EP2178984A1 - Silane-based, aqueous coating system, production and use thereof - Google Patents

Silane-based, aqueous coating system, production and use thereof

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Publication number
EP2178984A1
EP2178984A1 EP08785901A EP08785901A EP2178984A1 EP 2178984 A1 EP2178984 A1 EP 2178984A1 EP 08785901 A EP08785901 A EP 08785901A EP 08785901 A EP08785901 A EP 08785901A EP 2178984 A1 EP2178984 A1 EP 2178984A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acid
formula
reaction
water
silanes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08785901A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Adolf KÜHNLE
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.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of EP2178984A1 publication Critical patent/EP2178984A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/20Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/22Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/26Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • C08L83/08Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
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    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups

Definitions

  • Silane-based and aqueous coating system its preparation and use
  • the invention relates to a water-dispersed coating composition based on silanes with amino groups and a double bond-containing organic acid. Furthermore, the invention relates to a process for their preparation and use.
  • aqueous coating systems are generally subdivided into dispersions and emulsions, where the term dispersion denotes the state of aggregation for a finely divided solid in a liquid, while a finely and homogeneously distributed liquid is used under an emulsion Phase in a second fluid understands.
  • So-called polymer dispersions are water-dispersed polymers which, depending on the glass transition temperature or chain length, are viscous liquids to solids.
  • emulsifiers are used. These are oligomeric or polymeric compounds having a hydrophilic and a lipophilic moiety.
  • lipophilic end will usually always be a long branched or unbranched alkyl chain, depending on whether the hydrophilic end contains a polyalkyl ether, a carboxylate function or an ammonium salt, one speaks of nonionic, anionogenic or cationogenic emulsifier systems.
  • an emulsifier is firmly anchored in the polymer via its lipophilic radical, so that the polymer receives hydrophilic groups and can be dispersed in water.
  • emulsifier systems can be modified such that the polymer itself already carries carboxylate or ammonium functions which can be reacted for dispersion in water with alkali metal, alkaline earth metal hydroxides or amines or with acids such as formic acid or acetic acid.
  • these emulsifier systems have various disadvantages.
  • nonionic emulsifiers larger amounts are usually required so that the coating becomes sensitive to moisture.
  • nonionic emulsifiers diffuse to the surface, causing them becomes greasy and the intercoat adhesion deteriorates. If alkali metal or alkaline earth metal hydroxides are used, anionogenic emulsifiers also provide moisture-sensitive coatings.
  • amines When amines are used in anionogenic systems, their volatilization achieves higher water resistance, but amines are released into the environment. Similarly, it is the case of cationogenic systems that usually a volatile acid such as. B. release acetic acid or formic acid.
  • the products offered on the market are very diverse and include, for example, dispersions based on acrylates, styrene-acrylates, butadiene-styrene, vinylidene-styrene, polyurethane, vinyl acetates, vinyl acrylates, butadiene-acrylonitrile and ethene-vinyl acetates.
  • dispersion is used for which application is usually a question of the desired property picture and the costs. Areas of application can be found in the paper and graphic arts industry, the paints and coatings industry, the adhesives industry, the textile and carpet industry, the leather industry, the construction industry, the foam manufacturing industry and in medicine and pharmacy.
  • the acid solutions contain volatile acids, eg. For example, formic acid, which volatilizes during drying and is released as a hazardous substance.
  • Alkaline or basic systems in turn hydrolyze and condense faster than acidic systems, so that oligomers are formed by this partial condensation. After the application, they can no longer crosslink to the required extent due to already used crosslinking groups and relatively soft films are formed. (EP 0 716 127, EP 0 716 128, EP 0 832 911, EP 1 101 787, WO 06/010666, WO 05/014741)
  • the object was to develop a polymer dispersion based on silanes, which, on the one hand, is hydrolyzed on the other hand, but prevents oligomer formation by virtue of its low basicity. When the polymer dispersions dry, again no volatile acids should be released into the environment.
  • this object could surprisingly be achieved in that an aminoalkoxysilane whose amino groups was reacted with a double bond-containing organic acid, wherein a corresponding ammonium salt is generally formed, is dispersed in water.
  • hydrolysis can take place, but on the other hand, the condensation to oligomers but are largely prevented.
  • the double bonds containing organic acid can be crosslinked easily and thus can remain as a polymer in the formed silane film.
  • the silane film is surprisingly hard and scratch-resistant.
  • the process according to the invention offers the advantage that the pH of the reaction solution can be tailor-made to a range from 4 to 7 and no acids are liberated.
  • A represents a substituted or unsubstituted aminoalkyl group, a substituted or unsubstituted diaminodialkyl group or substituted or unsubstituted triaminothalkyl group.
  • aminosilanes or aminoalkylsilanes include, but are not limited to, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, amino-functional propyltrimethoxysilane, bis (3-trimethoxysilylpropyl) amine, bis (3-thethoxysilylpropyl) amine, N-benzyl-N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylthmethoxysilane hydrochloride, N-
  • Preferred aminosilanes or aminoalkylsilanes are substituted or unsubstituted aminosilane compounds, in particular 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrinnethoxysilane, 2-aminopropyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 2 -Aminopropyl-3-aminopropylthethoxysilane, 2-aminoethyl-2-aminoethyl-3-aminopropyltrinnethoxysilane, 2-aminoethyl-2-aminoethyl-3-aminopropylthethoxysilane and N- (n-butyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane.
  • DYNASYLAN® ® AMMO DYNASYLAN® AMEO
  • DYNASYLAN® ® 1505 DYNASYLAN® ® 1189 DYNASYLAN® ® DAMO
  • DYNASYLAN® ® TRIAMO DYNASYLAN® ® AMMO
  • DYNASYLAN® AMEO DYNASYLAN® ® 1505 DYNASYLAN® ® 1189
  • DYNASYLAN® ® DAMO DYNASYLAN® TRIAMO.
  • the groups Y are identical or different, Y being OH, ONa, OK, OR ',
  • OCOR ' OSiR's, Cl, Br, I or NR' 2
  • one or more silanes of the general formula (II) are optionally, one or more silanes of the general formula (II).
  • the groups R are independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl groups and each have 1 to 18 carbon atoms and may optionally be substituted
  • the groups X are the same or different and X is an oxy, hydroxy, alkoxy, carboxy, silyl, alkylsilyl, alkoxysilyl, siloxy, alkylsiloxy, alkoxysiloxy, silylalkyl, alkoxysilylalkyl, alkylsilylalkyl, halogen , omega-haloalkyl, epoxy, omega-glycidyloxyalkyl, ester, fluoroalkyl or perfluoroalkyl, blocked isocyanate, cyanatoalkyl, isocyanatoalkyl, omega-methacryloxy-alkyl, acrylate, methacrylate, mercap
  • Thalkoxysilanes in particular alkyltrialkoxysilanes of the RSi (OR ') 3 type are preferably used here, the alkoxy group (OR') having from 1 to 4 carbon atoms, in particular methoxy or ethoxy group, and the alkyl group (R) having from 1 to 5 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms, but preferably has 3 carbon atoms.
  • alkyltrialkoxysilanes of the formula RSi (OR ') 3 are isobutyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® IBTMO), Isobutyltriethoxy- silane, Propylthmethoxysilan (DYNASYLAN ® PTMO), Propylthethoxysilan, ethyl trimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMS) or methyltriethoxysilane.
  • isobutyltrimethoxysilane DYNASYLAN ® IBTMO
  • Isobutyltriethoxy- silane DYNASYLAN ® PTMO
  • Propylthethoxysilan ethyl trimethoxysilane
  • ethyltriethoxysilane methyltrimethoxysilane
  • Thalkoxysilane can with a substituent of the type X according to the formula XSi (OR ') 3, such as 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® GLYMO), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMO), 3-Methacryloxypropylthmethoxysilan (DYNASYLAN ® MEMO) are used.
  • DYNASYLAN ® VTMO or vinyltriethoxysilane used such as vinyltrimethoxysilane Alkenylthalkoxysilane.
  • halosilanes preferably trichlorosilanes
  • alkoxysilanes in the process according to the invention.
  • the hydrochloric acid formed during the hydrolysis must be removed.
  • the aminosilane or aminoalkylsilane used according to formula I is advantageously partially or completely neutralized with an acid containing carbon double bonds.
  • an acid containing carbon double bonds may be mono- or poly-protic acids.
  • acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, aconitic acid, oleic acid and the derivatives of the abovementioned acids are preferably used in the process according to the invention.
  • the molar ratio of aminosilanes or aminoalkylsilanes to the acid is preferably to be selected so that per primary, secondary or tertiary amino group of 0.2 to 2.0 molar equivalents of a monoprotic acid are available.
  • the preparation can be done for example by dropwise addition of the appropriate amount of acid to the silane mixture with cooling, this variant is particularly suitable when equivalent amounts of acid and amine are used.
  • This can be done both in a solvent and run without the use of a solvent.
  • alcohols such as example, ethanol and methanol, advantageous.
  • concentrations of the solutions are from 0.1 to 99.9% by weight, preferably from 20 to 90% by weight, in particular from 30 to 80% by weight.
  • the reaction can also be carried out in any other organic solvent, provided that the reaction components dissolve here.
  • Such a mixture may be stored as an intermediate for an extended period if necessary.
  • the adduct of the silanes A n SiY n according to formula I and (R) a (X) bSiY n according to formula II and the acid used according to the invention is dissolved either in 100% concentration or in an organic solvent at temperatures above 20 0 C and below 80 0 C, preferably stirred at temperatures between 30 0 C and 70 0 C, in particular at temperatures between 35 0 C and 45 0 C in water, wherein the ratio of silanes used according to the invention and acid is to be selected in that, after stirring in, the reaction solution has a pH of from 2 to 9, preferably a pH of from 3 to 8, particularly preferably a pH of from 4 to 7.5.
  • the resulting in the hydrolysis alcohols such as methanol or ethanol and optionally with solvent used are then at temperatures above 20 0 C and below 80 0 C, preferably at temperatures between 30 0 C and 70 0 C, in particular at temperatures between 35 0 C and Distilled off 45 0 C, wherein in the latter cases with a vacuum pump, the pressure is to be lowered. If during this distillation of the alcohol and the optionally used solvent water is discharged with, the amount of water can be replaced later.
  • the aqueous solutions After dilution with water, the aqueous solutions then have a content of acid-neutralized silane of ⁇ 50% by weight, preferably from 5 to 40% by weight, in particular from 10 to 30% by weight.
  • the present method may be practiced be that a pH of the reaction solution of about 3 to 4.5 results.
  • the silanol groups formed during the hydrolysis are partially retained, since the further condensation is hindered at this pH.
  • a condensation or crosslinking especially at a pH change, z.
  • After application when the system is applied to a basic surface such as concrete or metals.
  • the condensation or cross-linking also occurs when the water has volatilized.
  • the second method step is advantageously carried out on site and immediately before the application itself.
  • the adduct of the silanes A n SiY n according to formula I and (R) a (X) b SiY n according to formula II and the acid used in the invention either in 100% concentration or in solution Place at a temperature above 0 0 C, preferably at a temperature above 10 0 C, in particular at a temperature between 20 0 C and 40 0 C is stirred into water.
  • a transport cost savings for example, the advantage of a transport cost savings.
  • a particularly preferred method is based on a one-step process.
  • the organic acid is placed in water and the silane or silane mixture is stirred in the course of 0.1 to 10 hours. Conveniently, then just enough acid is initially charged that the silanol groups are partially retained or, after addition of the silane or silane mixture, a pH of from 3 to 8, preferably from 7 to 7.5 results.
  • the addition of the acid - distributed over the entire reaction time - can be done in up to 100 individual portions.
  • this method offers the advantage of a particularly simple method of assembly, on the other hand can between already during the addition of the silane mixture produced by hydrolysis of alcohols such as methanol or ethanol at temperatures above 20 0 C and below 80 0 C, preferably at temperatures 30 0 C and 70 0 C, in particular at temperatures between 35 0 C and 45 0 C are distilled off, in the latter cases with a vacuum pump, the pressure is to be lowered. During the azeotropic distillation of the alcohol, the amount of water entrained must be replaced.
  • alcohols such as methanol or ethanol
  • the aqueous solutions have a content of acid-neutralized silane of ⁇ 50% by weight, preferably from 5 to 40% by weight, in particular from 10 to 30% by weight.
  • the reaction of the silanes and modified amino silanes and aminoalkyl silanes in accordance with this one-step process in water is preferably at a temperature from 0 to 200 0 C, preferably at a temperature of 10 to 100 0 C, particularly preferably at a temperature of 20 to 90 0 C. carried out. Most preferably, this reaction of the silanes is carried out at a temperature of 60 ⁇ 15 0 C. In a particular embodiment of the process according to the invention, the temperature is not kept constant over the entire reaction time. Thus, for example, it is advantageous to raise the reaction temperature slightly towards the end of the reaction time in order to distill off the solvent which may be present and the alcohols formed during the hydrolysis, such as methanol, ethanol or a mixture of these alcohols, as mentioned.
  • the process according to the invention for the conversion of aminosilanes and silanes advantageously leads to silanols and siloxanes and / or to siloxanes with ammonium groups which have as counterion an acrylate, methacrylate, maleate, fumarate, oleate, itacon, aconitic acid anion or a derivative of the abovementioned Contain acids.
  • aqueous solutions are prepared in concentrations of less than 50 wt .-%, preferably from 5 to 40 wt .-%, in particular from 10 to 30 wt .-%.
  • the process according to the invention can be carried out continuously or in batch mode.
  • an electron beam crosslinking can (for example, at a temperature of 100 0 C; radiation dose of 3 Mrad; electron gun.: Elektrocurtain, Fa. Energy Sciences Int.) Or regulators and initiators can be used.
  • Regulators are added to the dispersion for adjusting the molecular weights, wherein, based on the amount of acid, preferably from 0.05 to 5 wt .-%, preferably from 0.1 to 2 wt .-% and particularly preferably from 0.2 to 1 wt. -% be used.
  • the coating composition according to the invention has a molecular weight regulator selected from mercaptans, such as, for example, n-butyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, 2-mercaptoethanol, or 2-ethylhexyl thioglycolate.
  • the coating composition according to the invention preferably has n-dodecylmercaptan.
  • the coating composition according to the invention may contain what are known as polymerization initiators.
  • the coating composition according to the invention from 0.01 to 2 wt .-% based on the amount of acid.
  • the dispersion of the invention preferably azo compounds such as 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2 'azobis- (isobutterklareamidin) - dihydrochloride or 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), redox Systems, such as the combination of tertiary amines with peroxides on.
  • the dispersion according to the invention preferably comprises peroxides, more preferably peroxodisulfate, dilauroyl peroxide, tert-butyl peroctoate, tert-butyl phesononanoate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dibenzoyl peroxide or 2,2-bis (tert-butylperoxy) butane.
  • the dispersion according to the invention can also be a mixture of different polymers. tion initiators with different half-life, such as dilauroyl peroxide and 2,2-bis (tert-butylperoxy) butane, to keep constant the radical during the polymerization and at different polymerization temperatures.
  • the dispersion according to photoinitiators include, in particular, these are ⁇ -hydroxy ketones, phenylglyoxylates, benzyl dimethyl or ⁇ -aminoketones.
  • acrylate and methacrylate compounds can be admixed to the system according to the invention, such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, Heptyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, decyl (meth) methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth)
  • so-called molecular weight regulators for example from the class of known mercaptans, can be added to adjust the molecular weights, such as n-butylmercaptan, n-dodecylmercaptan, 2-mercaptoethanol or 2-ethylhexylthioglycolate, the molecular weight regulators generally being used in amounts of 0 , 05 to 5 wt .-%, based on the monomer mixture, preferably in amounts of 0.1 to 2 wt .-% and particularly preferably in amounts of 0.2 to 1 wt .-% are used on the monomer mixture. Preference is given to using n-dodecylmercaptan as molecular weight regulator.
  • the mixing ratio of the inventive silane-based system to optionally added acrylate or methacrylate compounds is 0.1 to 99.1 wt .-% to 99.9 to 0.1 wt .-%. It is preferably 30 to 70% by weight to 70 to 30% by weight. In particular, at most 15% by weight of the acrylate or methacrylate compounds are added to the aqueous system.
  • additives such as heat and light stabilizers, in particular UV absorbers, optical brighteners, antistatic agents, lubricants, antiblocking agents, nucleating agents, fillers and dyes, pigments and flame retardants may be included in the inventive system.
  • these additives Based on the solids content of the dispersion, these additives have a total of preferably from 0.01 wt .-% to 5.0 wt .-%.
  • wetting and leveling agents in amounts of 0.01 wt .-% to 5.0 wt .-% may be advisable for certain surfaces.
  • composition of the invention can be used in many ways such.
  • the coating of fillers for the water-repellent coating of salts, in particular the coating of perborates, for coating tacky plastic granules, for the coating of concrete and glass, for the synthesis of catalysts and their starting compounds, for stabilizers and for the synthesis or modification of ceramic compositions and polymers and for the coating of polymer granules, polymer plates, polymer fibers and polymer semifinished products.
  • Sheet metal test specimen (Chemetall No. 129611 with bonder rust protection 26 / NL 60).
  • the solution / dispersion from Example 4 is applied to this test specimen - the uncoated specimen representing the blank specimen (Test specimen 6.1) or from Example 5 (test specimen 6.2) in a layer thickness of 200 microns aufgerakelt (laboratory blade).
  • the film is allowed to dry at room temperature. This is followed by storage for 24 hours at 50 0 C in a vacuum oven. Thereafter, an annealing of 1 hour in a drying oven at 100 0 C and then cooling in the course of 24 hours to room temperature.
  • the coating and treatment are carried out analogously with the same solution / dispersion
  • Example 6 However, only half of the area is coated, the uncoated area serves as a blank.
  • the two test specimens carry the
  • Example 6 The samples of Example 6 are stored in vertical position 6 months (March to August period) under outdoor weather (Central European climate) and then assessed visually, the grade 1 is a very good and grade 5 is a very poor rating.
  • Coated specimens no. 2 and no. 3 have a water-resistant, transparent and hard film which does not change in outdoor weathering. The drying of the solution / dispersion proceeds without any solvent, amine or acid emission.
  • the scratch resistance of the samples of Example 7 is checked so that after removal of the test specimens from the oven and cooling in the course of 24 hours commercially available steel wool (amount about 1 cm 3 ) by hand under low load (about 100 pond) each 10 times in forward and backward on the entire substrate was moved. This means that scrubbing is done with equal intensity over both the coated and uncoated surfaces. It is then visually assessed which of the two polyamide surfaces (ie, uncoated-coated) has more scratch marks, with grade 1 being a very good rating and grade 5 being a very poor rating.
  • Coated specimens no. 5 and no. 6 are significantly more scratch resistant than the blank specimen.

Abstract

Production of a composition based on silanes for the scratch-resistant, hydrophobic, aqueous coating of metals, plastics, chemical products, ceramic materials, concrete and glass.

Description

Silane-basierendes und wässriges Beschichtungssystem, dessen Herstellung und Verwendung Silane-based and aqueous coating system, its preparation and use
Die Erfindung betrifft eine in Wasser dispergierte Beschichtungsmasse auf Basis von Silanen mit Aminogruppen und einer Doppelbindungen enthaltenden organischen Säure. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung.The invention relates to a water-dispersed coating composition based on silanes with amino groups and a double bond-containing organic acid. Furthermore, the invention relates to a process for their preparation and use.
Nach dem Stand der Technik werden - neben Lösungen - wässrige Beschichtungs- Systeme in der Regel in Dispersionen und Emulsionen unterteilt, wobei der Ausdruck Dispersion den Aggregatzustand für einen fein verteilten Feststoff in einer Flüssigkeit kennzeichnet, während man unter einer Emulsion eine fein und homogen verteilte flüssige Phase in einer zweiten Flüssigkeit versteht. So genannte Polymerdispersionen sind in Wasser fein verteilte Polymere die je nach Glastemperatur bzw. Kettenlänge viskose Flüssigkeiten bis Feststoffe darstellen. Um diese Polymere in Wasser dispergieren zu können bzw. sie wasserverträglich zu machen, werden Emulgatoren verwendet. Dieses sind oligomere oder polymere Verbindungen, die einen hydrophilen und einen lipophilen Rest aufweisen. Während das lipophile Ende in der Regel immer eine lange verzweigte oder unverzweigte Alkylkette darstellt, spricht man, abhängig davon, ob das hydrophile Ende einen Polyalkylether, eine Carboxylatfunktion oder ein Ammoniumsalz enthält, von nichtionogen, anionogenen oder kationogenen Emulgatorsystemen. Prinzipiell wird ein Emulgator über seinen lipophilen Rest im Polymer fest verankert, so dass das Polymer hydrophile Gruppen erhält und in Wasser dispergiert werden kann. Diese Emulgatorsysteme können dahingehend modifiziert werden, dass das Polymer selbst bereits Carboxylat- oder Ammoniumfunktionen trägt, die für die Dispergierung in Wasser mit Alkali-, Erdalkali- hydroxiden oder Aminen bzw. mit Säuren wie Ameisensäure oder Essigsäure umgesetzt werden können. Je nach Aufbau, weisen diese Emulgatorsysteme verschiedene Nachteile auf. Bei nichtionogenen Emulgatoren sind meist größere Mengen erforderlich, so dass die Beschichtung feuchtigkeitsempfindlich wird. Weiterhin diffundieren nichtionogene Emulgatoren an die Oberfläche, wodurch diese schmierig wird und sich die Zwischenschichthaftung verschlechtert. Sofern Alkalioder Erdalkalihydroxide verwendet werden, liefern auch anionogene Emulgatoren feuchtigkeitsempfindliche Beschichtungen. Beim Einsatz von Aminen in anionogenen Systemen wird durch deren Verflüchtigung zwar eine höhere Wasserfestigkeit erreicht, andererseits werden Amine an die Umwelt abgegeben. Ähnlich verhält es sich bei kationogenen Systemen, die beim Auftrocknen üblicherweise eine flüchtige Säure wie z. B. Essigsäure oder Ameisensäure freisetzen.According to the state of the art, in addition to solutions, aqueous coating systems are generally subdivided into dispersions and emulsions, where the term dispersion denotes the state of aggregation for a finely divided solid in a liquid, while a finely and homogeneously distributed liquid is used under an emulsion Phase in a second fluid understands. So-called polymer dispersions are water-dispersed polymers which, depending on the glass transition temperature or chain length, are viscous liquids to solids. In order to be able to disperse these polymers in water or make them water-compatible, emulsifiers are used. These are oligomeric or polymeric compounds having a hydrophilic and a lipophilic moiety. While the lipophilic end will usually always be a long branched or unbranched alkyl chain, depending on whether the hydrophilic end contains a polyalkyl ether, a carboxylate function or an ammonium salt, one speaks of nonionic, anionogenic or cationogenic emulsifier systems. In principle, an emulsifier is firmly anchored in the polymer via its lipophilic radical, so that the polymer receives hydrophilic groups and can be dispersed in water. These emulsifier systems can be modified such that the polymer itself already carries carboxylate or ammonium functions which can be reacted for dispersion in water with alkali metal, alkaline earth metal hydroxides or amines or with acids such as formic acid or acetic acid. Depending on the structure, these emulsifier systems have various disadvantages. In the case of nonionic emulsifiers, larger amounts are usually required so that the coating becomes sensitive to moisture. Furthermore, nonionic emulsifiers diffuse to the surface, causing them becomes greasy and the intercoat adhesion deteriorates. If alkali metal or alkaline earth metal hydroxides are used, anionogenic emulsifiers also provide moisture-sensitive coatings. When amines are used in anionogenic systems, their volatilization achieves higher water resistance, but amines are released into the environment. Similarly, it is the case of cationogenic systems that usually a volatile acid such as. B. release acetic acid or formic acid.
Weitere Ausführungen dazu finden sich in „Wässrige Polymerdispersionen - Synthese, Eigenschaften, Anwendungen (Dieter Distler, Wiley-VCH Weinheim, 1999).Further details can be found in "Aqueous polymer dispersions - synthesis, properties, applications (Dieter Distler, Wiley-VCH Weinheim, 1999).
Die im Markt angebotenen Produkte sind sehr vielfältig und beinhalten beispielsweise Dispersionen auf Basis von Acrylaten, Styrol-Acrylaten, Butadien-Styrol, Vinyliden- Styrol, Polyurethan, Vinylacetaten, Vinylacrylaten, Butadien-Acrylnitril und Ethen- Vinylacetaten. Welche Dispersion für welchen Anwendungszweck eingesetzt wird, ist in der Regel eine Frage des gewünschten Eigenschaftsbildes und der Kosten. Anwendungsgebiete finden sich in der Papier- und der graphischen Industrie, der Anstrichmittel- und Lackindustrie, der Klebstoffindustrie, der Textil- und Teppich- industrie, der Lederindustrie, der Bauindustrie, der Industrie für die Formschaumherstellung sowie in der Medizin und Pharmazie.The products offered on the market are very diverse and include, for example, dispersions based on acrylates, styrene-acrylates, butadiene-styrene, vinylidene-styrene, polyurethane, vinyl acetates, vinyl acrylates, butadiene-acrylonitrile and ethene-vinyl acetates. Which dispersion is used for which application is usually a question of the desired property picture and the costs. Areas of application can be found in the paper and graphic arts industry, the paints and coatings industry, the adhesives industry, the textile and carpet industry, the leather industry, the construction industry, the foam manufacturing industry and in medicine and pharmacy.
Darüber hinaus werden unter den Handelsbezeichnungen DYNASYLAN® HS bzw. Hydrosil von der Degussa GmbH Typen, wie 2909, 2775, 2627, 2776 und 2907, als wässrige Silansysteme angeboten, die aufgrund vorhandener Silanolgruppen sehr gut auf Hydroxylgruppen enthaltende Oberflächen aufziehen und dort haften. Die resultierenden Filme sind hochtransparent, leider aber weich und nicht kratzfest, so dass Beschichtungen auf Basis dieser Produkte auf Oberflächen von Fertigprodukten ausscheiden. Entsprechend können diese Typen lediglich als Additive, als Grundie- rungen, als Adhäsionspromotoren, zur Glasfaserschlichte oder zur Oberflächen- behandlung von Mineralien empfohlen werden. Hinzu kommt, dass sie aus Stabilitätsgründen oder Arbeitsschutzüberlegungen nur entweder als saure Lösungen mit einem pH-Wert von ca. 4 oder als basisches System mit einem pH- Wert von ca. 11 angeboten werden können. Die sauren Lösungen enthalten wie oben erwähnt flüchtige Säuren z. B. Ameisensäure, die sich bei der Trocknung verflüchtigt und als Gefahrstoff freigesetzt wird. Alkalische bzw. basische Systeme wiederum hydrolysieren und kondensieren schneller als saure Systeme, so dass durch diese Teilkondensation Oligomere entstehen. Nach der Applikation können sie - aufgrund bereits verbrauchter Vernetzungsgruppierungen - nicht mehr im erforderlichen Umfang vernetzen und es entstehen relativ weiche Filme. (EP 0 716 127, EP 0 716 128, EP 0 832 911 , EP 1 101 787, WO 06/010666, WO 05/014741 )In addition, under the trade names DYNASYLAN® ® HS or Hydrosil by Degussa GmbH types, such as 2909, 2775, 2627, 2776 and 2907, offered as an aqueous silane systems, raise the surfaces very well containing hydroxyl groups on the basis of existing silanol and stick there. The resulting films are highly transparent, but unfortunately soft and not scratch-resistant, so that coatings based on these products on surfaces of finished products excrete. Accordingly, these types can only be used as additives, as primers, as adhesion promoters, for glass fiber size or for surface treatment. Treatment of minerals are recommended. In addition, for reasons of stability or occupational safety, they can only be offered either as acidic solutions with a pH of about 4 or as a basic system with a pH of about 11. As mentioned above, the acid solutions contain volatile acids, eg. For example, formic acid, which volatilizes during drying and is released as a hazardous substance. Alkaline or basic systems in turn hydrolyze and condense faster than acidic systems, so that oligomers are formed by this partial condensation. After the application, they can no longer crosslink to the required extent due to already used crosslinking groups and relatively soft films are formed. (EP 0 716 127, EP 0 716 128, EP 0 832 911, EP 1 101 787, WO 06/010666, WO 05/014741)
Die Aufgabe bestand darin, eine Polymerdispersion auf Basis von Silanen zu entwickeln, die einerseits zwar hydrolysiert andererseits aber durch eine niedrige Basizität eine Oligomerbildung verhindert. Beim Auftrocknen der Polymerdispersionen sollten wiederum keine flüchtigen Säuren an die Umwelt abgegeben werden.The object was to develop a polymer dispersion based on silanes, which, on the one hand, is hydrolyzed on the other hand, but prevents oligomer formation by virtue of its low basicity. When the polymer dispersions dry, again no volatile acids should be released into the environment.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der Angaben in den Patentan- Sprüchen gelöst.The object is achieved according to the disclosure in the patent claims.
So konnte diese Aufgabe überraschenderweise dadurch gelöst werden, dass ein Aminoalkoxysilan, dessen Aminogruppen mit einer Doppelbindungen enthaltenden organischen Säure umgesetzt wurde, wobei in der Regel ein entsprechendes Ammoniumsalz entsteht, in Wasser dispergiert wird. Durch Einstellung eines geeigneten pH-Wertes kann einerseits Hydrolyse stattfinden, anderseits aber die Kondensation zu Oligomeren aber weitestgehend verhindert werden.Thus, this object could surprisingly be achieved in that an aminoalkoxysilane whose amino groups was reacted with a double bond-containing organic acid, wherein a corresponding ammonium salt is generally formed, is dispersed in water. By setting a suitable pH on the one hand hydrolysis can take place, but on the other hand, the condensation to oligomers but are largely prevented.
Bei Applikation einer vorliegenden Zusammensetzung auf einem Substrat kann vor oder nach dem Auftrocknungsvorgang bzw. der Filmbildung die Doppelbindungen enthaltende organische Säure problemlos vernetzt werden und kann somit als Polymer im ausgebildeten Silanfilm verbleiben. Dadurch wird der Silanfilm überraschenderweise auch hart und kratzfest.When a composition is applied to a substrate before or after the drying process or the film formation, the double bonds containing organic acid can be crosslinked easily and thus can remain as a polymer in the formed silane film. As a result, the silane film is surprisingly hard and scratch-resistant.
Bedingt durch die Tatsache, dass Silane im neutralen Bereich am stabilsten sind und wenig hydrolysieren, bei alkalischem pH-Wert (> 8) dagegen zunehmend besser hydrolysieren und durch Kondensation Oligomere und Polymere bilden, bei saurem pH-Wert (< 4) wiederum ebenfalls hydrolysieren und zusätzlich beim Auftrocknen flüchtige Säure freisetzen, bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass der pH-Wert des der Reaktionslösung maßgeschneidert auf einen Bereich von 4 bis 7 eingestellt werden kann und dabei keinerlei Säuren freigesetzt werden.Due to the fact that silanes in the neutral range are the most stable and have little hydrolysis, at alkaline pH (> 8), however, increasingly hydrolyze better and form by condensation oligomers and polymers, at acidic pH (<4) in turn also hydrolyze and in addition to liberate volatile acid on drying, the process according to the invention offers the advantage that the pH of the reaction solution can be tailor-made to a range from 4 to 7 and no acids are liberated.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden ein oder mehrere Aminosilane oder Aminoalkylsilane der allgemeinen Formel IFor the process according to the invention, one or more aminosilanes or aminoalkylsilanes of the general formula I
AmSiYn (I),A m SiY n (I),
verwendet, worinused in which
A eine substituierte oder unsubstituierte Aminoalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Diaminodialkylgruppe oder substituierte oder unsubstituierte Triaminothalkylgruppe darstellt.A represents a substituted or unsubstituted aminoalkyl group, a substituted or unsubstituted diaminodialkyl group or substituted or unsubstituted triaminothalkyl group.
Solche Aminosilane oder Aminoalkylsilane sind beispielsweise - aber nicht ausschließlich - 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 2- Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, thaminofunktionelles Propyltri- methoxysilan, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)-amin, Bis(3-thethoxysilylpropyl)-amin, N-Benzyl-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylthmethoxysilan-Hydrochlohd, N-Such aminosilanes or aminoalkylsilanes include, but are not limited to, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, amino-functional propyltrimethoxysilane, bis (3-trimethoxysilylpropyl) amine, bis (3-thethoxysilylpropyl) amine, N-benzyl-N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylthmethoxysilane hydrochloride, N-
Benzyl-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylthmethoxysilan-Hydroacetat, N-(n-Benzyl N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylthmethoxysilane Hydroacetate, N- (n-
Butyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, N- Vinylbenzyl-N-(2-aminoethyl)-3-anninopropylpolysiloxan und N-(2-Aminoethyl)-3- aminopropylnnethyldinnethoxysilan.Butyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- Vinyl benzyl N- (2-aminoethyl) -3-anninopropylpolysiloxane and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldinnethoxysilane.
Bevorzugte Aminosilane oder Aminoalkylsilane sind substituierte oder unsubstituierte Aminosilan-Verbindungen, insbesondere 3-Aminopropyltri- methoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrinnethoxysilan, 2-Aminopropyl-3-aminopropyl- trimethoxysilan, 2-Aminopropyl-3-aminopropylthethoxysilan, 2-Aminoethyl-2- aminoethyl-3-aminopropyltrinnethoxysilan, 2-Aminoethyl-2-aminoethyl-3- aminopropylthethoxysilan und N-(n-Butyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan.Preferred aminosilanes or aminoalkylsilanes are substituted or unsubstituted aminosilane compounds, in particular 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrinnethoxysilane, 2-aminopropyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 2 -Aminopropyl-3-aminopropylthethoxysilane, 2-aminoethyl-2-aminoethyl-3-aminopropyltrinnethoxysilane, 2-aminoethyl-2-aminoethyl-3-aminopropylthethoxysilane and N- (n-butyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane.
Besonders bevorzugt werden DYNASYLAN® AMMO, DYNASYLAN® AMEO, DYNASYLAN® 1505, DYNASYLAN® 1189, DYNASYLAN® DAMO und DYNASYLAN® TRIAMO.Particular preference DYNASYLAN® ® AMMO, DYNASYLAN® ® AMEO, DYNASYLAN® ® 1505 DYNASYLAN® ® 1189, DYNASYLAN® ® DAMO and DYNASYLAN® ® TRIAMO.
Die Gruppen Y sind gleich oder verschieden, wobei Y für OH, ONa, OK, OR',The groups Y are identical or different, Y being OH, ONa, OK, OR ',
OCOR', OSiR's, Cl, Br, I oder NR'2 steht, m gleich 1 oder 2 und n gleich 1 , 2 oder 3 sind, mit der Maßgabe m+n = 4, wobei die Gruppe R' unabhängig Wasserstoff, lineare oder verzweigte Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Hetero- arylgruppen sind, jeweils 1 bis 18 C-Atomen aufweisen und jeweils ggf. substituiert sein können.OCOR ', OSiR's, Cl, Br, I or NR' 2 , m is 1 or 2 and n is 1, 2 or 3, with the proviso m + n = 4, wherein the group R 'is independently hydrogen, linear or branched alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl groups, each having 1 to 18 carbon atoms and may each be optionally substituted.
Optional können ein oder mehrere Silane der allgemeinen Formel (II)Optionally, one or more silanes of the general formula (II)
(R)a(X)bSiYn (II)(R) a (X) b SiY n (II)
zugesetzt werden, worin die Gruppen R unabhängig für Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylgruppen stehen und jeweils 1 bis 18 C-Atomen aufweisen sowie ggf. substituiert sein können, die Gruppen X gleich oder verschieden sind und X eine Oxy-, Hydroxy-, Alkoxy-, Carboxy-, SiIyI-, Alkylsilyl-, Alkoxysilyl-, Siloxy-, Alkylsiloxy-, Alkoxysiloxy-, Silylalkyl-, Alkoxysilylalkyl-, Alkylsilylalkyl-, Halogen-, omega-Halogenalkyl-, Epoxy-, omega-Glycidyloxyalkyl-, Ester-, Fluoralkyl- bzw. Perfluoralkyl-, blockierte Isocyanat-, Cyanatoalkyl-, Isocyanatoalkyl-, omega-Methacryloxy- alkyl-, Acrylat-, Methacrylat-, Mercapto-, omega-Mercaptoalkyl-, Nitril- oder Phosphingruppe darstellt, die Gruppen Y gleich oder verschieden sind und Y für OH, ONa, OK, OR', OCOR', OSiR'3j Cl, Br, I oder NR'2 steht, wobei die Gruppen R' unabhängig Wasserstoff, lineare oder verzweigte Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-,in which the groups R are independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl groups and each have 1 to 18 carbon atoms and may optionally be substituted, the groups X are the same or different and X is an oxy, hydroxy, alkoxy, carboxy, silyl, alkylsilyl, alkoxysilyl, siloxy, alkylsiloxy, alkoxysiloxy, silylalkyl, alkoxysilylalkyl, alkylsilylalkyl, halogen , omega-haloalkyl, epoxy, omega-glycidyloxyalkyl, ester, fluoroalkyl or perfluoroalkyl, blocked isocyanate, cyanatoalkyl, isocyanatoalkyl, omega-methacryloxy-alkyl, acrylate, methacrylate, mercapto , omega-mercaptoalkyl, nitrile or phosphine group, the groups Y are the same or different and Y is OH, ONa, OK, OR ', OCOR', OSiR ' 3j Cl, Br, I or NR' 2 , wherein the R 'is independently hydrogen, linear or branched alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl,
Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylgruppen sind und jeweils 1 bis 18 C- Atomen aufweisen sowie ggf. substituiert sein können, und a gleich O oder 1 und b gleich O oder 1 und n gleich 1 , 2 oder 3 sind, mit der Maßgabe a+b+n = 4.Are each alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl groups and each have 1 to 18 carbon atoms and may optionally be substituted, and a is 0 or 1 and b is 0 or 1 and n is 1, 2 or 3, with the proviso a + b + n = 4.
Bevorzugt werden hierbei Thalkoxysilane, insbesondere Alkyltrialkoxysilane vom Typ RSi(OR')3 eingesetzt, wobei die Alkoxygruppe (OR') von 1 bis 4 Kohlenstoffatome, insbesondere Methoxy- oder Ethoxygruppe und die Alkylgruppe (R) von 1 bis 5 Kohlenstoffatome, insbesondere von 2 bis 4 Kohlenstoffatome, bevorzugt jedoch 3 Kohlenstoffatome aufweist. Beispiele für Alkyltrialkoxysilane gemäß der Formel RSi(OR')3 sind Isobutyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® IBTMO), Isobutyltriethoxy- silan, Propylthmethoxysilan (DYNASYLAN® PTMO), Propylthethoxysilan, Ethyl- trimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MTMS) oder Methyltriethoxysilan. In dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Thalkoxysilane mit einem Substituenten vom Typ X gemäß der Formel XSi(OR')3, wie beispielsweise 3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® GLYMO), 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MTMO), 3-Methacryloxypropylthmethoxysilan (DYNASYLAN® MEMO) eingesetzt werden. In einer besonderen Ausführungsform werden Alkenylthalkoxysilane, wie beispielsweise Vinyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® VTMO) oder Vinyltriethoxysilan eingesetzt. Zur Erreichung bestimmter Eigenschaften können zusätzlich mit Fluorgruppen modifizierte Silane mit eingesetzt werden. Für die Herstellung von Systemen zur Hydrophobierung, werden hierfür vorzugsweise Fluoralkyltrialkoxysilane, bevorzugt Fluoralkylthalkoxysilane gemäß der Formel CF3((CF2)o(CH2)p)Si(OR')3 mit o, p = 0 - 12, wie beispielsweise 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Tridecafluorothethoxysilan (DYNASYLAN® F 8261 ) eingesetzt.Thalkoxysilanes, in particular alkyltrialkoxysilanes of the RSi (OR ') 3 type are preferably used here, the alkoxy group (OR') having from 1 to 4 carbon atoms, in particular methoxy or ethoxy group, and the alkyl group (R) having from 1 to 5 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms, but preferably has 3 carbon atoms. Examples of alkyltrialkoxysilanes of the formula RSi (OR ') 3 are isobutyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® IBTMO), Isobutyltriethoxy- silane, Propylthmethoxysilan (DYNASYLAN ® PTMO), Propylthethoxysilan, ethyl trimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMS) or methyltriethoxysilane. In the inventive method also Thalkoxysilane can with a substituent of the type X according to the formula XSi (OR ') 3, such as 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® GLYMO), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMO), 3-Methacryloxypropylthmethoxysilan (DYNASYLAN ® MEMO) are used. In a particular embodiment, be (DYNASYLAN ® VTMO) or vinyltriethoxysilane used such as vinyltrimethoxysilane Alkenylthalkoxysilane. To achieve certain properties, it is additionally possible to use silanes modified with fluorine groups. For the production of systems for hydrophobing, these are preferably fluoroalkyltrialkoxysilanes, preferably fluoroalkylthalkoxysilanes according to the formula CF 3 ((CF 2 ) o (CH 2 ) p) Si (OR ') 3 with o, p = 0-12, such as 3, 3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Tridecafluorothethoxysilan (DYNASYLAN ® F 8261) was used.
In einer weiteren Ausführungsform werden insbesondere Halogensilane, bevorzugt Trichlorsilane, zusammen mit Alkoxysilanen in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. Die bei der Hydrolyse entstehende Salzsäure ist zu entfernen.In a further embodiment, in particular halosilanes, preferably trichlorosilanes, are used together with alkoxysilanes in the process according to the invention. The hydrochloric acid formed during the hydrolysis must be removed.
Im ersten Verfahrensteilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das eingesetzte Aminosilan bzw. Aminoalkylsilan gemäß Formel I vorteilhaft mit einer Kohlenstoff-Doppelbindungen enthaltenden Säure teilweise oder vollständig neutralisiert. Dies können ein- oder mehrprotonige Säuren sein. Bevorzugt werden jedoch in dem erfindungsgemäßen Verfahren Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Aconitsäure, Ölsäure und die Derivate vorgenannter Säuren eingesetzt. Das Stoffmengenverhältnis der Aminosilane bzw. Aminoalkylsilane zur Säure ist vorzugsweise so zu wählen, dass pro primärer, sekundärer oder tertiärer Aminogruppe von 0,2 bis 2,0 Stoffmengenäquivalente einer einprotonigen Säure zur Verfügung stehen. Es werden 0,8 bis 1 ,2 Stoffmengenäquivalente, bevorzugt 0,95 bis 1 ,05 Stoffmengenäquivalente einer einprotonigen Säure zugesetzt. Bei dem Einsatz von organischen Säuren mit mehreren Säurefunktionen wie z. B. Maleinsäure oder Fumarsäure ist ein entsprechendes Stoffmengenverhältnis zu wählen.In the first partial process step of the process according to the invention, the aminosilane or aminoalkylsilane used according to formula I is advantageously partially or completely neutralized with an acid containing carbon double bonds. These may be mono- or poly-protic acids. However, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, aconitic acid, oleic acid and the derivatives of the abovementioned acids are preferably used in the process according to the invention. The molar ratio of aminosilanes or aminoalkylsilanes to the acid is preferably to be selected so that per primary, secondary or tertiary amino group of 0.2 to 2.0 molar equivalents of a monoprotic acid are available. There are 0.8 to 1, 2 molar equivalents, preferably 0.95 to 1, 05 molar equivalents of a einpronigen acid added. When using organic acids with multiple acid functions such. As maleic acid or fumaric acid is to choose a corresponding molar ratio.
Die Herstellung kann beispielsweise durch Zutropfen der geeigneten Säuremenge zum Silangemisch unter Kühlung geschehen, wobei diese Variante besonders dann geeignet ist, wenn äquivalente Mengen von Säure und Amin zum Einsatz kommen. Dies kann sowohl in einem Lösemittel erfolgen als auch ohne Verwendung eines Lösemittels ablaufen. Wird ein Lösemittel verwendet, sind Alkohole, wie beispiels- weise Ethanol und Methanol, vorteilhaft. Die Konzentrationen der Lösungen betragen 0,1 bis 99,9 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 90 Gew.-%, insbesondere 30 bis 80 Gew.- %. Grundsätzlich ist die Umsetzung aber auch in jedem anderen organischen Lösemittel durchführbar, vorausgesetzt, dass sich die Reaktionskomponenten hierin lösen. Eine derartige Mischung kann als Zwischenprodukt bei Bedarf längere Zeit gelagert werden.The preparation can be done for example by dropwise addition of the appropriate amount of acid to the silane mixture with cooling, this variant is particularly suitable when equivalent amounts of acid and amine are used. This can be done both in a solvent and run without the use of a solvent. If a solvent is used, alcohols such as example, ethanol and methanol, advantageous. The concentrations of the solutions are from 0.1 to 99.9% by weight, preferably from 20 to 90% by weight, in particular from 30 to 80% by weight. In principle, however, the reaction can also be carried out in any other organic solvent, provided that the reaction components dissolve here. Such a mixture may be stored as an intermediate for an extended period if necessary.
In einem zweiten Verfahrensteilschritt wird das Addukt aus den Silanen AnSiYn gemäß Formel I und (R)a(X)bSiYn gemäß Formel Il und der erfindungsgemäß verwendeten Säure entweder in 100-%iger Konzentration oder in einem organischen Lösemittel gelöst bei Temperaturen oberhalb 20 0C und unterhalb 80 0C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 30 0C und 70 0C, insbesondere bei Temperaturen zwischen 35 0C und 45 0C in Wasser eingerührt, wobei das Verhältnis von erfindungsgemäß verwendeten Silanen und Säure so zu wählen ist, dass die Reaktionslösung nach erfolgtem Einrühren einen pH-Wert von 2 bis 9, bevorzugt einen pH-Wert von 3 bis 8, besonders bevorzugt einen pH-Wert von 4 bis 7,5 aufweist. Die bei der Hydrolyse entstehenden Alkohole wie Methanol oder Ethanol und das gegebenenfalls mit verwendete Lösemittel werden danach bei Temperaturen oberhalb 20 0C und unterhalb 80 0C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 30 0C und 70 0C, insbesondere bei Temperaturen zwischen 35 0C und 45 0C abdestilliert, wobei in den letzteren Fällen mit einer Vakuumpumpe der Druck zu erniedrigen ist. Falls während dieser Destillation des Alkohols und der gegebenenfalls mitverwendeten Lösemittel Wasser mit ausgeschleust wird, kann die Wassermenge nachträglich wieder ersetzt werden.In a second process substep, the adduct of the silanes A n SiY n according to formula I and (R) a (X) bSiY n according to formula II and the acid used according to the invention is dissolved either in 100% concentration or in an organic solvent at temperatures above 20 0 C and below 80 0 C, preferably stirred at temperatures between 30 0 C and 70 0 C, in particular at temperatures between 35 0 C and 45 0 C in water, wherein the ratio of silanes used according to the invention and acid is to be selected in that, after stirring in, the reaction solution has a pH of from 2 to 9, preferably a pH of from 3 to 8, particularly preferably a pH of from 4 to 7.5. The resulting in the hydrolysis alcohols such as methanol or ethanol and optionally with solvent used are then at temperatures above 20 0 C and below 80 0 C, preferably at temperatures between 30 0 C and 70 0 C, in particular at temperatures between 35 0 C and Distilled off 45 0 C, wherein in the latter cases with a vacuum pump, the pressure is to be lowered. If during this distillation of the alcohol and the optionally used solvent water is discharged with, the amount of water can be replaced later.
Nach der Verdünnung mit Wasser haben die wässrigen Lösungen dann einen Gehalt an mit Säure neutralisiertem Silan von < 50 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 30 Gew.-%.After dilution with water, the aqueous solutions then have a content of acid-neutralized silane of <50% by weight, preferably from 5 to 40% by weight, in particular from 10 to 30% by weight.
In einer besonderen Ausführungsform kann das vorliegende Verfahren so ausgeführt werden, dass ein pH-Wert der Reaktionslösung von ca. 3 bis 4,5 resultiert. Hierbei bleiben die bei der Hydrolyse entstandenen Silanolgruppen teilweise erhalten, da bei diesem pH-Wert die weitere Kondensation gehindert wird. Das bedeutet, dass eine Kondensation bzw. Vernetzung insbesondere bei einer pH-Wert-Änderung, z. B. nach der Applikation, wenn das System auf eine basische Oberfläche wie Beton oder Metalle aufgebracht, auftritt. Die Kondensation bzw. Vernetzung tritt aber auch dann ein, wenn das Wasser sich verflüchtigt hat.In a particular embodiment, the present method may be practiced be that a pH of the reaction solution of about 3 to 4.5 results. In this case, the silanol groups formed during the hydrolysis are partially retained, since the further condensation is hindered at this pH. This means that a condensation or crosslinking, especially at a pH change, z. After application, when the system is applied to a basic surface such as concrete or metals. The condensation or cross-linking also occurs when the water has volatilized.
In einer weiteren Ausführungsform dieses zweistufigen Prozesses wird der zweite Verfahrensschritt vorteilhaft vor Ort und unmittelbar vor der Anwendung selbst durchgeführt. Das bedeutet, dass in diesem zweiten Verfahrensschritt das Addukt aus den Silanen AnSiYn gemäß Formel I und (R)a(X)b SiYn gemäß Formel Il und der erfindungsgemäß verwendeten Säure entweder in 100-%iger Konzentration oder in Lösung vor Ort bei einer Temperatur oberhalb 0 0C, bevorzugt bei einer Temperatur oberhalb 10 0C, insbesondere bei einer Temperatur zwischen 20 0C und 40 0C in Wasser eingerührt wird. Man hat dann beispielsweise den Vorteil einer Transportkosteneinsparung.In a further embodiment of this two-stage process, the second method step is advantageously carried out on site and immediately before the application itself. This means that in this second process step, the adduct of the silanes A n SiY n according to formula I and (R) a (X) b SiY n according to formula II and the acid used in the invention either in 100% concentration or in solution Place at a temperature above 0 0 C, preferably at a temperature above 10 0 C, in particular at a temperature between 20 0 C and 40 0 C is stirred into water. One then has, for example, the advantage of a transport cost savings.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren basiert auf einem einstufigen Prozess. In diesem Fall wird die organische Säure in Wasser vorgelegt und das Silan oder Silangemisch im Verlauf von 0,1 bis 10 Stunden zugerührt. Zweckmäßigerweise wird dann gerade so viel Säure vorgelegt, dass die Silanolgruppen teilweise erhalten bleiben bzw. nach Zugabe des Silans oder Silangemischs ein pH-Wert von 3 bis 8, bevorzugt von 7 bis 7,5 resultiert. Um ein zu starkes Absinken des pH-Wertes in den sauren Bereich zu verhindern, kann die Zugabe der Säure - verteilt über die gesamte Reaktionsdauer - in bis zu 100 einzelnen Portionen erfolgen. Dieses Verfahren bietet einerseits den Vorteil einer besonders einfachen Verfahrensanordnung, andrerseits können bereits während der Zugabe des Silangemischs durch Hydrolyse entstehenden Alkohole wie Methanol oder Ethanol bei Tempera- turen oberhalb 20 0C und unterhalb 80 0C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 30 0C und 70 0C, insbesondere bei Temperaturen zwischen 35 0C und 45 0C abdestilliert werden, wobei in den letzteren Fällen mit einer Vakuumpumpe der Druck zu erniedrigen ist. Während der azeotrop verlaufenden Destillation des Alkohols ist die mit aus geschleuste Wassermenge wieder zu ersetzen.A particularly preferred method is based on a one-step process. In this case, the organic acid is placed in water and the silane or silane mixture is stirred in the course of 0.1 to 10 hours. Conveniently, then just enough acid is initially charged that the silanol groups are partially retained or, after addition of the silane or silane mixture, a pH of from 3 to 8, preferably from 7 to 7.5 results. In order to prevent an excessive lowering of the pH in the acidic range, the addition of the acid - distributed over the entire reaction time - can be done in up to 100 individual portions. On the one hand, this method offers the advantage of a particularly simple method of assembly, on the other hand can between already during the addition of the silane mixture produced by hydrolysis of alcohols such as methanol or ethanol at temperatures above 20 0 C and below 80 0 C, preferably at temperatures 30 0 C and 70 0 C, in particular at temperatures between 35 0 C and 45 0 C are distilled off, in the latter cases with a vacuum pump, the pressure is to be lowered. During the azeotropic distillation of the alcohol, the amount of water entrained must be replaced.
Am Ende haben die wässrigen Lösungen dann einen Gehalt an mit Säure neutralisiertem Silan von < 50 Gew.-%, vorzugsweise von 5 - 40 Gew.-%, insbesondere von 10 - 30 Gew.-%.Finally, the aqueous solutions have a content of acid-neutralized silane of <50% by weight, preferably from 5 to 40% by weight, in particular from 10 to 30% by weight.
Die Umsetzung der Silane und modifizierten Aminosilane bzw. Aminoalkylsilane gemäß dieses einstufigen Verfahrens in Wasser wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 0 bis 200 0C, bevorzugt bei einer Temperatur von 10 bis 100 0C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 20 bis 90 0C durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt wird diese Umsetzung der Silane bei einer Temperatur von 60 ± 15 0C durchgeführt. In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur über die gesamte Reaktionszeit nicht konstant gehalten. So ist es beispielsweise vorteilhaft, die Reaktionstemperatur gegen Ende der Reaktionszeit etwas anzuheben, um wie erwähnt die gegebenenfalls vorhandenen Lösemittel und die bei der Hydrolyse entstandenen Alkohole wie Methanol, Ethanol oder ein Gemisch dieser Alkohole abzudestillieren.The reaction of the silanes and modified amino silanes and aminoalkyl silanes in accordance with this one-step process in water is preferably at a temperature from 0 to 200 0 C, preferably at a temperature of 10 to 100 0 C, particularly preferably at a temperature of 20 to 90 0 C. carried out. Most preferably, this reaction of the silanes is carried out at a temperature of 60 ± 15 0 C. In a particular embodiment of the process according to the invention, the temperature is not kept constant over the entire reaction time. Thus, for example, it is advantageous to raise the reaction temperature slightly towards the end of the reaction time in order to distill off the solvent which may be present and the alcohols formed during the hydrolysis, such as methanol, ethanol or a mixture of these alcohols, as mentioned.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Umsetzung von Aminosilanen und Silanen führt vorteilhaft zu Silanolen und Siloxanen und/oder zu Siloxanen mit Ammoniumgruppen, die als Gegenion eine Acrylat-, Methacrylat-, Maleinat-, Fumarat-, Oleat-, Itacon-, Aconitsäureanion oder ein Derivat vorgenannter Säuren enthalten.The process according to the invention for the conversion of aminosilanes and silanes advantageously leads to silanols and siloxanes and / or to siloxanes with ammonium groups which have as counterion an acrylate, methacrylate, maleate, fumarate, oleate, itacon, aconitic acid anion or a derivative of the abovementioned Contain acids.
Insgesamt werden wässrige Lösungen hergestellt in Konzentrationen von unter 50 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 30 Gew.-%. Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder im Batchbetrieb durchgeführt werden.Overall, aqueous solutions are prepared in concentrations of less than 50 wt .-%, preferably from 5 to 40 wt .-%, in particular from 10 to 30 wt .-%. The process according to the invention can be carried out continuously or in batch mode.
Um die Doppelbindungen enthaltende Säure nach der Applikation der Dispersion (z. B. durch Streichen, Tauchen, Spritzen oder Aufrakeln) zu vernetzen, kann eine Elektronenstrahlvernetzung (z. B. bei einer Temperatur von 1000C; Strahlendosis von 3 Mrad; Elektronenstrahler: Elektrocurtain, Fa. Energy Sciences Int.) oder es können Regler und Initiatoren zum Einsatz kommen.To crosslink the double bonds containing acid after application of the dispersion (. Eg by brushing, dipping, spraying or knife coating), an electron beam crosslinking can (for example, at a temperature of 100 0 C; radiation dose of 3 Mrad; electron gun.: Elektrocurtain, Fa. Energy Sciences Int.) Or regulators and initiators can be used.
Regler werden der Dispersion für die Einstellung der Molekulargewichte zugegeben, wobei bezogen auf die Säuremenge vorzugsweise von 0,05 bis 5 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 2 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,2 bis 1 Gew.-% verwendet werden. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Beschichtungszusammen- setzung einen Molekulargewichtsregler, ausgewählt aus Mercaptanen, wie bei- spielsweise n-Butylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, 2-Mercaptoethanol, oder 2- Ethylhexylthioglycolat auf. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Beschichtungs- zusammensetzung n-Dodecylmercaptan auf.Regulators are added to the dispersion for adjusting the molecular weights, wherein, based on the amount of acid, preferably from 0.05 to 5 wt .-%, preferably from 0.1 to 2 wt .-% and particularly preferably from 0.2 to 1 wt. -% be used. In particular, the coating composition according to the invention has a molecular weight regulator selected from mercaptans, such as, for example, n-butyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, 2-mercaptoethanol, or 2-ethylhexyl thioglycolate. The coating composition according to the invention preferably has n-dodecylmercaptan.
Für eine radikalische Polymerisation bzw. Vernetzung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung kann diese so genannte Polymerisationsinitiatoren enthalten. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung von 0,01 bis 2 Gew.-% bezogen auf die Säuremenge auf. Als Polymerisationsinitiatoren weist die erfindungsgemäße Dispersion bevorzugt Azoverbindungen, wie beispielsweise 2,2'-Azobis(isobutyronitril), 2,2'-Azobis-(isobuttersäureamidin)- dihydrochlorid oder 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), Redox-Systeme, wie beispielsweise die Kombination von tertiären Aminen mit Peroxiden, auf. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Dispersion Peroxide, besonders bevorzugt Peroxodi- sulfat, Dilauroylperoxid, tert.-Butylperoctoat, tert.-Butylpehsononanoat, Dicyclohexyl- peroxidicarbonat, Dibenzoylperoxid oder 2,2-Bis-(tert.-butylperoxy)butan, auf. Die erfindungsgemäße Dispersion kann auch ein Gemisch verschiedener Polymerisa- tionsinitiatoren mit unterschiedlicher Halbwertzeit, wie beispielsweise Dilauroyl- peroxid und 2,2-Bis-(tert.-butylperoxy)butan, aufweisen, um den Radikalstrom im Verlauf der Polymerisation sowie bei verschiedenen Polymerisationstemperaturen konstant zu halten. In einer besonderen Ausführungsform kann die erfindungs- gemäße Dispersion Photoinitiatoren, wie beispielsweise DAROCUR®- oder IRGACURE®-Typen, aufweisen, insbesondere sind dies α-Hydroxyketone, Phenylglyoxylate, Benzyldimethylketale oder α-Aminoketone.For a radical polymerization or crosslinking of the coating composition according to the invention, this may contain what are known as polymerization initiators. In particular, the coating composition according to the invention from 0.01 to 2 wt .-% based on the amount of acid. As polymerization initiators, the dispersion of the invention preferably azo compounds such as 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2 'azobis- (isobuttersäureamidin) - dihydrochloride or 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), redox Systems, such as the combination of tertiary amines with peroxides on. The dispersion according to the invention preferably comprises peroxides, more preferably peroxodisulfate, dilauroyl peroxide, tert-butyl peroctoate, tert-butyl phesononanoate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dibenzoyl peroxide or 2,2-bis (tert-butylperoxy) butane. The dispersion according to the invention can also be a mixture of different polymers. tion initiators with different half-life, such as dilauroyl peroxide and 2,2-bis (tert-butylperoxy) butane, to keep constant the radical during the polymerization and at different polymerization temperatures. In a particular embodiment of invention, the dispersion according to photoinitiators, such as DAROCUR ® - or IRGACURE ® grades include, in particular, these are α-hydroxy ketones, phenylglyoxylates, benzyl dimethyl or α-aminoketones.
Soweit sie in Wasser löslich sind oder mit dem erfindungsgemäßen System als Dispergierhilfsmittel bzw. mit zusätzlichen handelsüblichen Dispergierhilfsmitteln in Wasser dispergiert werden, kann ein breites Spektrum an Acrylat- und Methacrylat- verbindungen dem erfindungsgemäßen System zugemischt werden, wie beispielsweise Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, iso-Propyl(meth)- acrylat, Butyl(meth)acrylat, iso-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Hexyl- (meth)acrylat, Heptyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)- acrylat, Octyl(meth)acrylat, iso-Octyl(meth)acrylat, Decyl(meth)acrylat, Benzyl- (meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Octadecyl(meth)acrylat, Dodecyl- (meth)acrylat, Tetradecyl(meth)acrylat, Oleyl(meth)acrylat, 4-Methylphenyl(meth)- acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Furfuryl(meth)acrylat, Cetyl(meth)acrylat, 2-Phenyl- ethyl(meth)acrylat, lsobornyl(meth)acrylat, Neopentyl(meth)acrylat.As far as they are soluble in water or are dispersed with the system according to the invention as dispersing aids or with additional commercially available dispersing aids in water, a wide range of acrylate and methacrylate compounds can be admixed to the system according to the invention, such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, Heptyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl ( meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tetradecyl (meth) acrylate, oleyl (meth) acrylate, 4-methylphenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, furfuryl (meth) acrylate, Cetyl (meth) acrylate, 2-phenylethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, neopentyl (meth) acrylate.
Falls gewünscht, können zur Einstellung der Molekulargewichte so genannte Molekulragewichtsregler, beispielsweise aus der Stoffklasse der dafür bekannten Mercaptane, zugesetzt werden, wie n-Butylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, 2- Mercaptoethanol oder 2-Ethylhexylthioglycolat, wobei die Molekulargewichtsregler im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Monomeren- gemisch, bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-% und besonders bevorzugt in Mengen von 0,2 bis 1 Gew.-% auf das Monomerengemisch eingesetzt werden. Bevorzugt wird als Molekulargewichtsregler n-Dodecylmercaptan eingesetzt. Das Mischungsverhältnis des erfindungsgemäßen Silan basierenden Systems zu optional zugesetzten Acrylat- oder Methacrylatverbindungen beträgt 0,1 zu 99,1 Gew.-% bis 99,9 zu 0,1 Gew.-%. Bevorzugt beträgt es 30 zu 70 Gew.-% bis 70 zu 30 Gew.-%. Insbesondere werden maximal 15 Gew.-% der Acrylat- oder Meth- acrylatverbindungen dem wässrigen System zugesetzt.If desired, so-called molecular weight regulators, for example from the class of known mercaptans, can be added to adjust the molecular weights, such as n-butylmercaptan, n-dodecylmercaptan, 2-mercaptoethanol or 2-ethylhexylthioglycolate, the molecular weight regulators generally being used in amounts of 0 , 05 to 5 wt .-%, based on the monomer mixture, preferably in amounts of 0.1 to 2 wt .-% and particularly preferably in amounts of 0.2 to 1 wt .-% are used on the monomer mixture. Preference is given to using n-dodecylmercaptan as molecular weight regulator. The mixing ratio of the inventive silane-based system to optionally added acrylate or methacrylate compounds is 0.1 to 99.1 wt .-% to 99.9 to 0.1 wt .-%. It is preferably 30 to 70% by weight to 70 to 30% by weight. In particular, at most 15% by weight of the acrylate or methacrylate compounds are added to the aqueous system.
Selbstverständlich können auch weitere Additive wie beispielsweise Wärme- und Lichtstabilisatoren, insbesondere UV-Absorber, optische Aufheller, Antistatika, Gleitmittel, Antiblockmittel, Nukleierungsmittel, Füll- und Farbstoffe, Pigmente sowie flammhemmende Mittel in dem erfindungsgemäßen System enthalten sein. Bezogen auf den Feststoffgehalt der Dispersion weist diese Additive in Summe von bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% auf. Auch der Einsatz von netz- und Verlaufsmitteln in Mengen von 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% kann bei bestimmten Oberflächen ratsam sein.Of course, other additives such as heat and light stabilizers, in particular UV absorbers, optical brighteners, antistatic agents, lubricants, antiblocking agents, nucleating agents, fillers and dyes, pigments and flame retardants may be included in the inventive system. Based on the solids content of the dispersion, these additives have a total of preferably from 0.01 wt .-% to 5.0 wt .-%. Also, the use of wetting and leveling agents in amounts of 0.01 wt .-% to 5.0 wt .-% may be advisable for certain surfaces.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung lässt sich vielfältig verwenden wie z. B. für Metalloberflächen, die Beschichtung von Füllstoffen, für die Wasser abweisende Beschichtung von Salzen, insbesondere die Beschichtung von Perboraten, zur Beschichtung klebriger Kunststoffgranulate, für die Beschichtung von Beton und Glas, für die Synthese von Katalysatoren und deren Ausgangsverbindungen, für Stabilisatoren sowie für die Synthese bzw. Modifizierung von keramischen Massen und Polymeren sowie für die Beschichtung von Polymergranulaten, Polymerplatten, Polymerfasern und Polymerhalbzeugen.The composition of the invention can be used in many ways such. As for metal surfaces, the coating of fillers, for the water-repellent coating of salts, in particular the coating of perborates, for coating tacky plastic granules, for the coating of concrete and glass, for the synthesis of catalysts and their starting compounds, for stabilizers and for the synthesis or modification of ceramic compositions and polymers and for the coating of polymer granules, polymer plates, polymer fibers and polymer semifinished products.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die erfindungsgemäße Beschichtungs- zusammensetzung, deren Herstellung und Verwendung sowie die erfindungsgemäß beschichteten Formkörper näher erläutern, ohne die Erfindung zu beschränken.The examples which follow are intended to explain the coating composition according to the invention, its preparation and use as well as the moldings coated according to the invention without restricting the invention.
Beispiel 1 Synthese einer Zusammensetzung mit (Aminopropyl)xSixOi,5χ-Anteilen und MethacrylsäureExample 1 Synthesis of a composition with (aminopropyl) x Si x Oi, 5 χ portions and methacrylic acid
In 100 ml Ethanol werden unter Rühren bei Raumtemperatur 176,8 g (0,8 mol) 3- Aminopropylthethoxysilan (DYNASYLAN® AMEO) gegeben. Diese werden schnell mit 68,87 g (0,8 mol) Methacrylsäure versetzt. Anschließend gibt man bei Raumtemperatur 400 g Wasser zu. Die Temperatur wird dann auf 60 0C erhöht und man lässt 6 Stunden bei dieser Temperatur rühren. Nach dem Abdestillieren des Ethanols im Vakuum und Ersetzen der azeotrop mit abdestillierten Wassermenge erhält man eine schwach gelbliche Lösung als Endprodukt.In 100 ml of ethanol, 176.8 g (0.8 mol) of 3- aminopropyltriethoxysilane (DYNASYLAN ® AMEO) are added under stirring at room temperature. These are rapidly mixed with 68.87 g (0.8 mol) of methacrylic acid. Then, at room temperature, 400 g of water are added. The temperature is then raised to 60 0 C and allowed to stir for 6 hours at this temperature. After distilling off the ethanol in vacuo and replacing the azeotropically distilled off with water, a pale yellow solution is obtained as the final product.
Beispiel 2Example 2
Synthese einer Zusammensetzung mit (Aminopropyl)x.5,6 (Methyl)x-2,4 Six0i,5x-Synthesis of a composition with (aminopropyl) x . 5 , 6 (methyl) x-2 , 4 Si x 0i, 5x -
Anteilen und MethacrylsäureProportions and methacrylic acid
In 100 ml Ethanol werden unter Rühren bei Raumtemperatur 53,04 g (0,24 mol) 3- Aminopropylthethoxysilan (DYNASYLAN® AMEO) gegeben. Diese werden schnell mit 20,66 g (0,24 mol) Methacrylsäure versetzt. Anschließend gibt man bei Raumtemperatur 76,25 g (0,56 mol) Methyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MTMS) und danach 300 g Wasser zu. Die Temperatur wird dann auf 50 0C erhöht und man lässt 6 Stunden bei dieser Temperatur rühren. Nach dem Abdestillieren des Ethanols und Methanols im Vakuum und Ersetzen der azeotrop mit abdestillierten Wassermenge erhält man eine schwach gelbliche Lösung als Endprodukt.In 100 ml of ethanol 53.04 g (0.24 mol) of 3- aminopropyltriethoxysilane (DYNASYLAN ® AMEO) are added under stirring at room temperature. These are quickly mixed with 20.66 g (0.24 mol) of methacrylic acid. Are then added to 76.25 g (0.56 mol) of methyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMS) and then 300 g of water at room temperature. The temperature is then raised to 50 0 C and allowed to stir for 6 hours at this temperature. After distilling off the ethanol and methanol in vacuo and replacing the azeotropically distilled off with water, a pale yellow solution is obtained as the final product.
Beispiel 3 Synthese einer Zusammensetzung mit (Aminopropyl)x.5 (Methyl)x.3Siχ0ij5χ- Anteilen und AcrylsäureExample 3 Synthesis of a composition with (aminopropyl) x . 5 (methyl) x .3Siχ0i j5 χ- shares and acrylic acid
In 300 ml Wasser, in das zuvor bei Raumtemperatur 21 ,62 g (0,30003 mol) Acrylsäure eingerührt wurden, werden danach unter weiterem Rühren bei Raumtempe- ratur im Verlaufe von 10 Minuten 66,3 g (0,30 mol) 3-Aminopropyltriethoxysilan (DYNASYLAN AMEO) gegeben. Anschließend gibt man bei Raumtemperatur 68,08 g (0,50 mol) Methylthmethoxysilan (DYNASYLAN® MTMS) zu und erhöht die Temperatur auf 50 0C erhöht. Danach lässt man 6 Stunden bei dieser Temperatur rühren. Nach dem Abdestillieren des Ethanols und Methanols im Vakuum und Ersetzen der azeotrop mit abdestillierten Wassermenge erhält man eine schwach gelbliche Lösung als Endprodukt.In 300 ml of water, into which 21, 62 g (0.30003 mol) of acrylic acid were previously stirred at room temperature, 66.3 g (0.30 mol) are then added with further stirring at room temperature over the course of 10 minutes. aminopropyltriethoxysilane (DYNASYLAN AMEO). Are then added at room temperature 68.08 g (0.50 mol) Methylthmethoxysilan (DYNASYLAN ® MTMS) were added and the temperature is raised to 50 0 C increased. Then allowed to stir for 6 hours at this temperature. After distilling off the ethanol and methanol in vacuo and replacing the azeotropically distilled off with water, a pale yellow solution is obtained as the final product.
Beispiel 4Example 4
Herstellung einer aktivierten Lösung aus Beispiel 2Preparation of an activated solution from Example 2
In 100 ml Produkt aus Beispiel 2 werden mit einem Labordissolver bei Raumtemperatur 1 ,0 g Peroxodisulfat eingerührt und 30 Minuten lang weiter gerührt. Danach ist die aktivierte Lösung fertig.In 100 ml of product from Example 2 are stirred with a laboratory dissolver at room temperature, 1.0 g peroxodisulfate and stirred for 30 minutes further. After that, the activated solution is ready.
Beispiel 5Example 5
Herstellung einer aktivierten Dispersion des Produktes aus den Beispielen 1 und 2Preparation of an activated dispersion of the product from Examples 1 and 2
50 ml Produkt aus Beispiel 1 und 50 ml Produkt aus Beispiel 2 werden mit einem Labordissolver gerührt und auf 40 0C erwärmt. Danach werden 0,5 g 2,2'-Azobis- (isobuttersäureamidin)-dihydrochlorid zugegeben und 30 Minuten lang bei dieser Temperatur weiter gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur ist die aktivierte Dispersion fertig.50 ml of product from Example 1 and 50 ml of product from Example 2 are stirred with a laboratory dissolver and heated to 40 0 C. Thereafter, 0.5 g of 2,2 'azobis (isobuttersäureamidin) dihydrochloride are added and stirred further at this temperature for 30 minutes. After cooling to room temperature, the activated dispersion is ready.
Beispiel 6Example 6
Zu beschichtende Formkörper aus StahlblechTo be coated molded body made of sheet steel
Blechprüfkörper (Chemetall Nr. 129611 mit Bonder-Rostschutz 26/NL 60). Auf diesen Prüfkörper - wobei der nicht beschichtete Prüfkörper die Nullprobe darstellt - werden bei Raumtemperatur die Lösung/Dispersion aus Beispiel 4 (Prüfkörper 6.1 ) bzw. aus Beispiel 5 (Prüfkörper 6.2) in einer Schichtstärke von 200 μm aufgerakelt (Laborrakel). Nach diesem Auftrag lässt man den Film bei Raumtemperatur trocknen. Danach erfolgt eine Lagerung von 24 Stunden bei 50 0C im Vakuumtrockenschrank. Danach erfolgt eine Temperung von 1 Stunden im Trockenschrank bei 100 0C und anschließendes Abkühlen im Verlauf von 24 Stunden auf Raumtemperatur.Sheet metal test specimen (Chemetall No. 129611 with bonder rust protection 26 / NL 60). At room temperature, the solution / dispersion from Example 4 is applied to this test specimen - the uncoated specimen representing the blank specimen (Test specimen 6.1) or from Example 5 (test specimen 6.2) in a layer thickness of 200 microns aufgerakelt (laboratory blade). After this application, the film is allowed to dry at room temperature. This is followed by storage for 24 hours at 50 0 C in a vacuum oven. Thereafter, an annealing of 1 hour in a drying oven at 100 0 C and then cooling in the course of 24 hours to room temperature.
Beispiel 7Example 7
Zu beschichtende Form körper aus transparentem PolyamidTo be coated form of transparent polyamide body
Selbst gefertigte transparente Polyamidprüfkörper (Trogamid® CX 7323, DegussaSelf-made transparent Polyamidprüfkörper (trogamid ® CX 7323, Degussa
GmbH).GmbH).
Format (Länge/Breite/Tiefe): 15 cm x 10 cm x 0,5 cm.Format (length / width / depth): 15 cm x 10 cm x 0.5 cm.
Die Beschichtung und Behandlung erfolgt mit derselben Lösung/Dispersion analogThe coating and treatment are carried out analogously with the same solution / dispersion
Beispiel 6. Es wird allerdings nur die Hälfte der Fläche beschichtet, die nicht beschichtete Fläche dient als Nullprobe. Die beiden Prüfkörper tragen dieExample 6. However, only half of the area is coated, the uncoated area serves as a blank. The two test specimens carry the
Bezeichnung 7.1 und 7.2.Designation 7.1 and 7.2.
Beispiel 8 PrüfungenExample 8 Tests
Die Proben des Beispiels 6 werden in senkrechter Position 6 Monate (Zeitraum März bis August) unter Freibewitterung (mitteleuropäisches Klima) gelagert und danach visuell beurteilt, wobei die Note 1 eine sehr gute und Note 5 eine sehr schlechte Bewertung sind.The samples of Example 6 are stored in vertical position 6 months (March to August period) under outdoor weather (Central European climate) and then assessed visually, the grade 1 is a very good and grade 5 is a very poor rating.
Die beschichteten Probekörper Nr. 2 und Nr. 3 weisen einen wasserfesten, transparenten und harten Film auf, der sich in der Freibewitterung nicht verändert. Auch das Auftrocknen der Lösung/Dispersion verläuft ohne jegliche Lösemittel-, Amin- oder Säureemission.Coated specimens no. 2 and no. 3 have a water-resistant, transparent and hard film which does not change in outdoor weathering. The drying of the solution / dispersion proceeds without any solvent, amine or acid emission.
Die Kratzfestigkeit der Proben des Beispiels 7 wird so überprüft, dass nach der Entnahme der Prüfkörper aus dem Trockenschrank und Abkühlen im Verlaufe von 24 Stunden handelsübliche Stahlwolle (Menge ca. 1 cm3) mit der Hand unter geringer Belastung (ca. 100 pond) je 10 Male in vorwärts und rückwärts auf dem gesamten Substrat bewegt wurde. Das bedeutet, dass sowohl über die beschichtete als auch über die nicht beschichtete Fläche mit gleicher Intensität gescheuert wird. Danach wird visuell beurteilt, welche der beiden Polyamidoberflächen (d. h. nicht beschichtet - beschichtet) mehr Kratzspuren aufweist, wobei die Note 1 eine sehr gute und Note 5 eine sehr schlechte Bewertung sind.The scratch resistance of the samples of Example 7 is checked so that after removal of the test specimens from the oven and cooling in the course of 24 hours commercially available steel wool (amount about 1 cm 3 ) by hand under low load (about 100 pond) each 10 times in forward and backward on the entire substrate was moved. This means that scrubbing is done with equal intensity over both the coated and uncoated surfaces. It is then visually assessed which of the two polyamide surfaces (ie, uncoated-coated) has more scratch marks, with grade 1 being a very good rating and grade 5 being a very poor rating.
Die beschichteten Probekörper Nr. 5 und Nr. 6 sind deutlich kratzfester als die Nullprobe. Coated specimens no. 5 and no. 6 are significantly more scratch resistant than the blank specimen.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, die funktionalisierte Silane und/oder funktionalisierte Siloxane enthält, dadurch gekennzeichnet, dass man1. A process for preparing a composition containing functionalized silanes and / or functionalized siloxanes, characterized in that
- ein oder mehrere Aminosilane der allgemeinen Formel I- One or more aminosilanes of general formula I.
AmSiYn (I),A m SiY n (I),
worinwherein
A eine substituierte oder unsubstituierte Aminoalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Diaminodialkylgruppe oder substituierte oder unsubstituierte Triaminothalkylgruppe darstellt, die Gruppen Y gleich oder verschieden sind und Y für OH, ONa, OK, OR',A represents a substituted or unsubstituted aminoalkyl group, a substituted or unsubstituted diaminodialkyl group or substituted or unsubstituted triaminothalkyl group, the Y groups are the same or different and Y is OH, ONa, OK, OR ',
OCOR', OSiR's, Cl, Br, I oder NR'2 steht, m gleich 1 oder 2 und n gleich 1 , 2 oder 3 sind, mit der Maßgabe m+n = 4, wobei die Gruppe R' unabhängig Wasserstoff, lineare oder verzweigte Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylgruppen sind, jeweils 1 bis 18 C-Atomen aufweisen und jeweils ggf. substituiert sein können,OCOR ', OSiR's, Cl, Br, I or NR' 2 , m is 1 or 2 and n is 1, 2 or 3, with the proviso m + n = 4, wherein the group R 'is independently hydrogen, linear or branched alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl groups are each having 1 to 18 carbon atoms and may each be optionally substituted,
und optionaland optional
- ein oder mehrere Silane der allgemeinen Formel (II)one or more silanes of the general formula (II)
(R)a(X)bSiYn (II)(R) a (X) b SiY n (II)
worin die Gruppen R unabhängig für Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylgruppen stehen und jeweils 1 bis 18 C-Atomen aufweisen sowie ggf. substituiert sein können, die Gruppen X gleich oder verschieden sind und X eine Oxy-, Hydroxy-,wherein the groups R are independently hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl groups and each having 1 to 18 carbon atoms and may optionally be substituted, the groups X are the same or different and X is an oxy, hydroxy,
Alkoxy-, Carboxy-, SiIyI-, Alkylsilyl-, Alkoxysilyl-, Siloxy-, Alkylsiloxy-, Alkoxysiloxy-, Silylalkyl-, Alkoxysilylalkyl-, Alkylsilylalkyl-, Halogen-, omega-Alkoxy, carboxy, silyl, alkylsilyl, alkoxysilyl, siloxy, alkylsiloxy, alkoxysiloxy, silylalkyl, alkoxysilylalkyl, alkylsilylalkyl, halogen, omega
Halogenalkyl-, Epoxy-, omega-Glycidyloxyalkyl-, Ester-, Fluoralkyl- bzw.Haloalkyl, epoxy, omega-glycidyloxyalkyl, ester, fluoroalkyl or
Perfluoralkyl-, blockierte Isocyanat-, Cyanatoalkyl-, Isocyanatoalkyl-, omega-Perfluoroalkyl, blocked isocyanate, cyanatoalkyl, isocyanatoalkyl, omega
Methacryloxyalkyl-, Acrylat-, Methacrylat-, Mercapto-, omega-Mercaptoalkyl-,Methacryloxyalkyl, acrylate, methacrylate, mercapto, omega-mercaptoalkyl,
Nitril- oder Phosphingruppe darstellt, die Gruppen Y gleich oder verschieden sind und Y für OH, ONa, OK, OR',Nitrile or phosphine group, the groups Y are the same or different and Y is OH, ONa, OK, OR ',
OCOR', OSiR's, Cl, Br, I oder NR'2 steht, a gleich O oder 1 und b gleich O oder 1 und n gleich 1 , 2 oder 3 sind, mit derOCOR ', OSiR's, Cl, Br, I or NR' 2 , a is O or 1 and b is O or 1 and n is 1, 2 or 3, with the
Maßgabe a+b+n = 4, wobei die Gruppen R' unabhängig Wasserstoff, lineare oder verzweigte Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oderAssume a + b + n = 4, wherein the groups R 'are independently hydrogen, linear or branched alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or
Heteroarylgruppen sind und jeweils 1 bis 18 C-Atomen aufweisen sowie ggf. substituiert sein können,Are heteroaryl groups and in each case have 1 to 18 C atoms and may optionally be substituted,
unter Zusatz mindestens einer Kohlenstoff-Doppelbindungen enthaltenden Säure und Wasser umsetzt.with the addition of at least one carbon double bonds containing acid and water.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel (R)a(X)bSiYn die Gruppe X über mindestens ein Kohlenstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist.2. The method according to claim 1, characterized in that in the formula (R) a (X) bSiY n, the group X is connected via at least one carbon atom to the silicon atom.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Aminosilan gemäß Formel I durch Zusatz von 0,2 bis 2,0 Stoffmengenäquivalenten an Säure modifiziert. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one modifies the aminosilane according to formula I by addition of 0.2 to 2.0 molar equivalents of acid.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminosilan gemäß Formel I mit 0,5 bis 1 ,5 Stoffmengenäquivalenten an Säure modifiziert wird.4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the aminosilane according to formula I is modified with 0.5 to 1, 5 molar equivalents of acid.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminosilan gemäß Formel I mit 0,8 bis 1 ,2 Stoffmengenäquivalent an Säure modifiziert wird.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the aminosilane according to formula I with 0.8 to 1, 2 molar equivalent of acid is modified.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure aus 3 bis 20 Kohlenstoffatomen aufgebaut ist und mindestens eine Doppelbindung enthält.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the acid is composed of 3 to 20 carbon atoms and contains at least one double bond.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Säure eine organische Säure, ausgewählt aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Aconitsäure, Ölsäure, Itaconsäure, Derivate dieser Säuren oder eine Mischung dieser Säuren, eingesetzt wird.7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the acid used is an organic acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, aconitic acid, oleic acid, itaconic acid, derivatives of these acids or a mixture of these acids.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Umsetzung der eingesetzten Aminosilane gemäß Formel I oder eines eingesetzten Aminosilane-/Silane-Gemischs (gemäß Formel I sowie8. The method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that after the implementation of the aminosilanes used according to formula I or a Aminosilane- / silanes mixture used (according to formula I and
Formel II) mit der organischen Säure die Reaktionslösung einen pH-Wert von 2 bis 9 aufweist.Formula II) with the organic acid, the reaction solution has a pH of 2 to 9.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Umsetzung die Reaktionslösung eine pH-Wert von 3 bis 8 aufweist.9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized that after the reaction, the reaction solution has a pH of 3 to 8.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Umsetzung die Reaktionslösung eine pH-Wert von 4 bis 7,5 aufweist.10. The method according to claim 9, characterized in that after the reaction, the reaction solution has a pH of 4 to 7.5.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Silane gemäß der Formel Il eingesetzt werden, die Substituenten vom Typ Y ausgewählt aus OH, OR', OCOR' oder Cl aufweisen.11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that silanes are used according to the formula II, the substituents of the type Y selected from OH, OR ', OCOR' or Cl have.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass Silane gemäß der Formel (R)a(X)bSi(OR')n eingesetzt werden, wobei R, R', X, a und b die oben zu Formel Il genannte Bedeutung haben.12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that silanes according to the formula (R) a (X) b Si (OR ') n are used, wherein R, R', X, a and b are the same as above Meaning of formula II.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung der eingesetzten Aminosilane gemäß Formel I oder eines Aminosilane-/Silane-Gemischs (gemäß den Formeln I und II) in einer Wasser enthaltenden Lösung durchgeführt wird.13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the reaction of the aminosilanes used according to formula I or an aminosilane / silane mixture (according to formulas I and II) is carried out in a water-containing solution.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der für die Umsetzung vorliegenden Reaktionslösung Wasser, Aceton, Methylethylketon, Propanol, Isopropanol, Methanol oder Ethanol oder eine Mischung zweier oder mehrerer dieser Lösemittel vorhanden sind, wobei man pro mol der eingesetzten Aminosilane bzw. Silane 0,001 bis 100 mol Wasser einsetzt.14. The method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that in the reaction solution present for the reaction, water, acetone, methyl ethyl ketone, propanol, isopropanol, methanol or ethanol or a mixture of two or more of these solvents are present, wherein pro mol of the aminosilanes or silanes used 0.001 to 100 mol of water starts.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Umsetzung die in der Reaktionslösung vorhandenen organischen15. The method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that after the reaction, the organic present in the reaction solution
Lösemittel abdestilliert werden.Solvent be distilled off.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionslösung vorhandener Alkohol abdestilliert wird.16. The method according to claim 15, characterized in that in the reaction solution existing alcohol is distilled off.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung ausschließlich in Gegenwart von Wasser und den während der Hydrolyse entstehenden Alkohole durchgeführt wird.17. The method according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the reaction is carried out exclusively in the presence of water and the resulting alcohols during the hydrolysis.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man das Stoffmengenverhältnis der Summe der eingesetzten Aminosilane gemäß Formel I und Silane gemäß Formel Il zum Wasser zu Beginn der18. The method according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that the molar ratio of the sum of the aminosilanes used according to formula I and silanes according to formula II to the water at the beginning of
Reaktion auf ein Gewichtsverhältnis von 1 : 100 bis 100 : 1 einstellt.Reaction to a weight ratio of 1: 100 to 100: 1 sets.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei einer Temperatur von 00C bis 2000C durchgeführt wird.19. The method according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of 0 0 C to 200 0 C.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes des Lösemittels oder Lösemittelgemisches durchgeführt wird. 20. The method according to at least one of claims 1 to 19, characterized in that the reaction is carried out at a temperature below the boiling point of the solvent or solvent mixture.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Doppelbindungen enthaltende Säure vernetzt wird.21. The method according to at least one of claims 1 to 20, characterized in that the carbon double bonds containing acid is crosslinked.
22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das System bis maximal 5 Gew.-% Photoinitiatoren enthält.22. The method according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that the system contains up to a maximum of 5 wt .-% of photoinitiators.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispersionsfilm durch Bestrahlung, vorzugsweise externe Bestrahlung, vernetzt wird.23. The method according to claim 21 or 22, characterized in that the dispersion film is crosslinked by irradiation, preferably external irradiation.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass man das Produkt der Umsetzung vor und/oder nach der Aufarbeitung mit einem Lösemittel, vorzugsweise Wasser, verdünnt, wobei man den Wirkstoffgehalt in der Zusammensetzung auf 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, einstellt.24. The method according to at least one of claims 1 to 23, characterized in that the product of the reaction before and / or after working up with a solvent, preferably water, diluted, wherein the active ingredient content in the composition to 0.1 to 50 Wt .-%, preferably 5 to 20 wt .-% adjusts.
25. Zusammensetzung erhältlich nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24.25. A composition obtainable according to at least one of claims 1 to 24.
26. Verwendung einer Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25 für die Herstellung von Beschichtungen für Metalloberflächen, die Beschichtung von Füllstoffen, für die Wasser abweisende Beschichtung von26. Use of a composition according to at least one of claims 1 to 25 for the production of coatings for metal surfaces, the coating of fillers, for the water-repellent coating of
Salzen, zur Beschichtung klebriger Kunststoffgranulate, für die Beschichtung von Beton und Glas, für die Synthese von Katalysatoren und deren Ausgangsverbindungen, für Stabilisatoren sowie für die Synthese bzw. Modifizierung von keramischen Massen und Polymeren, für die Beschichtung von Polymergranu- laten, Polymerplatten, Polymerfasern und Polymerhalbzeugen sowie für die Erzeugung kratzfester und hydrophober Beschichtungen auf Substratoberflächen. Salts, for the coating of sticky plastic granules, for the coating of concrete and glass, for the synthesis of catalysts and their starting compounds, for stabilizers and for the synthesis or modification of ceramic masses and polymers, for the coating of polymer granulates, polymer plates, polymer fibers and polymer semifinished and for the Generation of scratch-resistant and hydrophobic coatings on substrate surfaces.
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