonate, diphenyl carbonate, bis (o, m-chlorophenyl) carbonate, Bis (o, p-chlorophenyl) carbonate, bis (dichlorophenyl) carbonate, bis (trichlorophenyl) carbonate or bis (o-, m-, p-tolyl) carbonate or mixtures of two or more thereof.
  • carbamatosilanes which have been prepared using dimethyl carbonate, diethyl carbonate or dipropyl carbonate or pyrocarbonate or mixtures of two or more thereof.
  • Suitable dialkyl pyrocarbonates are, for example, dimethyl pyrocarbonate, diethyl pyrocarbonate or ditert-butyl pyrocarbonate.
  • the reaction between the aminosilane and the organic carbonate can take place, for example, using stoichiometric amounts of the reactants. However, it is also possible and often preferred to use an excess of organic carbonate from about 0.05 to about 1 mole per mole of aminosilane. Good results can be achieved, for example, with an excess of carbonate of about 0.1 to about 0.4 moles per mole of aminosilane. With higher molecular weight aminosilanes, for example a molecular weight of more than about 200 or more than about 500 or with aminosilanes with a sterically hindered amino group, it may be necessary to use a higher excess of carbonate.
  • Suitable basic catalysts are, for example, alkali metal alkoxides, as can be obtained by reacting monohydric alcohols with alkali metals.
  • Suitable alkali metals are for example lithium, sodium or potassium
  • suitable monohydric alcohols are for example methanol, ethanol, propanol or butanol.
  • Suitable strong basic In particular, catalysts are sodium methoxide, sodium ethanolate, sodium propanolate, sodium tert-butoxide, potassium methoxide, potassium ethanolate, potassium propanolate or potassium tert-butoxide and the like.
  • the amount of catalyst during the reaction is about 0.01 to about 2% by weight, based on the carbonate and aminosilane used.
  • the reaction between aminosilane and organic carbonate is slightly exothermic.
  • Aminosilane and organic carbonate are usually reacted with one another in the presence of the basic catalyst such that the reaction temperature remains within a range from about 10 to about 120 ° C., for example about 20 to about 80 ° C. or about 25 to about 60 ° C.
  • the constancy of the temperature within this range can be achieved, for example, by conventional cooling methods such as cold water, ice bath, dry ice bath or by controlling the rate of addition of the reactants.
  • the reaction is usually carried out at ambient pressure under a protective gas atmosphere.
  • Suitable neutralizing agents are, for example, inorganic acids such as anhydrous hydrochloric acid, anhydrous phosphoric acid or organic acids such as glacial acetic acid, propionic acid, butyric acid, hexanoic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid and the like.
  • Weak organic acids such as glacial acetic acid or inorganic acids such as anhydrous phosphoric acids, for example superphosphoric acid or polyphosphoric acid or, if present, their anhydrides are preferably used for the neutralization.
  • the use of anhydrides of the corresponding acids is particularly suitable since both catalyst and excess amine are bound.
  • reaction product can be separated off using customary methods known to the person skilled in the art.
  • separation of precipitated salts by filtration for example over silica gel or a suitable filter paper, and subsequent ones is particularly suitable Removal of volatile components through reduced pressure or temperature increase, or both.
  • Particularly suitable carbamatosilanes of the general formula III are, for example, methyl N- ( ⁇ -methyldimethoxysilylmethyl) carbamate, methyl N- ( ⁇ -trimethoxysilylmethyl) carbamate, methyl N- ( ⁇ -ethyldimethoxysilylmethyl) carbamate, methyl-N- ( ⁇ -Methyldiethoxysilylmethyl) carbamate, methyl-N- ( ⁇ -triethoxysilyl-methyl) carbamate, methyl-N- (ß-methyldimethoxysilylethyl) carbamate, methyl-N- (ß-trimethoxysilylethyl) carbamate, methyl-N- (ß-diethylmethoxy-silylethyl ) carbamate, methyl-N- (ß-ethyldimethoxysilylethyl) carbamate, methyl-N- (ß-diethoxysilylethyl) carb
  • a compound which has at least one amino group and a compound which has at least one carbamine group, at least one of the compounds carrying a silyl group are reacted with one another.
  • the abovementioned compounds of the general formula III fulfill the corresponding requirements in the variants shown, ie if Z represents an amino group or Z represents a carbamate group. It is therefore within the scope of the method according to the invention For example, it is possible to prepare compounds which have a urea group and two silyl groups if two compounds of the general formula III are reacted with one another, one of the compounds mentioned having an amino group and one of the compounds mentioned having a carbamate group. However, it is also possible and contemplated within the scope of the present invention that one of the reactants has no silyl group.
  • Suitable reactants have, for example, a structure according to the general formula VI
  • p for a rational number from 1 to about 1000 and R 11 for a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally substituted alkyl radical having 2 to about 44 carbon atoms, a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloalkyl with 6 to about 44 carbon atoms, an optionally substituted aryl with 6 to about 44 carbon atoms, an isocyanurate ring or a polymer with a molecular weight of at least about 150.
  • a compound of the general formula VI in which Z represents an amino group is used as at least one reaction partner in the process according to the invention. If, in the case of a compound of the general formula VI, Z represents an amino group, then at least one further reaction partner according to the general formula III must be present in the reaction mixture, in which Z represents a carbamate group.
  • the radical R 11 can be , for example, a linear or branched, saturated or unsaturated, optionally substituted alkyl group having 1 to about 44 carbon atoms. atoms stand. Suitable alkyl groups have a length of 3 to about 20 carbon atoms, for example. If the alkyl group is unsubstituted, the compounds according to general formula VI are monoalkylamines.
  • Suitable monoalkylamines are, for example, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine and their linear or branched higher homologues with up to about 100 carbon atoms, the position of the amino group being able to be arranged at the end or at any point within the alkyl group.
  • the radical R 11 can likewise stand for a substituted alkyl radical.
  • Suitable substituents are, for example, hydroxyl groups, ester groups, carboxylic acid groups, sulfonic acid groups,
  • R Reesstt FR 11 has two or more substituents Z, ie, p stands for a number of 2 or more.
  • a compound of the general formula VI for example, which has two or more amino groups, can therefore be present as the reactant in the reaction mixture.
  • Suitable compounds of this type are, for example, ethylenediamine, propylenediamine, butylenediamine, hexamethylenediamine, 2,4,4-
  • R 11 can represent a saturated or unsaturated, optionally substituted cycloalkyl radical having 6 to about 24 carbon atoms.
  • a corresponding cycloalkyl radical can carry the substituents already mentioned as substituents.
  • the cycloalkyl radical can have one or more further amino groups.
  • Suitable cycloalkyl compounds are, for example Cyclohexylamine, Dicyclohexylamine, 1, 4-Cyclohexyldiamin, 4,4'-
  • amines in which the radical R 11 is optionally substituted aryl groups having 6 to about 24 carbon atoms can be used as compounds of the general formula VI.
  • Suitable substituents are in particular the substituents already mentioned above.
  • Particularly suitable aryl compounds of the general formula VI are, for example, aniline, 1,4-diaminobenzene, aminotoluene, m- or p-phenylenediamine, diaminobiphenyl, p-methoxyaniline, p-chloroaniline, o-, m- or p-toluidine, 2,4-xylidine , 2,4-, and 2,6-toluenediamine and corresponding mixtures, 4,4'-diphenylenediamine, methylenebis (aniline) including 4,4'-methylenebis (aniline), 2,4'-methylenebis (aniline), 4, 4'-oxybis (aniline), 4,4'-carbonylbis (aniline), 4,4'-sulfonylbis (aniline) or naphthyldiamines or mixtures of two or more of the compounds mentioned.
  • aniline 1,4-diaminobenzene, aminotoluene, m- or
  • amines in which the radical R11 is optionally substituted isocyanurates can be used as compounds of the general formula VI.
  • Particularly suitable compounds are 1,3,5-trisaminoalkyl, cycloalkyl and aryl isocyanurates. Examples include: 1,3,5-tris (6-aminohexyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (6-aminopropy) isocyanurate, 1,3,5-tris (6-aminoethyl) isocyanurate, 1,3 , 5-tris (3-aminophenyl) isocyanurate and 1, 3,5-tris (4-methyl-3-aminophenyl) isocyanurate. Mixtures of two or more of the compounds mentioned can also be used.
  • compounds of the general formula VI are used in which R 11 represents one of the radicals mentioned above, but which have at least one carbamate group as functional group Z.
  • Such compounds can be obtained by reacting the above-mentioned amino compounds with organic carbonates or pyrocarbonates, as already described in the context of this text.
  • compounds which have only one carbmate group are suitable.
  • compounds which have two or more carbamate groups can also be used in the process according to the invention. If a compound having one or more carbamate groups is used as a compound of the general formula VI in the context of the present invention, then at least one compound of the general formula III in which Z represents an amino group must be present as a further reaction partner in the process according to the invention.
  • compounds of the general formula VI which have both an amino group and a carbamate group.
  • Such compounds can be obtained, for example, by reacting compounds of the type described above with more than one amino compound with organic carbonates in a corresponding stoichiometric ratio, for example in a molar ratio of 1: 1 or less.
  • radical R 11 in the formula VI is a polymer.
  • a polymer selected from the group consisting of polyacrylates, polymethacrylates, polystyrenes, polyesters, polyethers, polyamides, polyurethanes, polycarbonates, polylactones, polyethyleneimine, polyureas, polyolefins and polyoxazolidones is used as the polymer.
  • a “polymer” is understood to mean a compound which has a molecular weight of at least about 150, but preferably an overlying molecular weight, for example at least about 500, 800 or at least about 1,000.
  • the polymers which can be used in the context of the present invention as compounds of the general formula VI can have, for example, only one functional group Z. However, it is equally possible and preferred within the scope of the present invention if the number of functional groups Z is more than 1, for example at least about 2, 3, 4, 5 or more.
  • the number p in the general formula VI in the context of the present invention stands for a rational number between 1 and about 1,000.
  • the number p of functional groups Z in a polymer of the general formula VI can then assume a value deviating from an integer if the number of functional groups Z is taken as the average value in a mixture of molecules of the general formula VI, the number of functional groups per molecule, as often found in polymer chemistry, fluctuates. Such fluctuations can arise, for example, due to the functionalization of a polymer in the context of a polymer-analogous reaction.
  • the number p stands for a value of approximately 1.5 to approximately 10, in particular for a value of approximately 1.8 to approximately 5 and particularly preferably for a value of approximately 1.9 to approximately 3 ,
  • a functional group Z can be arranged terminally or laterally to the polymer chain R 11 in the process according to the invention. If the number of functional groups Z> 1, then two or more functional groups on a polymer chain can be arranged exclusively at the end, as well as exclusively at the side or at the end and at the side.
  • Suitable polymeric radicals R 11 in the context of the present invention are, for example, polymers such as can be obtained by polymerizing compounds having at least one olefinically unsaturated double bond.
  • Suitable polymers are, for example, polyacrylates, polymethacrylates, polyvinyl esters, polyvinyl ethers, polyolefins or polystyrenes.
  • the molecular weight (M n ) of polymers suitable as radical R 11 is preferably between approximately 300 and approximately 1,000,000, particularly preferably between approximately 500 and approximately 300,000 and particularly preferably between approximately 1,000 and approximately 30,000.
  • the molecular weight distribution of the polymers as can be determined, for example, by gel permeation chromatography, based on the polystyrene standard, under measurement conditions usually used for polymers, need not be monomodal. If appropriate, a suitable polymer can also have a bimodal or higher-modal distribution.
  • polyacrylate or “polyacrylates” as used in the context of the present text refer below to both polymers or copolymers of acrylic acid and / or their derivatives and to polymers or copolymers of methacrylic acid and / or their derivatives, unless otherwise stated in the text.
  • Polyacrylates can be produced by acrylic acid and / or methacrylic acid and / or derivatives of acrylic acid and / or methacrylic acid, for example their esters with mono- or polyfunctional alcohols, in each case alone or as a mixture of two or more thereof, in a known manner, for example by radical means, ionic or metal catalyzed, polymerized.
  • both homopolymers and copolymers can be used as polyacrylates.
  • suitable copolymers can also contain, for example, styrene, acrylonitrile, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride, vinylidene chloride and / or butadiene.
  • the monomers used in the preparation of the polyacrylates are, in particular, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate or lauryl acrylate and the corresponding esters of methacrylic acid in question. If necessary, small amounts of acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide or methacrylamide can be added as further monomers during the polymerization.
  • acrylates and / or methacrylates with one or more functional groups can be present in the polymerization.
  • examples include maleic acid, itaconic acid, butanediol diacrylate, hexanediol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate,
  • suitable functionalized monomers having amino groups are suitable, for example, which are copolymerized into the monomers forming the radical R 11 as part of a copolymerization.
  • suitable functionalized monomers having amino groups are suitable, for example, which are copolymerized into the monomers forming the radical R 11 as part of a copolymerization.
  • Monomers suitable for introducing amino groups into the polymers are, for example, 2-aminoethyl acrylamide, 2-aminoethyl methacrylamide, 3-aminopropylacrylamide, 3-aminopropyl methacrylamide and allylamine.
  • Such amino groups as polymers bearing functional groups Z can then be converted in a polymer-analogous reaction into compounds of the general formula VI which carry a carbamate group as functional groups Z.
  • a corresponding polymer-analogous reaction for example with organic carbonates, can be carried out according to the scheme already described above.
  • polyester can be used as polymeric radicals R 11 in the context of the present invention.
  • Suitable polyesters can be obtained in a manner known to the person skilled in the art by polycondensation of acid and alcohol components, in particular by polycondensation of a polycarboxylic acid or a mixture of two or more polycarboxylic acids and a polyol or a mixture of two or more polyols.
  • polycarboxylic acids suitable for the preparation of the polyester which can be used as R 11 can be based on an aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic base body and, if appropriate, in addition to the at least two carboxylic acid groups, one or more substituents which are non-reactive in the context of polycondensation, for example halogen atoms or olefinically unsaturated double bonds.
  • substituents which are non-reactive in the context of polycondensation for example halogen atoms or olefinically unsaturated double bonds.
  • their acid anhydrides (if any) or their esters with C 5 -C 5 -monoalcohols, or mixtures of two or more thereof, can be used for the polycondensation.
  • Suitable polycarboxylic acids are, for example succinic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, glutaric anhydride, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetra- chlorophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acids or trimer fatty acids or Mixtures of two or more of the polycarboxylic acids mentioned. If necessary, minor amounts of monofunctional fatty acids can be present in the reaction mixture.
  • polyols can be used as diols for the preparation of a polyester or polycarbonate which can be used as R 11 in a compound of the general formula VI.
  • these are aliphatic polyols with 2 to 4 OH groups per molecule.
  • the OH groups can be either primary or secondary be bound.
  • Suitable aliphatic polyols include, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 3, 2,3-butanediol, 1,4-butenediol, 1,4-butynediol , Pentanediol-1, 5, and the isomeric pentanediols, pentenediols or pentindiols or mixtures of two or more thereof, hexanediol-1, 6, and the isomeric hexanediols, hexenediols or hexindiols or mixtures of two or more thereof, heptanediol-1, 7 and the isomeric heptane, heptene or heptinediols, octanediol-1, 8 and the is
  • Highly functional alcohols such as glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol or sugar alcohols such as sorbitol or glucose, as well as oligomeric ethers of the substances mentioned with themselves or in a mixture of two or more of the compounds mentioned, for example polyglycerol with a degree of polymerization of about 2, are also suitable to about 4.
  • one or more OH groups can be esterified with monofunctional carboxylic acids having 1 to about 20 C atoms, with the proviso that on average at least two OH groups are retained.
  • the higher-functionality alcohols mentioned can be used in pure form or, if possible, as the technical mixtures obtainable in the course of their synthesis.
  • polyether polyols which are to be used for the production of polyesters suitable as radicals R 11 are preferably obtained by reacting polyols with alkylene oxides.
  • the alkylene oxides preferably have two to about four carbon atoms.
  • the reaction products of ethylene glycol, propylene glycol, the isomeric butanediols or hexanediols, as mentioned above, are suitable. or mixtures of two or more thereof, with ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide or mixtures of two or more thereof.
  • polyether polyols with a molecular weight (M n ) of about 100 to about 3,000, preferably of about 200 to about 2,000, obtainable from the reactions mentioned are particularly suitable.
  • M n molecular weight
  • the polyether polyols mentioned can be reacted with the abovementioned polycarboxylic acids in a polycondensation reaction to give the polyesters which can be used as radicals R 11 .
  • the radicals R 11 can be functionalized with corresponding functional groups Z in a conventional manner known to the person skilled in the art.
  • Polyesters which have a carboxylic acid group as end groups are particularly suitable for functionalization. Such polyesters can, for example, be reacted with polyamines in a polymer-analogous reaction so that the polyester has amino end groups.
  • Such amino groups as polyesters bearing functional groups Z can then be converted in a polymer-analogous reaction into compounds of the general formula VI which carry a carbamate group as functional groups Z.
  • a corresponding polymer-analogous reaction for example with organic carbonates, can be carried out according to the scheme already described above.
  • Polyether polyols are also suitable as R 11 radicals. Suitable polyether polyols are usually obtained by reacting a starter compound having at least two reactive hydrogen atoms with alkylene or arylene oxides, for example Ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran or epichlorohydrin or mixtures of two or more thereof.
  • a starter compound having at least two reactive hydrogen atoms with alkylene or arylene oxides, for example Ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran or epichlorohydrin or mixtures of two or more thereof.
  • Suitable starting compounds are, for example, water, ethylene glycol, propylene glycol-1, 2 or -1, 3, butylene glycol-1,4, or -1, 3, hexanediol-1,6, octanediol-1, 8, neopentylglycol, 1, 4-hydroxymethylcyclohexane , 2-methyl-1, 3-propanediol, glycerol, trimethylolpropane, hexanetriol-1, 2,6, butanetriol-1, 2,4, trimethylolethane, pentaerythritol, mannitol, sorbitol, methylglycosides, sugar, phenol, isononylphenol, resorcinol, hydroquinone , 1, 2,2- or 1, 1, 2-tris (hydroxyphenyl) ethane, ammonia, methylamine, ethylenediamine, tetra- or hexamethyleneamine, triethanolamine, aniline, pheny
  • R 11 radicals are also suitable for use as R 11 radicals.
  • polyether polyols which have been modified by vinyl polymers.
  • Such products are available, for example, in which styrene or acrylonitrile or a mixture thereof is polymerized in the presence of polyethers.
  • polyether polyols are functionalized in a manner known to the person skilled in the art.
  • conventional polyether polyols can be converted into the corresponding polyether amines by reaction of the terminal OH groups with ammonia or primary amines by processes known from the literature.
  • Corresponding polyether polyols are commercially available, for example, under the trade name JEFFAMIN® in different compositions. Examples include the Jeffamin types D 230, D 400 and D 2000 based on difunctional polypropylene glycols, types T 403, T 3000 and T 5000 based on trifunctional polypropylene glycols, types ED 600, ED 900, ED 2001 and ED 6000 based on difunctional polyethylene glycols and the types M 300, M 600, M 1000 and M 2070 based on monofunctional polypropylene glycols. Suitable polyethers containing amino groups can be converted in the course of a polymer-analogous functionalization to polymers which have a carbamate group as functional group Z.
  • Polyacetals are also suitable as R 11 radicals.
  • Polyacetals are understood to mean compounds as can be obtained by reacting glycols, for example diethylene glycol or hexanediol, with formaldehyde.
  • Polyacetals which can be used in the context of the invention can also be obtained by the polymerization of cyclic acetals.
  • functionalization of the polyacetals with functional groups Z what has already been said in the context of the description of the polyester applies.
  • polycarbonates are also suitable as radicals R 11 .
  • Polycarbonates can, for example, by the reaction of the above-mentioned polyols, in particular diols such as propylene glycol, 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol, diethylene glycol, triethylene glycol or tetraethylene glycol or mixtures of two or more thereof, with diaryl carbonates, for example diphenyl carbonate or phosgene, be preserved.
  • diols such as propylene glycol, 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol
  • diethylene glycol triethylene glycol or tetraethylene glycol or mixtures of two or more thereof
  • diaryl carbonates for example diphenyl carbonate or phosgene
  • Suitable polylactones are preferably those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2 ) z -COOH, where z is a number from 1 to about 20. Examples are ⁇ -caprolactone, ß-propiolactone, ⁇ -butyrolactone or methyl- ⁇ -caprolactone or mixtures of two or more thereof.
  • functional groups Z what has already been said in the description of the polyesters applies.
  • Polyethyleneimines are also suitable as polymeric radical R 11 .
  • Suitable polyethyleneimines can be obtained by polymerizing ethyleneimine and have a molecular weight of about 300 to about 100,000.
  • Polyamides are also suitable as polymeric radical R 11 in the context of the present invention.
  • Suitable polyamides can be, for example Produce implementation of the above dicarboxylic acids with appropriate diamines.
  • Suitable diamines are, for example, those which have a molecular weight of about 32 to about 200 g / mol and have at least two primary, 2 secondary or one primary and one secondary amino groups.
  • Examples include diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminohexane, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophorone diamine, IPDA), 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 1,4-diaminocyclohexane , Aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or, optionally in small amounts, diamines such as the diethylenetriamine or 1, 8-diamino-4-aminomethyloctane. Synthesis from lactams such as ⁇ -caprolactam or aminocarboxylic acids such as 11-aminoundecanoic acid is also possible.
  • lactams such as ⁇ -caprolactam
  • aminocarboxylic acids such as 11-aminoundecanoic acid
  • the molecular weights of the compounds of the general formula VI which can be used in the process according to the invention are preferably in a range from about 300 to about 1,000,000. If a polymer is to be used as the compound of the general formula VI, a polymer having a molecular weight of about 500 to about 300,000, in particular about 1,000 to about 30,000, is preferably used.
  • a polyester is used as the compound of the general formula VI, it preferably has a molecular weight of about 300 to about 100,000, for example about 500 to about 50,000 or about 1,000 to about 30,000.
  • a polyether is used as the polymer of the general formula VI, it preferably has a molecular weight of about 300 to about 100,000, in particular about 500 to about 50,000 or about 1,000 to about 30,000, for example about 3,000 to about 20,000 or about 4,000 to about 8,000 or about 12,000.
  • Suitable molecular weights for polycarbonates, polylactones, polyethyleneimines or polyamides which can be used as polymers of the general formula VI in the context of the present invention are preferably from about 300 to about 50,000, in particular from about 1,000 to about 30,000.
  • the compounds of the general formula VI can also have one or more silyl groups of the general formula II as functional groups in addition to the functional groups Z.
  • a compound having at least one amino group is reacted with a carbamate in the context of the present invention, at least one of the reactants carrying a silyl group. It is therefore possible and envisaged within the scope of the present invention that, for example, two compounds of the general formula III, one of which carries an amino group and the other carries a carbamate group, are reacted with one another. It is also provided according to the invention that, for example, a compound of the general formula III is reacted with a compound of the general formula VI or two compounds of the general formula VI if one of the reactants has an amino group and the other reactant has a carbamate group.
  • the reaction according to the process of the invention takes place in the presence of a catalyst.
  • Suitable catalysts are, for example, compounds of the general formula VII
  • M (OR 12 ), (VII) where M is a metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, magnesium or zirconium and R 12 is identical or different linear or branched hydrocarbon radicals having 1 to 8 carbon atoms and x is 2, 3 or 4.
  • Suitable catalysts are, for example, aluminum alkoxides, titanium alkoxides, magnesium alkoxides and zirconium alkoxides.
  • Tin compounds in particular organotin carboxylates such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin bis (2-ethylhexanorate) or other organotin compounds such as dibutyltin oxide, dibutyltin dimethoxide, dibutyltin dibromide, butyldidylchloride, dibutyltin chloride, dibutyltin chloride, dibutyltin chloride,
  • Dimethyltin dibromide, dimethyltin dichloride, diphenyltin dichloride or tin octoate are preferred.
  • dibutyltin dilaurate, dibutyltin oxide and dibutyltin diacetate are preferred.
  • catalysts are compounds which have at least one of the metals selected from the group consisting of antimony, iron, cobalt, nickel, copper, chromium, manganese, molybdenum, tungsten or lead.
  • the oxides, halides, carboxylates, phosphates or organometallic compounds of the metals mentioned are particularly suitable.
  • iron acetate, iron benzoate, iron naphthenates are particularly suitable;
  • the amount of catalyst used in the process according to the invention is in a range from about 0.01 to about 0.5% by weight, in particular from 0.05 to about 0.2% by weight, based on the total amount of carbamate.
  • the process according to the invention is preferably carried out at a pH of about 2 to about 12, in particular about 5 to about 9, for example about 5.5 to about 8.5.
  • Suitable organic solvents have a boiling point of at least about 100 ° C., but preferably a boiling point above that.
  • Suitable solvents are, for example, dioctyl phthalate, didecyl phthalate, didodecyl phthalate or other homologous esters of polybasic carboxylic acids.
  • Phosphoric acid esters for example chlorinated phosphoric acid esters, are also suitable.
  • Dibenzyltoluene, triphenylmethane, phenylnaphthalene, biphenyl, diethylbiphenyl or ethylbiphenyl are also suitable.
  • all solvents with a sufficiently high boiling point can be used, provided they are inert to the reactants.
  • the solvent used is a solvent which is used in a later formulation using the compounds according to the invention, for example as a plasticizer, and can therefore remain in the prepolymer.
  • the reaction is preferably carried out at a temperature of about 50 to about 300, in particular about 50 to about 250 ° C. Suitable reaction temperatures are in particular in a range from about 80 to about 220 or to about 190 ° C.
  • the reaction time is about 0.1 to about 10 hours.
  • the reaction conditions are chosen so that the reaction time is about 0.5 to about 1.5 hours.
  • the progress of the reaction can be recognized, for example, by monitoring the amine number in the reaction mixture.
  • the reaction is preferably continued until the amine number has dropped to a value of about 5 or less, for example to a value of 1 or less, in particular to a value of 0.5 or less.
  • the reaction mixture Upon completion of the reaction, i.e. after reaching the desired amine number, the reaction mixture is cooled. Depending on the desired reaction procedure, the pressure can be reduced, for example, during cooling, so that optionally volatile constituents such as low molecular weight alcohols or an optionally used solvent are removed in vacuo.
  • the above-mentioned reactants can be used in different molar ratios in the process according to the invention.
  • any ratios of amino groups to carbamate groups can be used.
  • the ratio of amino groups to carbamate groups is selected so that it is at most about 1: 1. This ensures that essentially every amino group reacts with a carbamate group.
  • a further embodiment of the present invention relates to a reaction procedure in which the reactant carrying the carbamate groups has at least two carbamate groups.
  • the present invention provides as a further embodiment that the ratio of carbamate groups to amino groups is 1 or less than 1, for example about 0.1 to about 0.99 or about 0.3 to about 0.9 or about 0 , 4 to about 0.8.
  • any reaction partner carrying at least two carbamate groups is suitable as the reaction partner which has at least two carbamate groups of the general formula VI.
  • Suitable compounds can be prepared in the manner already described, for example, starting from the compounds which have already been described and carry at least two amino groups.
  • a polymer is used as the reactant having at least two carbamate groups.
  • Suitable polymers having at least two carbamate groups can be prepared in the manner already described from the polymers having at least two amino groups already described above.
  • a polymer which has at least one ether group is used as the polymer having at least two carbamate groups.
  • a polyether or a polyamide or a polyurea or a mixture of two or more thereof is used as the polymer carrying at least two carbamate groups.
  • a compound having an amino group or a compound having two or more amino groups can be used as reactant for the compound having at least two carbamate groups or the mixture of two or more such compounds. In a preferred embodiment, however, a compound is used which has only one amino group.
  • the reactant carrying the amino group or the amino groups has one or more silyl groups.
  • a polymer having at least two carbamate groups or a mixture of two or more such polymers and an aminosilane or a mixture of two or more aminosilanes are used as reactants. If the reaction according to the invention is carried out between a compound having at least two carbamate groups or a mixture of two or more thereof and a compound having one or more amino groups such that the ratio of amino groups to carbamate groups is ⁇ 1, the process according to the invention is preferably carried out in the presence carried out a trimerization catalyst. In the reaction according to the process of the invention, isocyanurate groups are formed in the presence of a trimerization catalyst.
  • the reaction according to the invention can, for example, be carried out in the context of the present invention until the reaction mixture no longer has any carbamate groups.
  • the implementation is carried out only incompletely.
  • an “incomplete reaction” is understood to mean a reaction in which not all carbamate groups present in the reaction mixture are reacted, ie in which carbamate groups still remain in the reaction product.
  • This variant of the process according to the invention is suitable in principle for all combinations of reactants in which at least one reactant carries at least one carbamate group, but this variant is particularly advantageous if one of the reactants has at least two carbamate groups.
  • the present invention therefore also relates to a polymer which has at least one urea group, at least one alkoxysilyl group and at least one carbamate group.
  • a polymer which has at least one urea group, at least one alkoxysilyl group and at least one carbamate group.
  • such a polymer can, for example, also have one or more isocyanurate groups.
  • the reaction can easily be terminated by methods known to those skilled in the art, such as adding a catalyst poison or lowering the temperature.
  • the remaining carbamate groups have the effect that the reaction product has a lower viscosity than the fully converted product and thus simplifies use as a binder for adhesives and sealants.
  • the remaining carbamate groups can also be used to formulate heat-activated adhesives and sealants, since the carbamate groups can split into isocyanate at temperatures above 150 ° C and can further crosslink via trimerization or allophanate formation.
  • Trimerization catalysts are known to the person skilled in the art from the relevant literature, e.g. Laas et al., J. Prakt. Chem. 336 (1994), pages 192 to 196 and various patent publications such as US 5218133 (Union Carbide), US 4412073 (Rhone-Poulenc), US 5260436 (Iowa), US 5837796 (Bayer) and US 4124545 (Bayer).
  • Suitable trimerization catalysts are, for example, the catalysts already described above in the course of the reaction of carbamate groups and amino groups. Are also suitable as
  • Trimerization catalysts the alkali metal salts of organic acids or alkali metal salts of phosphoric acid and amines that do not react with the carbamate groups.
  • alkali metal salts of organic acids include the sodium, potassium, lithium or cesium salts of acetic acid, propionic acid, butyric acid, hexanoic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid and the like.
  • alkali metal salts of phosphoric acid include, for example, alkali orthophosphates such as trisodium orthophosphate, tripotassium orthophosphate or dialkali orthophosphates such as disodium orthophosphate or dipotassium orthophosphate.
  • Amines suitable as trimerization catalysts are, for example, tertiary amines such as N, N-dimethyldodecylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2.] Octane (DABCO). Mixtures of two or more of the compounds mentioned are also suitable.
  • the process according to the invention can be used to produce polymers which, in contrast to polymers with isocyanurate structures, each have only one isocyanurate group and three urea groups and three silyl groups, or, if the ratio of carbamate groups to amino groups is selected appropriately, several triisocyanurate groups and a corresponding number of urea groups and silyl groups exhibit.
  • polymers which have more than one isocyanurate group there is no further structural element between two isocyanurate groups which can be obtained by reacting isocyanate groups with a compound which is reactive toward isocyanates.
  • the present invention therefore also relates to the fact that at least one isocyanurate structural element and at least one alkoxysilyl group have, where, provided that the polymer has more than one isocyanurate structural element, there is no structural element between at least two isocyanurate structural elements in polymers that by reaction of an isocyanate group can arise with a functional group reactive towards isocyanate groups or the structure lying between two isocyanurate groups has a molecular weight of at least 300.
  • a “structure lying between two isocyanurate groups” is understood to mean a chain of covalently bonded atoms.
  • the polymers according to the invention provide that they either have only one isocyanurate structural element, at least one urine group and at least one alkoxysilyl group or more as an isocyanurate structural element, at least one urea group and at least one alkoxysilyl group. If a polymer according to the invention has more than one isocyanurate structural element, then various requirements apply to a polymer according to the invention.
  • Such polymers according to the invention can be obtained, for example, if compounds of at least two carbamate groups are used as compounds of the general formula VI which have no structural elements in the radical R 11 which can result from the reaction of an isocyanate group with a compound which is reactive toward isocyanates. Essentially all of the polymers already mentioned are suitable
  • molecular weight refers to the molecular weight with respect to a polystyrene standard determined by GPC under conditions customary for the respective polymer.
  • the polymers according to the invention can be prepared by reacting a prepolymer having at least two carbamate groups or a mixture of two or more such prepolymers with an alkoxysilane having at least one amino group, the molar ratio of carbamate group to amino groups being less than 1.
  • the present invention therefore also provides a polymer which can be obtained by reacting a prepolymer containing at least two carbamate groups or a mixture of two or more such prepolymers with an alkoxysilane having at least one amino group, the molar ratio of carbamate groups to amino groups being less than 1.
  • a “prepolymer” is understood to mean a compound of the general formula VI which has at least two functional groups Z, at least two of the functional groups Groups Z represent a carbamate group.
  • a prepolymer according to the present invention has a molecular weight of at least about 150 and at most about 1,000,000, preferably at least about 500 to about 500,000, for example about 1,000 to 50,000.
  • the compounds produced by the process according to the invention and the polymers according to the invention are suitable, for example, for use in surface coating compositions such as lacquers or similar coating systems and for use in adhesives, sealants and foams.
  • the present invention therefore also relates to the use of a compound produced by a process according to the invention or a polymer according to the invention for the production of
  • Another object of the present invention is a
  • surface coating compositions or adhesives according to the invention contain a crosslinking catalyst which catalyzes the crosslinking of the silyl groups, or a mixture of two or more such catalysts.
  • Suitable crosslinking catalysts are, for example, amino compounds such as triethylenediamine, trimethylaminoethylpiperazine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethyliminoisopropylamine or bis (dimethylaminopropyl) -N-isopropanolamine or dimorpholinodiethyl ether.
  • Other suitable catalysts are those based on organic or inorganic heavy metal compounds such as cobalt naphthenate, dibutyltin dilaurate, tin mercaptide, tin dichloride, zirconium tetractate, antimony dioctoate, lead dioctoate, metal, especially iron acetylacetonate.
  • all catalysts known for the acceleration of the silanol condensation can be used.
  • these are organotin, organotitanium, organozirconium or organoaluminium compounds.
  • organotin, organotitanium, organozirconium or organoaluminium compounds examples of such compounds are dibutyltin dilaurate, dibutyltin dimaleate, tin octoate, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate,
  • Dibutyltin alkyl esters such as dibutyltin alkyl maleate or dialkyltin laurate are particularly suitable, in particular dibutyltin bisethyl maleate, dibutyltin bisbutyl maleate, di-butyltin bisoctyl maleate, dibutyltin bisoleyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyldibutyl dibutyl dibutyl dibutyl dibutyldibutyl dibutyl dibutyl dibutyldibuty
  • a crosslinking catalyst can be used, for example, in an amount of 0.01% up to about 2%, preferably 0.05% up to about 0.5%, based on the weight of the silyl groups.
  • a surface coating agent according to the invention or an adhesive according to the invention can also contain further additives.
  • Suitable additives are, for example, tackifiers, plasticizers, rheological additives, antioxidants, UV stabilizers, dyes, pigments, adhesion promoters, drying agents, flame retardants, cell regulations, propellant gases or fillers.
  • reactive silanes are suitable for increasing the storage stability of the compounds according to the invention or of the compositions produced therefrom.
  • Suitable reactive silanes are, for example, tetramethoxysilane, trimethoxymethylsilane or trimethoxyvinylsilane, which are suitable for trapping water. The amount of such compounds should not exceed 3% by weight, based on the total mixture containing the reactive silane or the mixture of two or more reactive silanes.
  • suitable flame retardants are conventional phosphorus-containing compounds, in particular elemental phosphorus, phosphates or phosphonates, for example triethyl phosphate or trichloropropyl phosphate. Such compounds can have plasticizing and viscosity-regulating properties at the same time.
  • Suitable flame retardants are, for example, diphenyl cresyl phosphate, triphenyl phosphate, dimethyl methane phosphonate and the like. Chlorine paraffins can also be used as flame retardants.
  • Halogenated polyester or polyether polyols are likewise suitable, for example commercially available brominated polyether polyol. Such halogenated polyester or polyether polyols can, for example, be incorporated into the polymers according to the invention.
  • compositions which are used to produce foams can contain, for example, cell regulators or blowing agents or both.
  • Silicon-based compounds are usually used as cell regulators.
  • liquid, crosslinkable polybutadiene, silicone oils or paraffin oils are used in particular as cell regulators.
  • commercially available silicone stabilizers are used as stabilizers.
  • a composition which contains a compound according to the invention also contains at least one propellant.
  • Suitable blowing agents are, for example, low-boiling fluorocarbons, hydrocarbons or ethers or mixtures of two or more thereof.
  • CO 2 , N 2 O or N 2 can also be present as blowing agents. Any combination of these gases is possible.
  • propellant gas contents of 5 to 40% by weight, in particular 5 to 20% by weight, based on the overall composition, are preferred.
  • the content of gases that cannot be condensed under the prevailing pressure conditions should be such that the volume based on the empty space of the pressure vessel results in a pressure of approximately 8 to 10 bar, depending on the relevant national regulations for aerosol cans or pressure vessels (if such regulations exist). , Since no CO 2 is released during the crosslinking of the compounds according to the invention, sufficient propellant gas must be available both for the application and for the foaming.
  • hydrocarbon resins are used as tackifiers, in particular C5 or C9 resins or C9 resins modified with C5 resins.
  • Resins based on pure hydrocarbon monomers for example resins such as are obtainable from the polymerization of mixtures of styrene, ⁇ -methylstyrene and vinyltoluene, are also suitable for use as tackifiers.
  • the hydrocarbon resins mentioned can be partially hydrogenated or fully hydrogenated.
  • tackifiers such as balsam resin, such as that obtained from trees, or tall resin, which is produced in paper production.
  • the natural resins can be used in the form mentioned above as tackifiers, but it is also possible to use the resins mentioned after esterification with corresponding polyfunctional alcohols as pentaerythritol esters, glycerol esters, diethylene glycol esters, triethylene glycol esters or methyl esters.
  • the polyterpene resins are also suitable as tackifiers.
  • Terpenes are obtained when resin acids are separated from their natural solvents and can be polymerized to polyterpene resins.
  • the adhesive according to the invention can contain stabilizers or antioxidants as additives. These generally include the phenols, the sterically hindered high molecular weight, polyfunctional phenols, sulfur- and phosphorus-containing phenols or amines. Suitable stabilizers are, for example, hydroquinone, hydroquinone methyl ether, 2,3- (di-tert-butyl) hydroquinone, 1 ) 3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) )benzene; Pentaerythritol tetrakis-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; n-octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; 4,4-methylenebis (2,6-di-tert-butyl-phenol); 4,4-thiobis (6-tert-phenol
  • the surface coating agent according to the invention or the adhesive according to the invention can further contain plasticizers such as benzoate plasticizers, phosphate plasticizers, liquid resin derivatives or vegetable and animal oils. Suitable are, for example, sucrose benzoate, diethylene glycol dibenzoate and / or diethylene glycol benzoate, in which about 50 to about 95% of all hydroxyl groups have been esterified, phosphate plasticizers, for example t-butylphenyldiphenylphosphate, polyethylene glycols and their derivatives, for example diphenyl ether of poly (ethylene glycol), liquid resin for example the methyl ester of hydrogenated resin, vegetable and animal oils, for example glycerol esters of fatty acids and their polymerization products.
  • plasticizers such as benzoate plasticizers, phosphate plasticizers, liquid resin derivatives or vegetable and animal oils.
  • Plasticizers based on phthalic acid are also suitable, especially the alkyl phthalates.
  • the surface coating agent according to the invention or the adhesive according to the invention can furthermore contain dyes such as titanium dioxide, fillers such as gypsum, talc, clay and the like as well as pigments.
  • the additives can be present individually or as a mixture of two or more of the substances mentioned.
  • the amount of additives should not exceed about 20% by weight (based on the total surface coating agent or the total adhesive).
  • amounts of about 0.1 to about 15% by weight are suitable, or about 1 to about 10% by weight in a preferred embodiment of the invention, for example about 2, 3, 4, 5, 7 or 9% by weight.
  • Suitable surface coating agents or adhesives have, for example, the following approximate composition:
  • plasticizer or flame retardant 10 - 25% by weight plasticizer or flame retardant
  • the liquid was mixed with 0.2% dibutyltin diacetonate and stored in a rectangular shape in a layer thickness of 2 mm at 50% RH / 23 ° C. for 1 week until it had completely hardened.
  • the liquid was mixed with 0.2% dibutyltin diacetonate and stored in a rectangular shape in a layer thickness of 2 mm at 50% RH / 23 ° C. for 1 week until it had completely hardened.
  • the cured film (catalyst 0.1% by weight of dibutyltin bis (2,4-pentanedionate)) was somewhat sticky on the surface 24 hours after application.
  • a clear, yellow liquid with a viscosity of 9,000 mPas (Brookfield RVT, spindle 6/20 rpm) was obtained.
  • the cured film (catalyst 0.1% by weight of dibutyltin bis (2,4-pentanedionate)) was soft, elastic and tack-free 24 hours after application.
  • Macromelt TPX22-405 polyamide with terminal amino groups
  • 0.15 g of dibutyltin dilaurate and 4.4 g of N- (trimethoxysilylpropyl) methyl carbamate were stirred into the melt.
  • the mixture was then heated to 180 to 190 ° C. for about 2 hours. After cooling to ⁇ 150 ° C., the mixture was slowly cooled to room temperature under vacuum (approx. 20 mbar).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit mindestens einer Harnstoffgruppe und mindestens einer Silylgruppe, bei dem eine Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe mit einem Carbamat umgesetzt wird, wobei entweder die Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe oder das Carbamat eine Silylgruppe aufweist, gemäß diesem Verfahren hergestellte Verbindungen, deren Verwendung, sowie Oberflächenbeschichtungsmittel Dichtstoffe, Klebstoffe, Montage- und Isolierschäume die solche Verbindungen enthalten.

Description

Polymere mit Harnstoffgruppen und Silylgruppen, deren Herstellung und Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit mindestens einer Harnstoffgruppe und mindestens einer Silylgruppe, bei dem eine Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe mit einem Carbamat umgesetzt wird, wobei entweder die Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe oder das Carbamat eine Silylgruppe aufweist, gemäß diesem Verfahren hergestellte Verbindungen, deren Verwendung, sowie Oberflächenbeschichtungsmittel, Schaumstoffe und Klebstoffe, die solche Verbindungen enthalten.
Organische Verbindungen, insbesondere Polymere, die sowohl eine Silylgruppe als auch eine Harnstoffgruppe tragen, finden in vielen Industriezweigen, beispielsweise in der Beschichtungs- oder Klebstofftechnik, eine Anwendung. Die Vorteile solcher Verbindungen, insbesondere solcher Polymerer, liegen insbesondere in ihrer Eigenschaft, sowohl zu hydrophoben als auch zu hydrophilen Substraten eine Bindungswirkung zu entfalten und bei Feuchtigkeitszutritt auch untereinander zu vernetzen.
Oberflächenbeschichtungsmittel, welche die oben genannten Verbindungen enthalten, weisen sowohl auf hydrophoben als auch auf hydrophilen Oberflächen eine verbesserte Haftung auf. Klebstoffe, die solche Polymere enthalten sind beispielsweise dazu in der Lage, sowohl hydrophile als auch hydrophobe Substrate, sowie Substrate unterschiedlicher Polarität dauerhaft miteinander zu verbinden.
Bislang war die gleichzeitige Einführung von Harnstoffgruppen sowie von Silylgruppen in Polymere, aus unterschiedlichsten Gründen schwierig. Häufig wurden zur Einführung derartiger Gruppen Isocyanatosilane eingesetzt, die aufgrund ihrer Toxizität und ihrer Empfindlichkeit gegenüber Wasser bei den Herstellern derartiger Produkte unbeliebt waren. Darüber hinaus konnten häufig Restmengen an Isocyanatosilanen nicht in ausreichender Größenordnung aus den derart hergestellten Verbindungen entfernt werden, so daß ein Restgehalt an Isocyanaten oft zu einer Deklarationspflicht der Verbindungen selbst oder von daraus hergestellten Produkten geführt hat. Die Deklaration derartiger Inhaltsstoffe verringert jedoch die Akzeptanz der daraus hergestellten Produkte beim Verbraucher.
Das hier am Beispiel des Zusammenspiels von Harnstoffgruppen und Silylgruppen geschilderte Problem betrifft jedoch auch grundsätzlich viele weitere Möglichkeiten, unter Einbeziehung von Isocyanatgruppen erhältliche Strukturelemente in Polymere einzufügen. Oft führt die Anwesenheit von Isocyanaten in Reaktionsgemischen zur Bildung unerwünschter Produkte oder zum Verbleib von isocyanathaltigem Material im Endprodukt durch welche sich die obengenannten Probleme ergeben.
So wird beispielsweise in Chemical Abstracts 123:171406 (Zusammenfassung der JP 93-185 595) ein Verfahren zur Herstellung von Polyethem beschrieben, die sowohl eine Harnstoffgruppe als auch eine Alkoxysilylgruppe aufweisen. Zur Herstellung derartiger Verbindungen wird ein aminogruppenhaltiger Polyether mit einer eine Isocyanatgruppe aufweisenden Silylverbindung umgesetzt.
Die US-A 5,886,205 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von silylgruppenhaltigen Isocyanatverbindungen, das die thermische Zersetzung von silylgruppenhaltigen Carbaminsäureestem in Gegenwart eines Katalysators umfaßt. Die Umsetzung eines Carbamats mit einer mindestens eine Aminogruppe aufweisenden Verbindung wird in der Druckschrift nicht beschrieben.
Die US-A 5218133 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Silylcarbamaten oder Silylisocyanuraten bei dem ein Aminosilan mit einem Dialkylcarbonat, Diarylcarbonaten oder einem Gemisch davon in der Gegenwart eines basischen Katalysators unter Erhalt eines Silylorganocarbannats umgesetzt wird. Anschließend wird der basische Katalysator gegebenenfalls neutralisiert und verbleibendes Aminosilan neutralisiert. Nach der Zugabe eines Zersetzungskatalysators und Erhitzen unter reduziertem Druck erhält man ein Silylisocyanurat. Die Druckschrift beschreibt jedoch nicht, wie sich durch Umsetzung von Carbamaten mit Aminoverbindungen, wobei entweder die Aminoverbindung oder das Carbamat oder beide eine Silylgruppe tragen, Silylverbindungen mit Harnstoffstrukturelementen erhalten lassen.
Die US-A 6,008,396 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Isocyanatoorganosilans, bei dem ein Carbamatoorganosilan in einem inerten flüssigen Medium in ein Isocyanatoorganosilan umgewandelt wird. Die Herstellung von Verbindungen, in die sowohl eine Harnstoffgruppe als auch eine Silylgruppe enthalten wird in der Druckschrift nicht beschrieben.
Die US-A 5,886,205 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Silylgruppen enthaltenden Isocyanats, bei dem ein Silylgruppen enthaltender Carbaminsäureester bei einem pH-Wert von höchstens 8 in der Gegenwart eines Katalysators zersetzt wird. Ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen die sowohl Harnstoffgruppen als auch Silylgruppen enthalten, wird in der Druckschrift nicht beschrieben.
Viele Kombinationen aus unter Einsatz von Isocyanatgruppen erhältlichen Strukturelementen und Silylgruppen sind darüber hinaus bislang nur durch mehrstufige und damit teuere Verfahren zu erzielen. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Polymeren, die sowohl Isocyanuratgruppen als auch Harnstoff- und Silylgruppen aufweisen. Derartige Polymere sind insbesondere im Hinblick auf ihre Vernetzung und damit aufgrund ihrer nach der Vernetzung resultierenden Materialeigenschaften der Oberflächenbeschichtungsmittel und Klebstoffe von großem Interesse.
Die EP-A 1 006 132 betrifft alkoxysilanhaltige Lackzubereitungen, die unter Verwendung von 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan-Polyisocyanaten hergestellt werden. Die Druckschrift beschreibt beispielsweise die Umsetzung von Polyisocyanaten, wie sie durch Trimerisierung von 4,4'- Diisocyanatodicyclohexylmethan erhältlich sind, mit Aminogruppe tragenden Alkoxysilanen. Die beschriebene Umsetzung weist jedoch den Nachteil auf, daß Isocyanurate zum Einsatz kommen, die in der Regel einen Anteil an niedermolekularen Diisocyanaten aufweisen. Derartige niedermolekulare Isocyanate weisen jedoch eine beträchtliches toxisches Potential auf. Darüber hinaus ist die Vernetzung eines unter Verwendung solcher Isocyanurate hergestellten Polymeren nur schwer zu kontrollieren, da sie in der Druckschrift beschriebenen Isocyanurate immer ein komplexes Gemisch von Verbindungen unterschiedlicher Funktionalität darstellen, wobei derartige Gemische immer auch Isocyanurate mit einer höheren Funktionalität als 3 enthalten. Der Einsatz solcher Gemische bringt für den Anwender den Nachteil mit sich, daß die Eigenschaften eines mit Hilfe dieser Triisocyanatotriisocyanurat-Gemische hergestellten Polymeren im Hinblick auf eine geringe Vernetzung schwer einzustellen sind. Ein weiterer Nachteil der dort beschriebenen Verbindungen besteht darüber hinaus darin, daß sich aufgrund der Struktur der eingesetzten Isocyanurate immer in unmittelbarer Nachbarschaft zur Isocyanuratgruppe eine Harnstoffgruppe oder eine Urethangruppe befindet. Diese Konstellation erschwert oder verhindert jedoch in die Herstellung von Bindemitteln mit hoher Flexibilität, da diese direkte Nachbarschaft der genannten funktionellen Gruppen in der Regel zu harten, spröden Bindemitteln führt.
Die Anwesenheit von Urethangruppen führt darüber hinaus zu einer verminderten Wärmestabilität dieser Verbindungen, da Urethangruppen bei etwa 140-160°C spalten. Dieses Verhalten verhindert jedoch den Einsatz solcher Verbindungen in wärmefesten Anwendungen.
Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Verbindungen besteht darin, daß isocyanatgruppenhaltige Isocyanurate nur schwer herzustellen sind. Die Trimerisierung von Isocyanaten zu Isocyanuraten kann wegen der mit zunehmendem Umsatz steigenden Gefahr der Vernetzung des Ansatzes nur bis zu einem bestimmten, unterhalb eines entsprechenden Vernetzungspunktes liegenden Grad durchgeführt werden. Das Ursprünglich zur Vernetzung eingesetzte Isocyanat und das als Produkt erhaltene isocyanatgruppenhaltige Isocyanurat müssen dann in aufwendigen Destillationsprozessen getrennt werden. Das abdestillierte Isocyanat wird nach der Destillation dem Trimerisierungsprozeß wieder zugeführt. Die Raum/Zeit-Ausbeuten bei einem solchen Verfahren sind jedoch aufgrund der aufwendigen Trennschritte schlecht.
Es bestand daher das Bedürfnis nach einem Verfahren, das zu Polymeren führt, die sowohl mindestens eine Harnstoffgruppe als auch eine Silylgruppe, aufweisen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden. Weiterhin bestand ein Bedürfnis nach Polymeren, die Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen und Silylgruppen aufweisen wobei diese Polymere die oben genannten Nachteile nicht mit sich bringen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit mindestens einer Harnstoffgruppe und mindestens einer Silylgruppe, nach diesem Verfahren hergestellten Verbindungen, durch Polymere, die mindestens eine Isocyanuratgruppe und mindestens eine Silylgruppe, durch Verfahren zur Herstellung solcher Polymerer sowie durch Verwendung der durch die erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen und der erfindungsgemäßen Verbindungen in Oberflächenbeschichtungsmitteln Schaumstoffen oder Klebstoffen, gelöst.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit mindestens einer Harnstoffgruppe und mindestens einer Silylgruppe, bei dem als Reaktionspartner eine Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe mit einem Carbamat umgesetzt wird, wobei mindestens einer der Reaktionspartner eine Silylgruppe trägt.
Unter einer „Harnstoffgruppe" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Strukturelement der allgemeinen Formel I
verstanden, worin der Rest R8 für Wasserstoff und der Rest R9 für Wasserstoff eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 24 C-Atomen, eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe mit 6 bis 24 C-Atomen, eine Alkyl- oder Arylsilylgruppe steht. Der Rest R9 kann daneben noch eine oder mehrere Substituenten wie Estergruppen, Ketogruppen, Aminogruppen oder Hydroxylgruppen enthalten. Vorzugsweise steht der Rest R9 für Wasserstoff oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, insbesondere für Wasserstoff.
Unter einer „Silylgruppe" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung der allgemeinen Formel II verstanden,
worin die Reste R1 bis R6 jeweils unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 24 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten Cycloalkylrest mit 4 bis etwa 24 C-Atomen oder einen Arylrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen stehen, n, m und j jeweils für eine ganze Zahl von 0 bis 3 stehen, wobei m + n + j = 3, a für eine ganze Zahl von 0 bis 3, b für eine ganze Zahl von 0 bis 2 und c für eine Zahl von 0 bis 8 steht.
Im Rahmen einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als mindestens ein Reaktionspartner eine Verbindung eingesetzt, die eine Silylgruppe gemäß der allgemeinen Formel II trägt. Geeignete Verbindungen sind insbesondere Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R1 bis R6, a, b, c, n, m und j die oben genannte Bedeutung aufweisen, R7 für einen gegebenenfalls substituierten Alkylenrest mit 1 bis etwa 44 C-Atomen, einen gegebenenfalls substituierten Cycloalkenylrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten Arylenrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen und Z für eine Aminogruppe oder eine Carbamatgruppe steht. Als Substituenten eignen sich beispielsweise funktionelle Gruppen wie Thioether-, Mercapto-, Amino-, Ester-, Amido-, Nitro- oder Ethergruppen oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Unter einer „Carbamatgruppe" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Strukturelement der allgemeinen Formel IV verstanden
worin der Rest R10 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 1 bis etwa 10 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten Cycloalkylrest mit etwa 6 bis etwa 24 C-Atomen, oder einen Arlyrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen steht.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als mindestens ein Reaktionspartner Verbindungen der allgemeinen Formel III eingesetzt, in denen Z für eine Aminogruppe steht. Derartige Verbindungen werden im Rahmen des vorliegenden Textes auch als Aminosilane bezeichnet.
Geeignete Aminosilane sind beispielsweise N-(α-Methyldimethoxysilyl- methyl)amin, N-(α-Trimethoxysilylmethyl)amin, N-(α-Diethylmethoxysilylmethyl)- amin, N-(α-Ethyldimethoxysilylmethyl)amin, N-(α-Methyldiethoxysilylmethyl)amin, N-(α-Triethoxysilylmethyl)amin, N-(α-Ethyldiethoxysilylmethyl)amin, N-(ß-
Methyldimethoxysilylethyl)amin, N-(ß-Trimethoxysilylethyl)amin, N-(ß-Ethyl- dimethoxysilylethyl)amin, N-(ß-Methyldiethoxysilylethyl)amin, N-(ß-
Triethoxysilylethyl)amin, N-(ß-Ethyldiethoxysilylethyl)amin, N-(γ-Methyldimethoxy- silylpropyl)amin, N-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin, N-(γ-Ethyldimethoxysilylpro- pyl)amin, N-(γ-Methyldiethoxysilylpropyl)amin, N-(γ-Triethoxysilylpropyl)amin, N-(γ- Ethyldiethoxysilylpropyl)amin, N-(4-Methyldimethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Tri- methoxysilylbutyl)amin, N-(4-Triethylsilylbutyl)amin, N-(4-Diethylmethoxysilylbu- tyl)amin, N-(4-Ethyldimethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Methyldiethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Triethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Diethylethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Ethyldietho- xysilylbutyl)amin, N-(5-Methyldimethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Trimethoxysilyl- pentyl)amin, N-(5-Triethylsilylpentyl)amin, N-(5-Ethyldimethoxysilylpentyl)amin, N- (5-Methyldiethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Triethoxysilylpentyl)amin, N-(5-
Diethylethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Ethyldiethoxysilylpentyl)amin, N-(6-Methyldi- methoxysilylhexyl)amin, N-(6-Trimethoxysilylhexyl)amin, N-(6-Ethyldimethoxysilyl- hexyl)amin, N-(6-Methyldiethoxysilylhexyl)amin, N-(6-Triethoxysilylhexyl)amin, N- (6-Ethyldiethoxysilylhexyl)amin, N-[γ-tris-(Trimethoxysiloxy)siIylpropyl]amin, N-[γ- tris(Trimethoxysiloxy)silylpropyl]amin, N-(γ-Trimethoxysiloxydimethylsilylpro- pyl)amin, N-(γ-Trimethylsiloxydimethoxysilylpropyl)amin, N-(γ-Triethoxysiloxy- diethylpropyl)amin, N-(γ-Triethoxysiloxydiethoxysilylpropyl)amin, N,N-Butyl-(γ- Trimethoxysilylpropyl)amin, N,N-Butyl-(γ-Triethoxysilylpropyl)amin, N,N-Phenyl-(γ- Trimethoxysilylpropyl)amin, , N,N-Phenyl-(γ-Triethoxysilylpropyl)amin, N,N-Cyclo- hexyl-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin, N,N-Ethyl-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin,
Diethyl-N-(Trimethoxysilylpropyl)aspartat, Diethyl-N-(Triethoxysilylpropyl)aspartat N,N-Ethyl-(γ-Dimethoxymethylsilylpropyl)amin, N,N-Ethyl-(γ-Thmethoxysilylisobu- tyl)-amin, N,N-Bis-(trimethoxypropyl)-amin, N,N-Ethyl-(γ-Trimethoxysilylisobu- tyl)amin, N,N-Ethyl-(α-Thmethoxysilylmethyl)-amin, Dibutyl-N-(trimethoxysilylpro- pyl)aspartat, Dibutyl-N-(Triethoxysilylpropyl)aspartat, N,N-(ß-Aminopropyl)-(γ-Tri- methoxy-silylpropyl)amin, N,N'-Di-(Thmethoxysilylpropyl)ethylendiamin, Tetra- (Trimethoxysilyl-propyl)ethylendiamin und N,N-Ethyl-(ß-Trimethoxysilylethyl)amin oder N-[γ-tris(Trimethylsiloxy)silylpropyl]amin oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Weiterhin können im Rahmen der vorliegenden Erfindung Aminosilane der allgemeinen Formel III eingesetzt werden, in denen die mit dem Parameter c gekennzeichnete Wiederholungseinheit für eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel V
steht, worin c für einen Wert von 1 bis etwa 6 steht.
Ebenfalls als Reaktionspartner im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind Carbamatosilane der allgemeinen Formel III, wobei Z in diesem Fall für eine Carbamatgruppe gemäß der allgemeinen Formel IV steht.
Carbamatosilane der allgemeinen Formel IM lassen sich beispielsweise durch Umsetzung eines Aminosilans mit einem Dialkyl- oder Diarylcarbonat oder - pyrocarbonat , oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon, erhalten. Eine derartige Umsetzung wird üblicherweise in Gegenwart eines basischen Katalysators durchgeführt. Grundsätzlich eignen sich jedoch auch alle anderen, dem Fachmann bekannten Verfahren zur Herstellung von Carbamaten, sofern sie zur Darstellung von Carbamatosilanen geeignet sind, z.B. die Umsetzung der Aminosilane mit Chlorameisensäureestern oder die Umsetzung von Isocyanatosilanen mit Alkoholen. Geeignete Carbonate sind beispielsweise Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Dibutylcarbonat, Diisobutylcarbonat, Ditert-butylcarbonat, Diisopentylcarbonat, Diisopropylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Ethyl-2- butoxyethylcarbonat, Bis(2-Chlorethyl)carbonat, Diphenylcarbonat, Bis(o,m- Chlorphenyl)carbonat, Bis(o,p-Chlorphenyl)carbonat, Bis(Dichlorphenyl)carbonat, Bis(Trichlorphenyl)carbonat oder Bis(o-,m-,p-Tolyl)carbonat oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Carbamatosilane eingesetzt, die unter Verwendung von Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat oder Dipropylcarbonat oder -pyrocarbonat oder Gemischen aus zwei oder mehr davon hergestellt wurden.
Geeignete Dialkylpyrocarbonate sind beispielsweise Dimethylpyrocarbonat, Diethylpyrocarbonat oder Ditert-butylpyrocarbonat. Die Reaktion zwischen dem Aminosilan und dem organischen Carbonat kann beispielsweise unter Einsatz stöchiometrischer Mengen der Reaktanden erfolgen. Es ist jedoch ebenso möglich und häufig bevorzugt, einen Überschuß an organischem Carbonat von etwa 0,05 bis etwa 1 Mol pro Mol Aminosilan einzusetzen. Gute Ergebnisse lassen sich beispielsweise bei einem Carbonatüberschuß von etwa 0,1 bis etwa 0,4 Mol pro Mol Aminosilan erreichen. Bei Aminosilanen mit höherem Molekulargewicht, beispielsweise einem Molekulargewicht von mehr als etwa 200 oder mehr als etwa 500 oder bei Aminosilanen mit sterisch gehinderter Aminogruppe kann es erforderlich sein, einen höheren Überschuß an Carbonat einzusetzen.
Die Reaktion zwischen Aminosilan und Carbonat wird üblicherweise durch einen basischen Katalysator katalysiert. Vorzugsweise wird hierbei ein stark basischer Katalysator eingesetzt. Als basische Katalysatoren eignen sich beispielsweise Alkalimetallalkoxide wie sie sich durch Umsetzung von einwertigen Alkoholen mit Alkalimetallen erhalten lassen. Geeignete Alkalimetalle sind beispielsweise Lithium, Natrium oder Kalium, geeignete einwertige Alkohole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, oder Butanol. Geeignete stark basische Katalysatoren sind insbesondere Natriummethanolat, Natriumethanolat, Natriumpropanolat, Natriumtert-butanolat, Kaliummethanolat, Kaliumethanolat, Kaliumpropanolat oder Kaliumtert-butanolat und dergleichen.
Die Menge an Katalysator während der Umsetzung beträgt etwa 0,01 bis etwa 2 Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Carbonat und Aminosilan.
Die Reaktion zwischen Aminosilan und organischem Carbonat ist leicht exotherm. Üblicherweise werden Aminosilan und organisches Carbonat in der Gegenwart des basischen Katalysators derart miteinander umgesetzt, daß die Reaktionstemperatur innerhalb eines Bereichs von etwa 10 bis etwa 120 °C, beispielsweise etwa 20 bis etwa 80 °C oder etwa 25 bis etwa 60 °C bleibt. Die Konstanz der Temperatur innerhalb dieses Bereichs kann beispielsweise durch übliche Kühlverfahren wie kaltes Wasser, Eisbad, Trockeneisbad oder durch Kontrolle der Zugaberate der Reaktanden erreicht werden. Die Reaktion wird üblicherweise bei Umgebungsdruck unter einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt.
Nach Abschluß der Reaktion werden im Reaktionsgemisch verbliebener Katalysator und überschüssiges Aminosilan durch Zugabe eines Neutralisationsmittels neutralisiert. Geeignete Neutralisationsmittel sind beispielsweise anorganische Säuren wie wasserfreie Salzsäure, wasserfreie Phosphorsäure oder organischen Säuren wie Eisessig, Propionsäure, Buttersäure, Hexansäure, Ölsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Succinsäure und dergleichen. Vorzugsweise werden für die Neutralisation schwache organische Säuren wie Eisessig oder anorganische Säuren wie wasserfreie Phosphorsäuren, beispielsweise Superphosphorsäure oder Polyphosphorsäure oder, sofern vorhanden, deren Anhydride eingesetzt. Besonders geeignet ist die Verwendung von Anhydriden der entsprechenden Säuren, da sowohl Katalysator als auch überschüssiges Amin gebunden werden. Die Abtrennung des Reaktionsprodukts kann mittels üblicher, dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Besonders geeignet ist die Abtrennung von ausgefallenen Salzen durch Filtration, beispielsweise über Kieselgel oder ein geeignetes Filterpapier, und anschließende Entfernung flüchtiger Komponenten durch verminderten Druck oder Temperaturerhöhung oder beides.
Besonders geeignete Carbamatosilane der allgemeinen Formel III sind beispielsweise Methyl-N-(α-Methyldimethoxysilylmethyl)carbamat, Methyl-N-(α-Trimethoxy- silylmethyl)carbamat, Methyl-N-(α-Ethyldimethoxysilylmethyl)carbamat, Methyl-N- (α-Methyldiethoxysilylmethyl)carbamat, Methyl-N-(α-Triethoxysilyl- methyl)carbamat, Methyl-N-(ß-Methyldimethoxysilylethyl)carbamat, Methyl-N-(ß- Trimethoxysilylethyl)carbamat, Methyl-N-(ß-Diethylmethoxy-silylethyl)carbamat, Methyl-N-(ß-Ethyldimethoxysilylethyl)carbamat, Methyl-N-(ß-Methyl- diethoxysilylethyl)carbamat, Methyl-N-(ß-Triethoxysilylethyl)carbamat, Methyl-N-(ß- Ethyldiethoxysilylethyl)carbamat, Methyl-N-(γ-Methyldimethoxysilylpropyl)carba- mat, Methyl-N-(γ-Trimethoxysilylpropyl)carbamat, Methyl-N-(γ-Ethyldimethoxysilyl- propyl)carbamat, Methyl-N-(γ-Methyldiethoxysilylpropyl)carbamat, Methyl-N-(γ- Triethoxysilylpropyl)carbamat, Methyl-N-(γ-Ethyldiethoxysilylpropyl)carbamat,
Methyl-N-(4-Trimethoxysilylbutyl)carbamat, Methyl-N-(4-Ethyldi- methoxysilylbutyl)carbamat, Methyl-N-(4-Methyldiethoxysilylbutyl)carbamat, Me- thyl-N-(4-Triethoxysilylbutyl)carbamat, Methyl-N-(4-Ethyldiethoxysilylbu- tyl)carbamat, Methyl-N-(5-Methyldimethoxysilylpentyl)carbamat, Methyl-N-(5-Tri- methoxysilylpentyl)-carbamat, Methyl-N-(5-Ethyldimethoxysilylpentyl)carbamat, Methyl-N-(5-Methyldiethoxysilyl-pentyl)carbamat, Methyl-N-(5-Triethoxysilyl- pentyl)carbamat, Methyl-N-(5-Ethyldiethoxy-silylpentyl)carbamat, Methyl-N-(6- Trimethoxysilylhexyl)carbamat, Methyl-N-(6-Ethyldimethoxysilylhexyl)carbamat, Methyl-N-(6-Triethoxysilylhexyl)carbamat, Methyl-N-(6-Ethyldiethoxysilylhe- xyl)carbamat, Methyl-N-[γ-tris-(Trimethoxysiloxy)silylpropyl]carbamat, Ethyl-N-(α- Methyldimethoxysilylmethyl)carbamat, Ethyl-N-(α-Trimethoxysilylmethyl)carbamat, Ethyl-N-(α-Methyldiethoxysilylmethyl)carbamat, Ethyl-N-(α-Triethoxysilyl- methyl)carbamat, Ethyl-N-(α-Ethyldiethoxysilylmethyl)carbamat, Ethyl-N-(ß-Me- thyldimethoxysilylethyl)carbamat, Ethyl-N-(ß-Trimethoxysilylethyl)carbamat, Ethyl- N-(ß-Ethyldimethoxysilylethyl)carbamat, Ethyl-N-(ß-
Dimethylethoxysilylethyl)carbamat, Ethyl-N-(ß-Methyldiethoxysilylethyl)carbamat, Ethyl-N-(ß-Triethoxysilylethyl)carbamat, Ethyl-N-(γ-Trimethoxysilylpropyl)carbamat, Ethyl-N-(γ-Ethyldimethoxysilylpropyl)carbamat, Ethyl-N-(γ-Methyl- diethoxysilylpropyl)carbamat, Ethyl-N-(γ-Triethoxysilylpropyl)carbamat, Ethyl-N-(γ- Ethyldiethoxysilylpropyl)carbamat, Ethyl-N-(4-Methyldimethoxysilylbutyl)carbamat, Ethyl-N-(4-Thmethoxysilylbutyl)carbamat, Ethyl-N-(4-EthyldimethoxysiIylbu- tyl)carbamat, Ethyl-N-(4-Methyldiethoxysilylbutyl)carbamat, Ethyl-N-(4-Triethoxy- silylbutyl)carbamat, Ethyl-N-(4-Ethyldiethoxysilylbutyl)carbamat, Ethyl-N-(5-Methyl- dimethoxysilylpentyl)carbamat, Ethyl-N-(5-Trimethoxysilylpentyl)carbamat, Ethyl- N-(5-EthyldimethoxysilylpentyI)carbamat, Ethyl-N-(5-Triethoxysilylpentyl)carbamat, Ethyl-N-(5-Ethyldiethoxysilylpentyl)carbamat, Ethyl-N-(6-Methyldi- methoxysilylhexyl)carbamat, Ethyl-N-(6-Trimethoxysilylhexyl)carbamat, Ethyl-N-(6- Ethyldimethoxysilylhexyl)carbamat, Ethyl-N-(6-MethyldiethoxysiIylhexyl)carbamat, Ethyl-N-(6-Triethoxysilylhexyl)carbamat, Ethyl-N-[γ-tris-(Trimethoxysiloxy)silyl- propyl]carbamat, Methyl-N-[γ-tris(trimethoxysiloxy)silylpropyl]-carbamat, Methyl-N- (γ-Trimethoxysiloxydimethylsilylpropyl) carbamat, Methyl-N-(γ-Trimethylsi- loxydimethoxysilylpropyl)carbamat, Methyl-N-[γ-tris(Triethoxysiloxy)silylpropyl]- carbamat, Methyl-N-(γ-Triethoxysiloxydiethylpropyl) carbamat, Methyl-N-(γ-Tri- ethoxy-siloxydiethoxysilylpropyI)carbamat, MethyI-N-[γ-tris(Trimethylsiloxy)si- lylpropyljcarbamat und Methyl-N-[6-tris(Triethoxysiloxy)silylhexyl]carbamat. Ethyl- N-[γ-tris(trimethoxysiloxy)silyl-propyl]carbamat, Ethyl-N-(γ-Trimethoxysilo- xydimethylsilylpropyl) carbamat, Ethyl-N-(γ-Trimethylsiloxydimethoxysilylpro- pyl)carbamat, Ethyl-N-[γ-tris(Triethoxysiloxy)silylpropyl]-carbamat, Ethyl-N-(γ- Triethoxysiloxydiethylpropyl)carbamat, Ethyl-N-(γ-Triethoxysiloxy-diethoxysi- lylpropyl)carbamat, Ethyl-N-[γ-tris(Trimethylsiloxy)silylpropyl]carbamat und Ethyl- N-[6-tris(Triethoxysiloxy)silylhexyl]carbamat.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Verbindung, die mindestens eine Aminogruppe aufweist und eine Verbindung, die mindestens eine Carbamingruppe aufweist, wobei mindestens eine der Verbindungen eine Silylgruppe trägt, miteinander umgesetzt. Die oben genannten Verbindungen der allgemeinen Formel III erfüllen in den dargestellten Varianten, d.h., wenn Z für eine Aminogruppe oder Z für eine Carbamatgruppe steht, die entsprechenden Voraussetzungen. Es ist daher im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise möglich, Verbindungen herzustellen, die eine Harnstoffgruppe und zwei Silylgruppen aufweisen, wenn zwei Verbindungen der allgemeinen Formel III miteinander umgesetzt werden, wobei eine der genannten Verbindungen eine Aminogruppe und eine der genannten Verbindungen eine Carbamatgruppe aufweist. Es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso möglich und vorgesehen, daß einer der Reaktionspartner keine Silylgruppe aufweist.
Geeignete Reaktionspartner weisen beispielsweise eine Struktur gemäß der allgemeinen Formel VI
11
R "(Z)„ (VI)
auf, wobei Z die bereits oben genannte Bedeutung hat, p für eine rationale Zahl von 1 bis etwa 1000 und R11 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten gegebenenfalls substituierten Alkylrest mit 2 bis etwa 44 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten Cycloalkylrest mit 6 bis etwa 44 C-Atomen, einen gegebenenfalls substituierten Arylrest mit 6 bis etwa 44 C-Atomen, einen Isocyanuratring oder ein Polymeres mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 150 steht.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als mindestens ein Reaktionspartner eine Verbindung der allgemeinen Formel VI eingesetzt, in der Z für eine Aminogruppe steht. Wenn bei einer Verbindung der allgemeinen Formel VI Z für eine Aminogruppe steht, so muß mindestens ein weiterer Reaktionspartner gemäß der allgemeinen Formel III im Reaktionsgemisch vorliegen, bei dem Z für eine Carbamatgruppe steht.
Wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Verbindung der allgemeinen Formel VI eingesetzt wird, in der Z für eine Aminogruppe steht, so kann der Rest R11 beispielsweise für eine lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe mit 1 bis etwa 44 C-Atomen stehen. Geeignete Alkylgruppen weisen beispielsweise eine Länge von 3 bis etwa 20 C-Atomen auf. Wenn die Alkylgruppe unsubstituiert ist, so handelt es sich bei den Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel VI um Monoalkylamine. Geeignete Monoalkylamine sind beispielsweise Ethylamin, Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin und deren lineare oder verzweigte höhere Homologen mit bis zu etwa 100 C-Atomen, wobei die Position der Aminogruppe endständig oder an einer beliebigen Stelle innerhalb der Alkylgruppe angeordnet sein kann.
Der Rest R11 kann erfindungsgemäß ebenso für einen substituierten Alkylrest stehen. Geeignete Substituenten sind beispielsweise Hydroxylgruppen, Estergruppen, Carbonsäuregruppen, Sulfonsäuregruppen,
Phosphonsäuregruppen sowie die entsprechenden Ester der genannten Säuregruppen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der
R Reesstt F R11 zwei oder mehr Substituenten Z auf, d.h., p steht für eine Zahl von 2 oder mehr.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann daher als Reaktionspartner im Reaktionsgemisch beispielsweise eine Verbindung der allgemeinen Formel VI vorliegen, die zwei oder mehr Aminogruppen aufweist. Geeignete derartige Verbindungen sind beispielsweise Ethylendiamin, Propylendiamin, Butylendiamin, Hexamethylendiamin, 2,4,4-
Trimethylhexamethylendiamin, Diethylentriamin, 1 ,12-Diaminododecan, von Dimerfettsäuren abgeleitete Diamine oder von Trimerfettsäuren abgeleitete Triamine, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann R11 für einen gesättigten oder ungesättigten, gegebenenfalls substituierten Cycloalkylrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen stehen. Ein entsprechender Cycloalkylrest kann als Substituenten die bereits oben genannten Substituenten tragen. Insbesondere kann Cycloalkylrest eine oder mehrere weitere Aminogruppen aufweisen. Geeignete Cycloalkylverbindungen sind beispielsweise Cyclohexylamin, Dicyclohexylamin, 1 ,4-Cyclohexyldiamin, 4,4'-
Dicyclohexylmethandiamin, Isophorondiamin, 1 ,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan 1 ,4-Bis(aminomethyl)cyclohexan, und hydrierte Toluoldiamine wie 1-Methyl-2,4,- diaminocyclohexan, 1-Methyl-2,6,-diaminocyclohexan und dergleichen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können als Verbindungen der allgemeinen Formel VI Amine eingesetzt werden, in denen der Rest R11 für gegebenenfalls substituierte Arylgruppen mit 6 bis etwa 24 C- Atomen steht. Geeignete Substituenten sind insbesondere die bereits oben genannten Substituenten. Besonders geeignete Arylverbindungen der allgemeinen Formel VI sind beispielsweise Anilin, 1 ,4-Diaminobenzol, Aminotoluol, m- oder p Phenylendiamin, Diaminobiphenyl, p-Methoxyanilin, p-Chloranilin, o-, m- oder p- Toluidin, 2,4-Xylidin, 2,4-, and 2,6-Toluoldiamin und entsprechende Mischungen, 4,4'-Diphenylendiamin, Methylenbis(aniline) einschließlich 4,4'-Methylenbis(anilin), 2,4'-Methylenbis(anilin), 4,4'-Oxybis(anilin), 4,4'-Carbonylbis(anilin), 4,4'- Sulfonylbis(anilin) oder Naphthyldiamine oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können als Verbindungen der allgemeinen Formel VI Amine eingesetzt werden, in denen der Rest R11 für gegebenenfalls substituierte Isocyanurate steht. Besonders geeignete Verbindungen sind 1,3,5-Trisaminoalkyl-, Cycloalkyl- und Aryl isocyanurate. Als Beispiele seien genannt: 1 ,3,5-Tris(6- aminohexyl)isocyanurat, 1 ,3,5-Tris(6-aminopropy)isocyanurat, 1 ,3,5-Tris(6- aminoethyl)isocyanurat, 1 ,3,5-Tris-(3-aminophenyl)isocyanurat und 1 ,3,5-Tris-(4- methyl-3-aminophenyl)isocyanurat. Ebenfalls einsetzbar sind Gemische aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Verbindungen der allgemeinen Formel VI eingesetzt, in denen R11 für einen der oben genannten Reste steht, die jedoch als funktioneile Gruppe Z mindestens eine Carbamatgruppe aufweisen. Derartige Verbindungen lassen sich durch Umsetzung der oben genannten Aminoverbindungen mit organischen Carbonaten oder Pyrocarbonaten, wie bereits im Rahmen dieses Textes beschrieben, erhalten. Geeignet sind hierbei beispielsweise Verbindungen, die über nur eine Carbmatgruppe verfügen. Ebenfalls im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar sind jedoch auch Verbindungen, die zwei oder mehr Carbamatgruppen aufweisen. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Verbindung der allgemeinen Formel VI eine Verbindung eingesetzt wird die eine oder mehrere Carbamatgruppen aufweist, so muß als weiterer Reaktionspartner im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel III vorliegen, in der Z für eine Aminogruppe steht.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung darüber hinaus möglich, Verbindungen der allgemeinen Formel VI einzusetzen, die sowohl eine Aminogruppe als auch eine Carbamatgruppe aufweisen. Derartige Verbindungen lassen sich beispielsweise durch die Umsetzung von Verbindungen der oben beschriebenen Art mit mehr als einer Aminoverbindung mit organischen Carbonaten mit in einem entsprechenden stöchiometrischen Verhältnis, beispielsweise in einem Molverhältnis von 1 : 1 oder weniger, erhalten.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht der Rest R11 in der Formel VI für ein Polymeres.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Polymeres ein Polymeres ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polystyrolen, Polyestem, Polyethem, Polyamiden, Polyurethanen, Polycarbonaten, Polylactonen, Polyethylenimin, Polyharnstoffen, Polyolefinen und Polyoxazolidonen eingesetzt.
Unter einem „Polymeren" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung verstanden, die ein Molekulargewicht von mindestens etwa 150, vorzugsweise jedoch ein darüber liegendes Molekulargewicht, beispielsweise mindestens etwa 500, 800 oder mindestens etwa 1.000 aufweist. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Verbindungen der allgemeinen Formel VI einsetzbaren Polymeren können beispielsweise nur eine funktionelle Gruppe Z aufweisen. Es ist jedoch ebensogut möglich und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn die Zahl der funktioneilen Gruppen Z mehr als 1 beträgt, beispielsweise mindestens etwa 2, 3, 4, 5 oder mehr.
Die Zahl p in der allgemeinen Formel VI steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für eine rationale Zahl zwischen 1 und etwa 1.000. Die Anzahl p an funktioneilen Gruppen Z in einem Polymeren der allgemeinen Formel VI kann dann einen von einer ganzen Zahl abweichenden Wert annehmen, wenn die Zahl der funktioneilen Gruppen Z als Durchschnittswert in einem Gemisch aus Molekülen der allgemeinen Formel VI angenommen wird, wobei die Zahl der funktioneilen Gruppen pro Molekül, wie in der Polymerchemie häufig anzutreffen, schwankt. Derartige Schwankungen können sich beispielsweise aufgrund der Funktionalisierung eines Polymeren im Rahmen einer polymeranalogen Reaktion ergeben.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht die Zahl p für einen Wert von etwa 1 ,5 bis etwa 10, insbesondere für einen Wert von etwa 1,8 bis etwa 5 und besonders bevorzugt für einen Wert von etwa 1 ,9 bis etwa 3.
Eine funktionelle Gruppe Z kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens endständig oder seitenständig zur Polymerkette R11 angeordnet sein. Wenn die Zahl der funktionellen Gruppen Z > 1 ist, so können zwei oder mehrere funktionelle Gruppen an einer Polymerkette sowohl ausschließlich endständig, als auch ausschließlich seitenständig oder endständig und seitenständig angeordnet sein.
Als polymere Reste R11 sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise Polymerisate, wie sie sich durch Polymerisation von Verbindungen mit mindestens einer olefinisch ungesättigten Doppelbindung erhalten lassen, geeignet. Geeignete Polymerisate sind beispielsweise Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyvinylester, Polyvinylether, Polyolefine oder Polystyrole. Das Molekulargewicht (Mn) von als Rest R11 geeigneten Polymerisaten liegt vorzugsweise zwischen etwa 300 und etwa 1.000.000, besonders bevorzugt zwischen etwa 500 und etwa 300.000 und insbesondere bevorzugt zwischen etwa 1.000 und etwa 30.000.
Die Molekulargewichtsverteilung der Polymerisate, wie sie beispielsweise durch Gelpermeationschromatographie, bezogen auf Polystyrolstandard unter üblicherweise bei Polymerisaten angewandten Meßbedingungen ermittelt werden kann, muß nicht monomodal sein. Gegebenenfalls kann ein geeignetes Polymerisat auch eine bi- oder höhermodale Verteilung aufweisen.
Die Begriffe "Polyacrylat" oder "Polyacrylate", wie sie im Rahmen des vorliegenden Textes benutzt werden, beziehen sich im folgenden sowohl auf Polymere oder Copolymere der Acrylsäure und/oder ihrer Derivate als auch auf Polymere oder Copolymere der Methacrylsäure und/oder ihrer Derivate, sofern sich aus dem Text nichts anderes ergibt.
Polyacrylate lassen sich herstellen, indem Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Derivate von Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, beispielsweise deren Ester mit mono- oder polyfunktionellen Alkoholen, jeweils alleine oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon, auf bekannte Weise, beispielsweise radikalisch, ionisch oder metallkatalysiert, polymerisiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können als Polyacrylate sowohl Homo- als auch Copolymere eingesetzt werden. Geeignete Copolymere können neben den entsprechenden Acrylsäureestem oder Methacrylsäureestern beispielsweise noch Styrol, Acrylnitril, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und/oder Butadien aufweisen.
Als Monomere kommen bei der Herstellung der Polyacrylate insbesondere Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat oder Laurylacrylat sowie die entsprechenden Ester der Methacrylsäure in Frage. Gegebenenfalls können als weitere Monomere noch Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid oder Methacrylamid in geringen Mengen bei der Polymerisation zugegeben werden.
Gegebenenfalls können noch weitere Acrylate und/oder Methacrylate mit einer oder mehreren funktioneilen Gruppen bei der Polymerisation anwesend sein. Beispielsweise sind dies Maleinsäure, Itaconsäure, Butandioldiacrylat, Hexan- dioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat, Neopentyl- glycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat,
Hydroxypropylacrylat oder Propylenglycolmethacrylat.
Um die entsprechenden funktioneilen Gruppen Z in das Polymere einzuführen, eignen sich beispielsweise entsprechend funktionalisierte Monomere mit Aminogruppen, die im Rahmen einer Copolymerisation in das den Rest R11 bildende Monomere einpolymerisiert werden. Eine Ausstattung der Polymeren mit funktionellen Gruppen Z ist jedoch auch im Anschluß an eine Polymerisation im Rahmen einer geeigneten polymeranalogen Reaktion möglich. Entsprechende Reaktionen sind dem Fachmann bekannt.
Zur Einführung von Aminogruppen in die Polymerisate geeignete Monomere sind beispielsweise 2-Aminoethylacrylamid, 2-Aminoethylmethacrylamid, 3- Aminopropylacrylamid, 3-Aminopropylmethacrylamid und Allylamin.
Derartige Aminogruppen als funktionelle Gruppen Z tragende Polymerisate können anschließend in einer polymeranalogen Reaktion in Verbindungen der allgemeinen Formel VI überführt werden, die als funktionelle Gruppen Z eine Carbamatgruppe tragen. Eine entsprechende polymeranaloge Umsetzung, beispielsweise mit organischen Carbonaten, kann nach dem bereits oben beschriebenen Schema durchgeführt werden.
Die Umwandlung von Aminogruppen in Carbamatgruppen kann dabei, sofern das entsprechende Polymere mehr als eine Aminogruppe aufweist, vollständig oder nur teilweise durchgeführt werden. Weiterhin sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als polymere Reste R11 Polyester einsetzbar. Geeignete Polyester können in einer dem Fachmann bekannten Weise durch Polykondensation von Säure- und Alkoholkomponenten gewonnen werden, insbesondere durch Polykondensation einer Polycarbonsäure oder eines Gemischs aus zwei oder mehr Polycarbonsäuren und einem Polyol oder einem Gemisch aus zwei oder mehr Polyolen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung des als R11 einsetzbaren Polyesters geeignete Polycarbonsäuren können auf einem aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen, aromatischen oder heterocyclischen Grundkörper aufgebaut sein und gegebenenfalls neben den mindestens zwei Carbonsäuregruppen noch einen oder mehrere im Rahmen einer Polykondensation nicht-reaktive Substituenten, beispielsweise Halogenatome oder olefinisch ungesättigte Doppelbindungen, aufweisen. Gegebenenfalls können anstatt der freien Carbonsäuren auch deren Säureanhydride (soweit existent), oder deren Ester mit Cι-5-Monoalkoholen, oder Gemische aus zwei oder mehr davon, zur Polykondensation eingesetzt werden.
Geeignete Polycarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure, Glutarsäureanhydrid, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetra- chlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Dimerfettsäuren oder Trimerfettsäuren oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten Polycarbonsäuren. Gegebenenfalls können untergeordnete Mengen an monofunktionellen Fettsäuren im Reaktionsgemisch vorliegen.
Als Diole zur Herstellung eines als R11 in einer Verbindung der allgemeinen Formel VI einsetzbaren Polyesters oder Polycarbonats können eine Vielzahl von Polyolen eingesetzt werden. Beispielsweise sind dies aliphatische Polyole mit 2 bis 4 OH- Gruppen pro Molekül. Die OH-Gruppen können sowohl primär als auch sekundär gebunden sein. Zu den geeigneten aliphatischen Polyolen zählen beispielsweise Ethylenglykol, Propandiol-1 ,2, Propandiol-1 ,3, Butandiol-1 ,4, Butandiol-1 ,3, Butandiol-2,3, Butendiol-1 ,4, Butindiol-1 ,4, Pentandiol-1 ,5, sowie die isomeren Pentandiole, Pentendiole oder Pentindiole oder Gemische aus zwei oder mehr davon, Hexandiol-1 ,6, sowie die isomeren Hexandiole, Hexendiole oder Hexindiole oder Gemische aus zwei oder mehr davon, Heptandiol-1 ,7 sowie die isomeren Heptan-, Hepten- oder Heptindiole, Octandiol-1 ,8 sowie die isomeren Octan-, Octen- oder Octindiole, und die höheren Homologen oder Isomeren der genannten Verbindung, wie sie sich für den Fachmann aus einer schrittweisen Verlängerung der Kohlenwasserstoffkette um jeweils eine CH2-Gruppe oder unter Einführung von Verzweigungen in die Kohlenstoffkette ergeben, oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Ebenfalls geeignet sind höherfunktionelle Alkohole wie beispielsweise Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Zuckeralkohole wie Sorbit oder Glucose, sowie oligomere Ether der genannten Substanzen mit sich selbst oder im Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen untereinander, beispielsweise Polygly- cerin mit einem Polymerisationsgrad von etwa 2 bis etwa 4. Bei den höherfunktionellen Alkoholen können eine oder mehr OH-Gruppen mit monofunktionellen Carbonsäuren mit 1 bis etwa 20 C-Atomen verestert sein, mit der Maßgabe, daß im Durchschnitt wenigstens zwei OH-Gruppen erhalten bleiben. Die genannten höherfunktionellen Alkohole können in reiner Form oder, soweit möglich, als die im Rahmen ihrer Synthese erhältlichen technischen Gemische eingesetzt werden.
Weiterhin können als Polyolkomponente zur Herstellung der Polyester die Umsetzungsprodukte niedermolekularer, polyfunktioneller Alkohole mit Alkylenoxiden, sogenannte Polyetherpolyole, eingesetzt werden. Polyetherpolyole, die zur Herstellung von als Reste R11 geeigneten Polyestem eingesetzt werden sollen, werden vorzugsweise durch Umsetzung von Polyolen mit Alkylenoxiden erhalten. Die Alkylenoxide weisen vorzugsweise zwei bis etwa vier C-Atome auf. Geeignet sind beispielsweise die Umsetzungsprodukte von Ethylenglykol, Propylenglykol, den isomeren Butandiolen oder Hexandiolen, wie oben genannt, oder Gemischen aus zwei oder mehr davon, mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid oder Gemischen aus zwei oder mehr davon. Ferner sind auch die Umsetzungsprodukte polyfunktioneller Alkohole wie Glycerin, Trimethylolethan oder Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Zuckeralkohole oder Gemischen aus zwei oder mehr davon, mit den genannten Alkylenoxiden zu Polyetherpolyolen geeignet. Besonders geeignet sind aus den genannten Umsetzungen erhältliche Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht (Mn) von etwa 100 bis etwa 3.000, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 2.000. Die genannten Polyetherpolyole können mit den oben genannten Polycarbonsäuren in einer Polykondensationsreaktion zu den als Reste R11 einsetzbaren Polyestem umgesetzt werden.
Die Funktionalisierung der Reste R11 mit entsprechenden funktionellen Gruppen Z kann in üblicher, dem Fachmann bekannter Weise geschehen. Besonders zur Funktionalisierung geeignet sind Polyester, die als Endgruppen eine Carbonsäuregruppe aufweisen. Derartige Polyester können beispielsweise im Rahmen einer polymeranalogen Reaktion mit Polyaminen umgesetzt werden, so daß der Polyester Aminoendgruppen aufweist. Im Rahmen einer polymeranalogen Ausstattung des Polyesters mit Aminogruppen können beispielsweise auch Polyester mit seitenständigen Carbonsäuregruppen oder Seiten- und endständigen Aminogruppen eingesetzt werden, die anschließend mit Polyaminen zu Aminogruppen tragenden Polyestem funktionalisiert werden.
Derartige Aminogruppen als funktionelle Gruppen Z tragende Polyester können anschließend in einer polymeranalogen Reaktion in Verbindungen der allgemeinen Formel VI überführt werden, die als funktionelle Gruppen Z eine Carbamatgruppe tragen. Eine entsprechende polymeranaloge Umsetzung, beispielsweise mit organischen Carbonaten, kann nach dem bereits oben beschriebenen Schema durchgeführt werden.
Ebenfalls als Reste R11 geeignet sind Polyetherpolyole. Geeignete Polyetherpolyole werden üblicherweise durch Umsetzung einer Startverbindung mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen mit Alkylen- oder Arylenoxiden, beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Styroloxid, Tetrahydrofuran oder Epi- chlorhydrin oder Gemischen aus zwei oder mehr davon, erhalten.
Geeignete Startverbindungen sind beispielsweise Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol-1 ,2 oder -1 ,3, Butylenglykol-1,4, oder -1 ,3, Hexandiol-1,6, Octandiol- 1 ,8, Neopentylglykol, 1 ,4-Hydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-1 ,3-Propandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol-1 ,2,6, Butantriol-1 ,2,4, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Mannitol, Sorbitol, Methylglykoside, Zucker, Phenol, Isononylphenol, Resorcin, Hydrochinon, 1 ,2,2- oder 1 ,1 ,2-Tris-(hydroxyphenyl)-Ethan, Ammoniak, Methylamin, Ethylendiamin, Tetra- oder Hexamethylenamin, Triethanolamin, Anilin, Phenylendiamin, 2,4- und 2,6-Diaminotoluol und Polyphenylpolymethylenpolyamine, wie sie sich durch Anilin-Formaldehydkondensation erhalten lassen.
Ebenfalls zum Einsatz als Reste R11 geeignet sind Polyetherpolyole, die durch Vinyl- polymere modifiziert wurden. Derartige Produkte sind beispielsweise erhältlich, in dem Styrol- oder Acrylnitril oder deren Gemisch in Gegenwart von Polyethern polymerisiert wird.
Die Funktionalisierung der Polyetherpolyole erfolgt in einer dem Fachmann bekannten Weise. So können z.B. herkömmliche Polyetherpolyole durch Umsetzung der endständigen OH-Gruppen mit Ammoniak oder primären Aminen nach literaturbekannten Verfahren in die entsprechenden Polyetheramine überführt werden.
Entsprechende Polyetherpolyole sind beispielsweise unter dem Handelsnamen JEFFAMIN® in unterschiedlichen Zusammensetzungen im Handel erhältlich. Als Beispiele seien die Jeffamin-Typen D 230, D 400 und D 2000 auf Basis difunktioneller Polypropylenglykole, die Typen T 403, T 3000 und T 5000 auf der Basis trifunktioneller Polyproplenglykole, die Typen ED 600, ED 900, ED 2001 und ED 6000 auf der Basis difunktioneller Polyethylenglykole und die Typen M 300, M 600, M 1000 und M 2070 auf der Basis monofunktioneller Polypropylenglykole. Geeignete aminogruppenhaltige Polyether können im Rahmen einer polymeranalogen Funktionalisierung zu Polymeren umgewandelt werden, die als funktionelle Gruppe Z eine Carbamatgruppe aufweisen.
Ebenfalls als Reste R11 geeignet sind Polyacetale. Unter Polyacetalen werden Verbindungen verstanden, wie sie durch Umsetzung von Glykolen, beispielsweise Diethylenglykol oder Hexandiol, mit Formaldehyd erhältlich sind. Im Rahmen der Erfindung einsetzbare Polyacetale können auch durch die Polymerisation cyclischer Acetale erhalten werden. Für die Funktionalisierung der Polyacetale mit funktionellen Gruppen Z gilt das bereits im Rahmen der Beschreibung der Polyester gesagte.
Weiterhin als Reste R11 geeignet, sind Polycarbonate. Polycarbonate können beispielsweise durch die Reaktion der oben genannten Polyole, insbesondere von Diolen wie Propylenglykol, Butandiol-1 ,4 oder Hexandiol-1 ,6, Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol oder Gemischen aus zwei oder mehr davon, mit Diarylcarbonaten, beispielsweise Diphenylcarbonat oder Phosgen, erhalten werden. Für die Funktionalisierung der Polycarbonate mit funktionellen Gruppen Z gilt das bereits im Rahmen der Beschreibung der Polyester gesagte.
Weiterhin als Reste R11 geeignet, sind Polylactone. Als Polylactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Formel HO-(CH2)z-COOH ableiten, wobei z für eine Zahl von 1 bis etwa 20 steht. Beispiele sind ε-Caprolacton, ß-Propiolacton, γ-Butyrolacton oder Methyl-ε- caprolacton oder Gemische aus zwei oder mehr davon. Für die Funktionalisierung der Polylactone mit funktionellen Gruppen Z gilt das bereits im Rahmen der Beschreibung der Polyester gesagte.
Weiterhin als polymerer Rest R11 geeignet sind Polyethylenimine. Geeignete Polyethylenimine lassen sich durch polymerisierende Umsetzung von Ethylenimin erhalten und weisen ein Molekulargewicht von etwa 300 bis etwa 100.000 auf.
Ebenfalls als polymerer Rest R11 geeignet sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polyamide. Geeignete Polyamide lassen sich beispielsweise durch Umsetzung der oben genannten Dicarbonsäuren mit entsprechenden Diaminen herstellen. Geeignete Diamine sind beispielsweise solche, die ein Molekulargewicht von etwa 32 bis etwa 200 g/mol aufweisen und mindestens zwei primäre, 2 sekundäre oder eine primäre und eine sekundäre Aminogruppen aufweisen. Beispiele hierfür sind Diaminoethan, Diaminopropane, Diaminobutane, Diaminohexane, Piperazin, 2,5-Dimethylpiperazin, Amino-3-aminomethyl-3,5,5- trimethylcyclohexan (Isophorondiamin, IPDA), 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, 1 ,4-Diaminocyclohexan, Aminoethylethanolamin, Hydrazin, Hydrazinhydrat oder, gegebenenfalls in geringen Mengen, Diamine wie die Diethylentriamin oder 1 ,8- Diamino-4-aminomethyloctan. Ebenfalls möglich ist die Synthese aus Lactamen wie ε-Caprolactam oder Aminocarbonsäuren wie 11-Aminoundecansäure.
Die Molekulargewichte der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren Verbindungen der allgemeinen Formel VI liegen vorzugsweise in einem Bereich von etwa 300 bis etwa 1.000.000. Wenn als Verbindung der allgemeinen Formel VI ein Polymerisat eingesetzt werden soll, so wird vorzugsweise ein Polymerisat mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 300.000, insbesondere etwa 1.000 bis etwa 30.000 eingesetzt.
Wenn als Verbindung der allgemeinen Formel VI ein Polyester eingesetzt wird, so weist dieser vorzugsweise ein Molekulargewicht von etwa 300 bis etwa 100.000, beispielsweise etwa 500 bis etwa 50.000 oder etwa 1.000 bis etwa 30.000 auf.
Wenn als Polymeres der allgemeinen Formel VI ein Polyether eingesetzt wird, so weist dieser vorzugsweise ein Molekulargewicht von etwa 300 bis etwa 100.000, insbesondere etwa 500 bis etwa 50.000 oder etwa 1.000 bis etwa 30.000, beispielsweise etwa 3.000 bis etwa 20.000 oder etwa 4.000 bis etwa 8.000 oder etwa 12.000 auf.
Geeignete Molekulargewichte für im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Polymere der allgemeinen Formel VI einsetzbare Polycarbonate, Polylactone, Polyethylenimine oder Polyamide liegen vorzugsweise bei etwa 300 bis etwa 50.000, insbesondere bei etwa 1.000 bis etwa 30.000. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Verbindungen der allgemeinen Formel VI als funktionelle Gruppen neben den funktionellen Gruppen Z noch eine oder mehrere Silylgruppen der allgemeinen Formel II aufweisen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe mit einem Carbamat umgesetzt, wobei mindestens einer der Reaktionspartner eine Silylgruppe trägt. Es ist daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich und vorgesehen, daß beispielsweise zwei Verbindungen der allgemeinen Formel III, von denen eine Verbindung eine Aminogruppe und die andere eine Carbamatgruppe trägt, miteinander umgesetzt werden. Ebenso ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß beispielsweise eine Verbindung der allgemeinen Formel III mit einer Verbindung der allgemeinen Formel VI oder zwei Verbindungen der allgemeinen Formel VI miteinander umgesetzt werden, sofern jeweils eine der Reaktionspartner eine Aminogruppe und der andere Reaktionspartner eine Carbamatgruppe aufweist. Neben der Umsetzung von zwei der genannten Verbindungen ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen, daß drei oder mehr unterschiedliche Verbindungen der allgemeinen Formel III oder der allgemeinen Formel VI oder Gemische aus zwei oder mehr unterschiedlichen Verbindungen der allgemeinen Formel III mit einer oder mehreren Verbindungen der allgemeinen Formel VI oder Gemische aus zwei oder mehr Verbindungen der allgemeinen Formel VI mit einer Verbindung der allgemeinen Formel III umgesetzt werden.
Die Umsetzung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren findet im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Gegenwart eines Katalysators statt. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise Verbindungen der allgemeinen Formel VII
M(OR12 ), (VII) worin M für ein Metall ausgewählt bestehend aus der Gruppe Aluminium, Titan, Magnesium oder Zirkonium und R12 für identische oder verschiedene lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 8 C-Atomen und x für 2, 3 oder 4 steht. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise Aluminiumalkoxide, Titanalkoxide, Magnesiumalkoxide und Zirkoniumalkoxide. Besonders geeignet sind beispielsweise Aluminiumtrimehtoxid, Aluminiumtriethoxid,
Aluminiumtriisopropoxid, Aluminiumtri-sec-butoxid, Aluminiumtri-tert-butoxid, Titan(IV)methoxid, Titan(IV)ethoxid, Titan(IV)isopropoxid, Titan(IV)butoxid, Titan(IV)2-ethylhexoxid, Zirkon(IV)ethoxid, Zirkon(IV)propoxid, Zirkon(IV)butoxid, Zirkon(IV)isopropoxid, Zirkon(IV)tert-butoxid, Magnesiummethoxid,
Magnesiumethoxid, Magnesiumbutoxid, Magnesiumpropoxid oder
Magnesiumphenoxid.
Ebenfalls als Katalysator im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind Zinnverbindungen, insbesondere Organozinncarboxylate wie Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinnbis(2-ethylhexanorat) oder weitere Organozinnverbindungen wie Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndimethoxid, Dibutylzinndibromid, Dibutylzinndichlorid, Di-tert-butylzinndichlorid,
Dimethylzinndibromid, Dimethylzinndichlorid, Diphenylzinndichlorid oder Zinnoctoat. Unter den genannten Katalysatoren sind Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnoxid und Dibutylzinndiacetat bevorzugt.
Als Katalysatoren eignen sich weiterhin Verbindungen, die wenigstens eines der Metalle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antimon, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Chrom, Mangan, Molybdän, Wolfram oder Blei aufweisen. Insbesondere geeignet sind die Oxide, Halide, Carboxylate, Phosphate oder Organometallverbindungen der genannten Metalle. Besonders geeignet sind beispielsweise Eisenacetat, Eisenbenzoat, Eisennaphthenate;
Eisenacetylacetonate, Manganacetat, Mangannaphthenat und
Manganacetylacetonat. Die Menge an Katalysator, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, liegt in einem Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,5 Gew.-%, insbesondere bei 0,05 bis etwa 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Carbamat.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einem pH-Wert von etwa 2 bis etwa 12, insbesondere etwa 5 bis etwa 9, beispielsweise etwa 5,5 bis etwa 8,5, durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann lösemittelfrei oder in einem organischen Lösemittel durchgeführt werden. Geeignete organische Lösemittel weisen einen Siedepunkt von mindestens etwa 100 °C, vorzugsweise jedoch einen darüber liegenden Siedepunkt auf. Geeignete Lösemittel sind beispielsweise Dioctylphthalat, Didecylphthalat, Didodecylphthalat oder weitere, homologe Ester von mehrwertigen Carbonsäuren. Weiterhin geeignet sind Phosphorsäureester, beispielsweise chlorierte Phosphorsäureester. Ebenfalls geeignet sind Dibenzyltoluol, Triphenylmethan, Phenylnaphthalin, Biphenyl, Diethylbiphenyl oder Thethylbiphenyl. Grundsätzlich sind alle Lösemittel mit einem ausreichend hohem Siedepunkt einsetzbar, sofern sie den Reaktanden gegenüber inert sind.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Lösemittel ein Lösemittel verwendet, das in einer späteren Formulierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen verwendet wird, beispielsweise als Weichmacher, und daher im Präpolymeren verbleiben kann.
Die Umsetzung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 50 bis etwa 300, insbesondere etwa 50 bis etwa 250 °C durchgeführt. Geeignete Umsetzungstemperaturen liegen insbesondere in einem Bereich von etwa 80 bis etwa 220 oder bis etwa 190 °C.
Die Reaktionsdauer beträgt, je nach Temperatur und eingesetztem Katalysator oder Katalysatorsystem etwa 0,1 bis etwa 10 Stunden. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Reaktionsbedingungen so gewählt, daß die Reaktionsdauer etwa 0,5 bis etwa 1 ,5 Stunden beträgt. Der Fortgang der Reaktion läßt sich beispielsweise durch Verfolgen der Aminzahl im Reaktionsgemisch erkennen. Der Reaktion wird vorzugsweise solange fortgeführt, bis die Aminzahl auf einen Wert von etwa 5 oder darunter, beispielsweise auf einen Wert 1 oder weniger, insbesondere auf einen Wert von 0,5 oder weniger gesunken ist.
Nach Abschluß der Reaktion, d.h. nach dem Erreichen der gewünschten Aminzahl, wird das Reaktionsgemisch abgekühlt. Je nach gewünschter Reaktionsführung kann beispielsweise während des Abkühlens der Druck verringert werden, so daß gegebenenfalls leichtflüchtige Bestandteile wie niedermolekulare Alkohole oder ein gegebenenfalls eingesetztes Lösemittel im Vakuum entfernt werden.
Die oben genannten Reaktanden können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in unterschiedlichen molaren Verhältnissen eingesetzt werden. Grundsätzlich können beliebige Verhältnisse von Aminogruppen zu Carbamatgruppen eingesetzt werden. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verhältnis von Aminogruppen zu Carbamatgruppen jedoch so gewählt, daß es höchstens etwa 1 : 1 beträgt. So ist gewährleistet, daß im wesentlichen jede Aminogruppe mit einer Carbamatgruppe reagiert.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Reaktionsführung, bei welcher der die Carbamatgruppen tragende Reaktand mindestens zwei Carbamatgruppen aufweist. In diesem Falle ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung als weitere Ausführungsform vorgesehen, daß das Verhältnis von Carbamatgruppen zu Aminogruppen 1 oder weniger als 1 , beispielsweise etwa 0,1 bis etwa 0,99 oder etwa 0,3 bis etwa 0,9 oder etwa 0,4 bis etwa 0,8 beträgt.
Als Reaktionspartner, der mindestens zwei Carbamatgruppen aufweist, eignet sich grundsätzlich jeder mindestens zwei Carbamatgruppen tragende Reaktionspartner der allgemeinen Formel VI. Geeignete Verbindungen können beispielsweise ausgehend von den oben bereits beschriebenen, mindestens zwei Aminogruppen tragenden Verbindungen auf die bereits beschriebene Weise hergestellt werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch als mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisender Reaktionspartner ein Polymeres eingesetzt.
Geeignete, mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisende Polymere lassen sich aus den oben bereits beschriebenen mindestens zwei Aminogruppen aufweisenden Polymeren auf die bereits beschriebene Weise herstellen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisendes Polymeres ein Polymeres eingesetzt, daß mindestens eine Ethergruppe aufweist. Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als mindestens zwei Carbamatgruppen tragendes Polymeres ein Polyether oder ein Polyamid oder ein Polyharnstoff oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt.
Als Reaktionspartner für die mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisende Verbindung oder das Gemisch aus zwei oder mehr solcher Verbindungen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit einer Aminogruppe oder eine Verbindung mit zwei oder mehr Aminogruppen eingesetzt werden. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch eine Verbindung eingesetzt, die nur eine Aminogruppe aufweist.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn mindestens der die Aminogruppe oder die Aminogruppen tragende Reaktionspartner eine oder mehrere Silylgruppen aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Reaktionspartner ein Polymeres mit mindestens zwei Carbamatgruppen oder einem Gemisch aus zwei oder mehr solcher Polymere und ein Aminosilan oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Aminosilanen eingesetzt. Wenn die erfindungsgemäße Reaktion zwischen einer Verbindung mit mindestens zwei Carbamatgruppen oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon und einer Verbindung mit einer oder mehreren Aminogruppen derart durchgeführt wird, daß das Verhältnis von Aminogruppen zu Carbamatgruppen < 1 ist, so wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise in Gegenwart ein Trimerisierungskatalysators durchgeführt. Bei der Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bilden sich in Gegenwart eines Trimerisierungskatalysators Isocyanuratgruppen.
Die erfindungsgemäße Umsetzung (CrackTrimerisierungsreaktion) kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise so lange durchgeführt werden, bis das Reaktionsgemisch keine Carbamatgruppen mehr aufweist. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umsetzung jedoch nur unvollständig durchgeführt. Unter einer „unvollständigen Umsetzung" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Umsetzung verstanden, bei der nicht alle im Reaktionsgemisch vorliegenden Carbamatgruppen umgesetzt werden, d.h., bei der im Reaktionsprodukt noch Carbamatgruppen verbleiben. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich grundsätzlich für alle Kombinationen von Reaktanden, bei denen mindestens ein Reaktand mindestens eine Carbamatgruppe trägt. Besonders vorteilhaft ist diese Variante jedoch dann, wenn einer der Reaktionspartner mindestens zwei Carbamatgruppen aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Polymeres, das mindestens eine Harnstoffgruppe, mindestens eine Alkoxysilylgruppe und mindestens eine Carbamatgruppe aufweist. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein solches Polymeres beispielsweise noch eine oder mehrere Isocyanuratgruppen aufweisen.
Der Abbruch der Umsetzung kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren wie z.B. Zugabe eines Katalysatorgifts oder Absenken der Temperatur einfach durchgeführt werden. Die verbleibenden Carbamatgruppen bewirken, daß das Reaktionsprodukt eine niedrigere Viskosität besitzt als das vollständig umgesetzte Produkt und damit eine Nutzung als Bindemittel für Kleb- und Dichtstoffe vereinfacht. Die verbleibenden Carbamatgruppen können weiterhin dazu benutzt werden, hitzeaktivierbare Kleb- und Dichtstoffe zu formulieren, da die Carbamatgruppen bei Temperaturen oberhalb 150°C zum Isocyanat spalten und über Trimerisierung oder Allophanatbildung weiter vernetzen können.
Trimersierungskatalysatoren sind dem Fachmann aus der einschlägigen Literatur wie z.B. Laas et al., J. prakt. Chem. 336 (1994), Seite 192 bis 196 und diversen Patentpublikationen wie US 5218133 (Union Carbide), US 4412073 (Rhone- Poulenc), US 5260436 (Iowa), US 5837796 (Bayer) und US 4124545 (Bayer) bekannt. Als Trimerisierungskatalysatoren eignen sich beispielsweise die bereits oben im Rahmen der Umsetzung von Carbamatgruppen und Aminogruppen beschriebenen Katalysatoren. Weiterhin eignen sich als
Trimerisierungskatalysatoren die Alkalimetallsalze organischer Säuren oder Alkalimetallsalze von Phosphorsäure sowie Amine, die nicht mit den Carbamatgruppen reagieren. Beispiele für Alkalimetallsalze organischer Säuren umfassen die Natrium-, Kalium-, Lithium- oder Cäsiumsalze von Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Hexansäure, Ölsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Succinsäure und dergleichen. Beispiele für Alkalimetallsalze der Phosphorsäure umfassen beispielsweise Alkaliorthophosphate wie Trinatriumorthophosphat, Trikaliumorthophosphat oder Dialkaliorthophosphate wie Dinatriumorthophosphat oder Dikaliumorthophosphat. Als Trimerisierungskatalysatoren geeignete Amine sind beispielsweise tertiäre Amine wie N,N-Dimethyldodecylamin, 1 ,4- Diazabicyclo[2.2.2.]octan (DABCO). Ebenfalls geeignet sind Gemische aus zwei oder mehr der genannten Verbindungen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Trimerisierungskatalysator entweder eine organische Zinnverbindung, insbesondere Dibutylzinndilaurat, Aluminiumtriisopropylat,
Eisen(ll)acetylacetonat oder eine Mischung der genannten Katalysatoren eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Katalysatoren, die gleichzeitig das Cracken und die Trimerisierung katalysieren, z.B. Aluminiumtriisopropylat
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Polymere herstellen, die im Gegensatz zu Polymeren mit Isocyanuratstrukturen jeweils nur eine Isocyanuratgruppe sowie drei Harnstoffgruppen und drei Silylgruppen aufweisen oder, sofern das Verhältnis von Carbamatgruppen zu Aminogruppen entsprechend gewählt wird, mehrere Triisocyanuratgruppen und eine entsprechende Anzahl an Harnstoffgruppen und Silylgruppen aufweisen. Bei derartigen Polymeren, die mehr als eine Isocyanuratgruppe aufweisen, befindet sich jedoch zwischen zwei Isocyanuratgruppen kein weiteres Strukturelement, das durch Umsetzung von Isocyanatgruppen mit einer gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindung erhältlich ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch, daß mindestens ein Isocyanurat-Strukturelement und mindestens eine Alkoxysilylgruppe aufweist, wobei, sofern das Polymere mehr als ein Isocyanurat-Strukturelement aufweist, zwischen mindestens zwei Isocyanurat-Strukturelementen in Polymeren kein Strukturelement befindet, daß durch Umsetzung einer Isocyanatgruppe mit einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven funktionellen Gruppe entstehen kann oder die zwischen zwei Isocyanuratgruppen liegende Struktur ein Molekulargewicht von mindestens 300 aufweist.
Unter einer „zwischen zwei Isocyanuratgruppen liegenden Struktur" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Kette kovalent verbundener Atome verstanden. Es ist bei den erfindungsgemäßen Polymeren vorgesehen, daß sie entweder nur ein Isocyanurat-Strukturelement, mindestens eine Harn Stoffgruppe und mindestens eine Alkoxysilylgruppe aufweisen oder mehr als ein Isocyanurat- Strukturelement, mindestens eine Harnstoffgruppe und mindestens eine Alkoxysilylgruppe. Wenn ein erfindungsgemäßes Polymeres mehr als ein Isocyanurat-Strukturelement aufweist, so gelten für ein erfindungsgemäßes Polymeres verschiedene Voraussetzungen. Entweder befindet sich zwischen mindestens zwei Isocyanurat-Strukturelementen im Polymeren kein Strukturelement, das durch Umsetzung einer Isocyanatgruppe mit einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven funktionellen Gruppe entstehen kann. Das heißt, daß zwischen mindestens zwei Isocyanuratgruppen keine Urethangruppe, Harnstoffgruppe oder Oxazolidongruppe liegt.
Derartige erfindungsgemäße Polymere lassen sich beispielsweise dann erhalten, wenn als Verbindungen der allgemeinen Formel VI, Verbindungen mit mindestens zwei Carbamatgruppen eingesetzt werden, die im Rest R11 keine Strukturelemente aufweisen, die aus der Umsetzung einer Isocyanatgruppe mit einer gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindung entstehen können. Geeignet sind hierbei im wesentlichen alle bereits oben genannten Polymeren
Der Begriff „Molekulargewicht", wie er im Rahmen des vorliegenden Textes benutzt wird, bezieht sich auf das durch GPC unter für das jeweilige Polymere üblichen Bedingungen ermittelte Molekulargewicht in Bezug auf einen Polystyrolstandard.
Die erfindungsgemäßen Polymeren lassen sich durch Umsetzung eines mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisenden Präpolymeren oder eines Gemischs aus zwei oder mehr solcher Präpolymeren mit einem mindestens einer Aminogruppe aufweisenden Alkoxysilan herstellen, wobei das Molverhältnis von Carbamatgruppe zu Aminogruppen weniger als 1 beträgt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Polymeres, erhältlich durch Umsetzung eines mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisenden Präpolymeren oder eines Gemischs aus zwei oder mehr solcher Präpolymeren mit einem mindestens einer Aminogruppe aufweisenden Alkoxysilan, wobei das Molverhältnis von Carbamatgruppen zu Aminogruppen weniger als 1 beträgt.
Unter einem „Präpolymeren" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VI verstanden, die mindestens zwei funktionelle Gruppen Z aufweist, wobei mindestens zwei der funktionellen Gruppen Z für eine Carbamatgruppe stehen. Ein Präpolymeres gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Molekulargewicht von mindestens etwa 150 und höchstens etwa 1.000.000, vorzugsweise mindestens etwa 500 bis etwa 500.000, beispielsweise etwa 1.000 bis 50.000 auf.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen und die erfindungsgemäßen Polymeren eignen sich beispielsweise zum Einsatz in Oberflächenbeschichtungsmitteln wie Lacken oder ähnlichen Anstrichsystemen sowie zur Verwendung in Kleb-, Dicht- und Schaumstoffen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch die Verwendung einer nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindung oder eines erfindungsgemäßen Polymeren zur Herstellung von
Oberflächenbeschichtungsmitteln Dichtstoffen, Klebstoffen, beispielsweise Haftklebstoffen oder Schmelzklebstoffen, Montage- Isolierschäumen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein
Oberflächenbeschichtungsmittel oder ein Klebstoff, mindestens enthaltend ein nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Polymeres oder ein erfindungsgemäßes Polymeres.
Erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtungsmittel oder Klebstoffe enthalten in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Vernetzungskatalysator, der die Vernetzung der Silylgruppen katalysiert, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr solcher Katalysatoren.
Als Vernetzungskatalysatoren eignen sich beispielsweise Aminoverbindungen wie Triethylendiamin, Trimethylaminoethylpiperazin, Pentamethyldiethylentriamin, Tetramethyliminoisopropylamin oder Bis(dimethylaminopropyl)-N-isopropanolamin oder Dimorpholinodiethylether. Weitere geeignete Katalysatoren sind solche auf Basis von organischen oder anorganischen Schwermetallverbindungen wie Ko- baltnaphthenat, Dibutylzinndilaurat, Zinnmercaptide, Zinndichlorid, Zirkontetraoc- toat, Antimondioctoat, Bleidioctoat, Metall-, insbesondere Eisenacetylacetonat. Insbesondere kommen alle für die Beschleunigung der Silanolkondensation bekannten Katalysatoren in Frage. Beispielsweise sind dies Organozinn-, Organoti- tan, Organozirkon- oder Organoaluminiumverbindungen. Beispiele für derartige Verbindungen sind Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndimaleat, Zinnoctoat, Isopro- pyltriisostearoyltitanat, lsopropyltris(dioctylpyrophosphat)titanat,
Bis(dioctylpyrophosphat)oxyacetattitanat, Tetrabutylzirkonat, Tetra- kis(acetylacetonato)zirkonium, Tetraisobutylzirkonat, Buto- xytris(acetylacetonato)zirkonium, Tris(ethylacetoacetato)aluminium. Dibutylzin- nalkylester wie Dibutylzinnalkylmaleate oder Dialkylzinnlaurate sind besonders geeignet, insbesondere Dibutylzinnbisethylmaleat, Dibutylzinnbisbutylmaleat, Di- butylzinnbisoctylmaleat, Dibutylzinnbisoleylmaleat, Dibutylzinnbisacetylacetat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndioctoat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinnbistriethoxysili- kat und deren katalytisch wirksame Derivate. Die genannten Katalysatoren können alleine oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.
Ein Vernetzungskatalysator kann beispielsweise in einer Menge von 0,01 % bis zu etwa 2 %, bevorzugt 0,05 % bis zu etwa 0,5 %, bezogen auf das Gewicht der Silylgruppen, eingesetzt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein erfindungsgemäßes Oberflächenbeschichtungsmittel oder ein erfindungsgemäßer Klebstoff noch weitere Zusatzstoffe enthalten. Geeignete Zusatzstoffe sind beispielsweise Tackifier, Weichmacher, rheologische Additive, Antoxidantien, UV- Stabilisatoren, Farbstoffe, Pigmente, Haftvermittler, Trocknungsmittel, Flammschutzmittel, Zellregulationen, Treibgase oder Füllstoffe.
Zur Erhöhung der Lagerstabilität der erfindungsgemäßen Verbindungen oder der daraus hergestellten Zusammensetzungen eignen sich beispielsweise reaktive Silane. Geeignete reaktive Silane sind beispielsweise Tetramethoxysilan, Trimethoxymethylsilan oder Trimethoxyvinylsilan, die geeignet sind, Wasser abzufangen. Der an derartigen Verbindungen sollte 3 Gew.-%, bezogen auf das gesamte das reaktive Silan oder das Gemisch aus zwei oder mehr reaktiven Silanen enthaltende Gemisch, nicht überschreiten. Als Flammschutzmittel kommen beispielweise übliche phosphorhaltige Verbindungen, insbesondere elementarer Phosphor, Phosphate oder Phosphonate in Frage, beispielsweise Triethylphosphat oder Trichlorpropylphosphat. Derartige Verbindungen können gleichzeitig weichmachende und Viskositätsregulierende Eigenschaften aufweisen. Weitere geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise Diphenylkresylphosphate, Triphenylphosphat, Dimethylmethanphosphonat und dergleichen. Darüber hinaus können als Flammschutz auch Chlorparaffine eingesetzt werden. Ebenso geeignet sind halogenierte Polyester- oder Polyetherpolyole, beispielweise handelsübliches bromiertes Polyetherpolyol. Derartige halogenierte Polyester- oder Polyetherpolyole können beispielsweise in die erfindungsgemäßen Polymeren eingebaut sein.
Wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen, insbesondere die erfindungsgemäßen Polymeren in Zusammensetzungen vorliegen, die zur Erzeugung von Schäumen eingesetzt werden, so können derartige Zusammensetzungen beispielsweise Zellregulantien oder Treibmittel oder beides enthalten. Als Zellregulantien werden üblicherweise Verbindungen auf Silikonbasis eingesetzt. Im Rahmen einer bevorzugten ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Zellregulans insbesondere flüssiges, vernetzungsfähiges Poybutadien, Silikonöle oder Paraffinöle eingesetzt. Als Stabilisatoren werden im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelsübliche Silikonstabilisatoren eingesetzt.
Wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen zur Erzeugung von Schäumen eingesetzt werden sollen, so werden sie zweckmäßigerweise in Druckdosen (Aerosoldosen) dem Anwender zugeführt. Zur Ausbringung der erfindungsgemäßen Bindemittel- oder Bindemittelzusammensetzungen aus den Aerosoldosen enthält eine Zusammensetzung, die eine erfindungsgemäße Verbindung enthält, noch mindestens ein Treibmittel. Geeignete Treibmittel sind beispielsweise niedrig siedende Fluorkohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffe oder Ether oder Gemische aus zwei oder mehr davon. Besonders bevorzugt sind die Fluorkohlenwasserstoffe R124, R125, R134a, R142b, R143 und R152a, R227, die reinen Kohlenwasserstoffe Propan, Butan und Isobutan sowie Dimethylether, jeweils einzeln oder im Gemisch aus zwei oder mehr davon. Weiterhin können CO2, N2O oder N2 als Treibmittel zugegen sein. Beliebige Kombinationen dieser Gase sind möglich. Bei Druckdosenformulierungen sind Treibgasgehalte von 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, bevorzugt. Der Gehalt an unter den herrschenden Druckverhältnissen nicht kondensierbaren Gasen sollte so bemessen sein, daß das auf den Leerraum des Druckbehälters bezogene Volumen einen Druck von etwa 8 bis 10 bar ergibt, je nach den einschlägigen nationalen Vorschriften für Aerosoldosen oder Druckbehälter (sofern solche Vorschriften existieren). Da bei der Vernetzung der erfindungsgemäßen Verbindungen kein CO2 freigesetzt wird, muß genügend Treibgas sowohl für die Ausbringung als auch für die Verschäumung vorhanden sein.
Als Tackifier werden beispielsweise Kohlenwasserstoffharze eingesetzt, insbesondere C5- oder C9-Harze oder mit C5-Harzen modifizierte C9-Harze. Weiterhin zum Einsatz als Tackifier geeignet sind Harze auf Basis reiner Kohlenwasserstoffmonomerer, beispielsweise Harze wie sie aus der Polymerisation von Mischungen aus Styrol, α-Methylstyrol und Vinyltoluol erhältlich sind. Die genannten Kohlenwasserstoffharze können teilhydriert oder voll hydriert sein.
Ebenfalls zum Einsatz als Tackifier geeignet sind Naturharze wie Balsamharz wie es beispielsweise aus Bäumen gewonnen wird oder Tallharz, das bei der Papierherstellung anfällt. Die Naturharze können in der oben genannten Form als Tackifier eingesetzt werden, es ist jedoch ebenso möglich, die genannten Harze nach Veresterung mit entsprechenden polyfunktionellen Alkoholen als Pentaerythritester, Glycerinester, Diethylenglykolester, Triethylenglykolester oder Methylester einzusetzen.
Ebenso als Tackifier geeignet sind die Polyterpenharze. Terpene fallen bei der Trennung von Harzsäuren von deren natürlichen Lösemitteln an und lassen sich zu Polyterpenharzen polymerisieren. Weiterhin zum Einsatz als Tackifier geeignet sind die durch Phenolmodifizierung aus Polyterpenharzen gewinnbaren Terpenphenolharze.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Klebstoff als Zusatzstoffe Stabilisatoren oder Antioxidantien enthalten. Hierzu zählen in der Regel die Phenole, die sterisch gehinderten hohen Molekulargewichts, polyfunktionelle Phenole, schwefel- und phosphorhaltige Phenole oder Amine. Als Stabilisatoren geeignet sind beispielsweise Hydrochinon, Hydrochinonmethylether 2,3-(Di-tert- butyl)hydrochinon, 1 )3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol; Pentaerythrittetrakis-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat; n-Octadecyl-3,5- di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat; 4,4-Methylenbis(2,6-di-tert-butyl-phenol); 4,4-Thiobis(6-tert-butyl-o-cresol); 2,6-Di-tert-butylphenol; 6-(4-Hydroxyphenoxy)-2,4- bis(n-octyl-thio)-1 ,3,5-triazin; Di-n-Octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4- hydroxybenzylphosphonate; 2-(n-Octylthio)ethyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoat; und Sorbithexa[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]; sowie p- Hydroxydiphenylamin oder N,N'-Diphenylendiamin oder Phenothiazin.
Das erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtungsmittel oder der erfindungsgemäße Klebstoff können weiterhin Weichmacher wie Benzoatweichmacher, Phosphatweichmacher, flüssige Harzderivate oder pflanzliche und tierische Öl enthalten. Geeignet sind beispielsweise Sucrosebenzoat, Diethylenglykoldibenzoat und/oder Diethylenglykolbenzoat, bei dem etwa 50 bis etwa 95% aller Hydroxylgruppen verestert worden sind, Phosphat- Weichmacher, beispielsweise t-Butylphenyldiphenylphosphat, Polyethylenglykole und deren Derivate, beispielsweise Diphenylether von Poly(ethylenglykol), flüssige Harzderivate, beispielsweise der Methylester von hydriertem Harz, pflanzliche und tierische Öle, beispielsweise Glycerinester von Fettsäuren und deren Polymerisationsprodukte.
Ebenfalls geeignet sind Weichmacher auf Basis von Phthalsäure, insbesondere die Alkylphthalate. Das erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtungsmittel oder der erfindungsgemäße Klebstoff können weiterhin Farbstoffe wie Titandioxid, Füllstoffe wie Gips, Talkum, Ton und dergleichen sowie Pigmente enthalten.
Die Zusatzstoffe können einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Substanzen vorliegen. Die Menge der Zusatzstoffe sollte etwa 20 Gew.-% (bezogen auf das gesamte Oberflächenbeschichtungsmittel oder den gesamten Klebstoff) nicht überschreiten. Geeignet sind beispielsweise Mengen von etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-%, oder etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden beispielsweise etwa 2, 3, 4, 5, 7 oder 9 Gew.-% Zusatzstoffe eingesetzt.
Geeignete Oberflächenbeschichtungsmittel oder Klebstoffe weisen beispielsweise die folgende ungefähre Zusammensetzung auf:
Basisrezepturen:
Schaumstoffe:
40 - 80 Gew.-% Präpolymeres
10 - 25 Gew.-% Weichmacher bzw. Flammschutzmittel
0 - 5 Gew.-% Schaumstabilisator
0 - 2 Gew.-% Katalysator(en)
0 - 5 Gew.-% sonstige Additive 10 - 25 Gew.-% Treibgase
1. Dicht- und Montageklebstoff
25 - 50 Gew.-% Präpolymeres 25 - 50 Gew.-% Füllstoffe)
0 - 25 Gew.-% Additive > 1 Gew.-% Katalysatoren ) Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Beispiel 1
51 ,7 g Octylamin, 94,8 g Methyl-N-(Trimethoxysilylpropyl)methylcarbamat und 0,1 g Dibutylzinndilaurat wurden unter einer Stickstoffatmosphäre auf 180 °C erwärmt. Nach 3 h war die Aminzahl von 153 auf < 10 gefallen. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhielt man einen weißen Feststoff.
Beispiel 2
Silylierung von Jeffamin T5000 mit Methyl-N-(trimethoxysiIylpropyI)carbamat
385,0 g Jeffamin T5000 (propoxyliertes Glycerin mit endständigen Aminogruppen, Molekulargewicht ca. 5.000, Aminzahl: 27,5) wurden einem 1 I-Dreihalskolben eingewogen und bei circa 100 °C und einem Druck von 20 mbar getrocknet. Anschließend wurde mit Stickstoff belüftet und dann 57,1 g N- (Trimethoxysilylpropyl)methylcarbamat und 0,1 g Dibutylzinndilaurat zugegeben und unter Stickstoff auf 190 °C erwärmt. Innerhalb einer Stunde sank die Aminzahl auf 2,5. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhielt man eine klare Flüssigkeit mit einer Viskosität von circa 100 Pas (Brookfield RVT, Spindel 6/5 UpM).
Die Flüssigkeit wurde mit 0,2% Dibutylzinndiacetonat versetzt und in einer rechteckigen Form in einer Schichtdicke von 2 mm bei 50% RF/23°C 1 Woche bis zur vollständigen Durchhärtung gelagert.
Nach vollständiger Aushärtung erhielt man einen farblosen Polymerfilm, welcher weich und elastisch war. Vergleichsbeispiel 1
Silylierung von Jeffamin D4000 mit 3-lsocyanatopropyltrimethoxysiIan
In 1000 g Jeffamin D4000 (α,ω-Aminopolypropylenglykol, Molekulargewicht circa 4.000, Aminzahl: 28) wurden unter Rühren innerhalb von 20 m 106 g 3- Isocyanatpropyltrimethoxysilan zugetropft (Temperaturanstieg circa 15 °C). 1 h nach Beendigung der Zugabe des Isocyanatosilans war keine Isocyanat mehr nachweisbar. Man erhielt eine klare, farblose Flüssigkeit mit einer Viskosität von 5.000 mPas.
Die Flüssigkeit wurde mit 0,2% Dibutylzinndiacetonat versetzt und in einer rechteckigen Form in einer Schichtdicke von 2 mm bei 50% RF/23°C 1 Woche bis zur vollständigen Durchhärtung gelagert.
Der ausgehärtete Film (Katalysator 0,1 Gew.-% Dibutylzinn-bis-(2,4- Pentandionat)) war 24 h nach Auftrag an der Oberfläche etwas klebrig.
Beispiel 3
Silylierung von Jeffamin D4000 mit Methyl-N-
(trimethoxysilylpropyl)carbamat
200,0 g Jeffamin D4000 wurden einem 0,5 I-Dreihalskolben eingewogen und bei circa 100 °C/20 mbar getrocknet. Danach wurde mit Stickstoff belüftet und dann 25,6 g N-(Trimethoxysilylpropyl)methylcarbamat und 0,1 g Dibutylzinndilaurat zugegeben und unter Stickstoff auf 180 °C erwärmt. Innerhalb einer Stunde sank die Aminzahl auf 0,5. Nach Abkühlen auf < 150 °C wurde unter Vakuum (circa 20 mbar) langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhielt eine klare, gelbe Flüssigkeit mit einer Viskosität von 9.000 mPas (Brookfield RVT, Spindel 6/20 Upm). Der ausgehärtete Film (Katalysator 0,1 Gew.-% Dibutylzinn-bis-(2,4- Pentandionat)) war 24 h nach Auftrag weich, elastisch und klebfrei.
Beispiel 4
Silylierung eines Polyamids mit Methyl-N-(trimethoxysilylpropyl)carbamat
150,0 g Macromelt TPX22-405 (Polyamid mit endständigen Aminogruppen) wurden unter Stickstoff aufgeschmolzen und in die Schmelze 0,15 g Dibutylzinndilaurat und 4,4 g N-(Trimethoxysilylpropyl)methylcarbamat eingerührt. Dann wurde die Mischung circa 2 h auf 180 bis 190 °C erwärmt. Nach Abkühlen auf < 150 °C wurde unter Vakuum (circa 20 mbar) langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.
Man erhielt einen transparenten, gelben Feststoff.
Vergleichsbeispiel 2
Silylierung eines Polyamids aus Dimerfettsäure und Ethylendiamin mit 3- Isocyanatopropyltrimethoxysilan
In 100 g des Polyamids wurden bei 80°C unter Rühren innerhalb von 20 m 24,5 g 3- Isocyanatopropyltrimethoxysilan zugetropft (Temperaturanstieg circa 20 °C). Eine Stunde nach Beendigung der Zugabe des Isocyanatosilans war kein Isocyanat mehr nachweisbar. Man erhielt eine gelbbraune, etwas trübe, wachsartige Substanz, die bei 70 ± 5 °C schmilzt. Der ausgehärtete, klare, gelbe Film (Katalysator 0,15 Gew.-% Dibutylzinn-bis-(2,4-Pentandionat)) ist hart, wenig elastisch. Beispiel 5
Silylierung eines Polyamids aus Dimerfettsäure und Ethylendiamin mit Methyl-N-(trimethoxysilylpropyl)carbamat
In 100 g des Polyamids wurden bei 100 °C 21 ,0 g Methyl-N- (trimethoxysilylpropyl)carbamat und 0,15 g Dibutylzinndilaurat eingerührt und diese Mischung 1 h bei 180 °C gerührt. Dann wurde unter Vakuum (circa 20 mbar) langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhielt eine gelbbraune, etwas trübe, wachsartige Substanz, die bei 70 ± 5 °C schmilzt. Der ausgehärtete, klare, gelbe Film (Katalysator 0,15 Gew.-% Dibutylzinn-bis-(2,4-Pentandionat)) hat die gleichen Eigenschaften wie in Vergleichsbeispiel 2.
Beispiel 6
Umsetzung von Jeffamin D 2000 zu Polyoxypropylendicarbamat und anschließende Pyrolyse in Gegenwart von 3-Aminopropyltrimethoxysilan
In 100 g wasserfreien Dimethylcarbonat wurden 2 g einer 30%igen, methanolischen Natriummethylatlösung tropfenweise eingerührt und dann unter Rühren 250 g Jeffamin D 2000 innerhalb von 30 Minuten zugetropft. Die Umsetzung zum Carbamat erfolgte innerhalb 5 Stunden bei 75°C mit einer Ausbeute von > 90%. Anschließend wurde das Natriummethylat mit 0,6 g Essigsäure neutralisiert, das Salz abfiltriert und die Lösemittel abdestilliert.
Das aufgereinigte Dicarbamat wurde nun mit 44,8 g 3-Aminopropyltrimethoxysilan und 0,3g Dibutylzinndilaurat gemischt und bei 180 bis 190°C zu einem silylierten Präpolymeren analog Beispiel 3 umgesetzt. Beispiel 7
Pyrolyse des 1 ,6-(Di-N-Methylcarbamato)hexan in Gegenwart von Bis- (trimethoxysilylpropyl)amin
In einem 0,25 I-Dreihalskolben wurden 100 g 1 ,6-(Di-N-Methylcarbamato)hexan, 73,2 g Bis-(trimethoxysilylpropyl)amin und 0,17 g Dibutylzinndilaurat eingewogen und das Gemisch unter Stickstoff und starkem Rühren auf 190 °C erwärmt. Nach 30 m wurde ein Vakuum (300 mbar) angelegt und nach weiteren 30 m das Vakuum auf circa 20 mbar reduziert und langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.
Man erhielt ein gelbbraunes, weiches Harz.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit mindestens einer Harnstoffgruppe und mindestens einer Silylgruppe, bei dem als Reaktionspartner eine Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe mit einem Carbamat umgesetzt wird, wobei mindestens einer der Reaktionspartner eine Silylgruppe trägt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Carbamat ein Methylcarbamat oder Ethylcarbamat eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Katalysator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus organischen Basen und metallorganischen Verbindungen eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mindestens ein Reaktionspartner mindestens ein Polymeres eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymeres ein Polymeres ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polystyrolen, Polyestem, Polyethern, Polyamiden, Polyurethanen, Polycarbonaten, Polylactonen, Polyethylenimin, Polyharnstoffen, Polyolefinen und Polyoxazolidonen eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Reaktionspartner eingesetzt wird, der mindestens zwei Carbamatgruppen aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisende Reaktionspartner ein Polymeres ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß es in Gegenwart eines Trimerisierungskatalysators durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung der Reaktionspartner nicht bis zur vollständigen Umsetzung aller Carbamatgruppen durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Umsetzung mindestens eine Verbindung vorliegt, die eine Silylgruppe, eine Harnstoffgruppe und eine Carbamatgruppe trägt.
12. Polymeres, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Polymeres, das mindestens ein Isocyanurat-Strukturelement, mindestens eine Harnstoffgruppe und mindestens eine Alkoxysilylgruppe aufweist, wobei, sofern das Polymere mehr als ein Isocyanurat-Strukturelement aufweist, sich zwischen mindestens zwei Isocyanurat-Strukturelementen im Polymeren kein Strukturelement befindet, das durch Umsetzung einer Isocyanatgruppe mit einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven funktionellen Gruppe entstehen kann, oder die zwischen zwei Isocyanuratgruppen liegende Struktur ein Molekulargewicht von mindestens 300 aufweist.
14. Polymeres, das mindestens eine Harnstoffgruppe, mindestens eine Alkoxysilylgruppe und mindestens eine Carbamatgruppe aufweist.
15. Polymeres nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Isocyanuratgruppe aufweist.
16. Polymeres, erhältlich durch Umsetzung eines mindestens zwei Carbamatgruppen aufweisenden Präpolymeren, oder eines Gemischs aus zwei oder mehr solcher Präpolymeren mit einem mindestens eine Aminogruppe aufweisenden Alkoxysilan, wobei das Molverhältnis von Carbamatgruppen zu Aminogruppen weniger als 1 beträgt.
17. Polymeres nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung nicht bis zur vollständigen Umsetzung aller Carbamatgruppen geführt wird.
18. Verwendung einer nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten Verbindung oder eines Polymeren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17 zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungsmitteln Dichtstoffen, Klebstoffen, Montage- Isolierschäumen.
19. Oberflächenbeschichtungsmittel, Dichtstoff, Klebstoff, Montage- oder Isolierschaum, mindestens enthaltend ein Polymeres hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 oder ein Polymeres gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17.
20. Oberflächenbeschichtungsmittel, Dichtstoff, Klebstoff, Montage- oder Isolierschaum nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Vernetzungskatalysator enthält.
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