WO1994016005A1 - Depolymerisierungsmittel und depolymerisierungsverfahren für silicone - Google Patents

Depolymerisierungsmittel und depolymerisierungsverfahren für silicone Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a depolymerization agent and an associated method for the depolymerization of silicones and
  • Silicones are extremely versatile compounds that can be modified and used. The similarity of the silicon-oxygen bond contained in them with the carbon-carbon bond enables the connection of practically any organic side groups to the silicon skeleton.
  • the diverse synthetic possibilities of designing silicones and silicone polymers open up a wide range of applications. Silicon elastomers are produced and sold in large quantities, for example, as sealants.
  • the polymeric silicones are based on an alternating Si-O framework.
  • Si-O bonds can also be found in many inorganic silicate-containing materials, e.g. Glass, certain stones, clay, bricks, sand, etc.
  • the silicones combine well with these materials, and at the same time they can be kept extremely flexible and elastic by installing suitable organic side chains. Together with their water-repellent nature, this makes them ideal adhesives, sealants and fillers for inorganic materials.
  • the silicon-oxygen compound is chemically and thermally very stable and the silicones therefore have excellent use properties with regard to their chemical, thermal and mechanical stability.
  • the same properties have the serious disadvantage that they can only be removed with difficulty.
  • the invention is therefore based on the object of finding a means and an associated method with which silicones and silicone polymers can be broken down and removed.
  • a depolymerizing agent which contains an alkylbenzenesulfonic acid as a de-polymerizing reagent and auxiliaries; and by a process for the depolization of silicone and silicone-containing polymers using an alkylbenzenesulfonic acid as a depolymerization reagent.
  • alkylbenzenesulfonic acid as a depolymerizing reagent is based on a cleavage of the Si-O bond.
  • the silicones are therefore not dissolved, but are broken down by chemical attack. Harmful aromatic and halogenated solvents can therefore be dispensed with.
  • the shorter silicone fragments thus produced can easily be washed off with water or solvents.
  • the alkylbenzenesulfonic acid used as the depolymerization reagent preferably has a secondary alkyl radical and is represented by the following formula:
  • n is between 10 and 13.
  • a very effective depolymerization reagent is decylbenzenesulfonic acid.
  • the depolymerization agent according to the invention contains customary auxiliaries, which depend on the intended application in terms of type and quantity.
  • the depolymerizing agent can, for example, be liquid, pasty or gel-like. Other formulations are possible insofar as practical application requires this.
  • the depolymerization agent is liquid, it contains a solvent in addition to the depolymerization reagent.
  • the common organic solvents are suitable for this. Saturated, aliphatic hydrocarbons can preferably be used. It is particularly advantageous to use hydrocarbons between C9 and C15 or odorless kerosene. If the application so requires, other special solvents or solvent mixtures can also be used.
  • an inert filler can be added to the depolymerization agent as a thickener.
  • gel-like to pasty agents can be produced.
  • Silicon dioxide in various forms, preferably hydrophobic silica (hydrophobized silica gel) with a particle size of approximately up to 40 nanometers, preferably approximately 20 nanometers, can be used as the thickening agent.
  • the proportions of the ingredients of the depolymerizing agent can be adapted practically freely to the requirements of the respective application.
  • alkylbenzenesulfonic acid as a reagent for the depolymerization of silicones and silicone-containing polymers generally causes the silicones to be broken down into smaller and therefore much more soluble - or even soluble - fragments, which are then used economically with water or simple organic solvents ⁇ solvents, for example alcohols, can be washed off and removed.
  • solvents for example alcohols
  • DDBSA dodecylbenzenesulfonic acid
  • 91 parts of saturated aliphatic hydrocarbon 9 parts of DDBSA (dodecylbenzenesulfonic acid) are dispersed in 91 parts of saturated aliphatic hydrocarbon.
  • the DDBSA was supplied by Manro Products Ltd., Cheshire, England under the product name "Manro NA Acid”; the hydrocarbon was odorless kerosene from Shell Chemicals Ltd. It was worked with water-free materials under continuously water-free conditions.
  • Example 1 To prepare an agent in paste form, a liquid agent according to Example 1 was first prepared. Thereafter, 13.5% by weight of hydrophobic silica from Wacker Chemie, product name N.20, was added as filler and thickener and stirred in until the paste had the desired consistency.
  • Example 1 It is of course clear to the person skilled in the art that other solutions with different concentrations of depolymerization reagent than indicated in Example 1 can be prepared as liquid depolymerization agents.
  • concentrations can be set anywhere between 0% by weight and the saturation limit of the respective alkylbenzenesulfonic acid in the respective solvent, for example 0.1% by weight, 1% by weight, 5% by weight, 10% by weight, 20 % By weight of DDBSA in kerosene.
  • concentration of the reagent can be set continuously in the entire solubility range.
  • each of the solutions prepared according to Example 1 can be thickened with filler as desired.
  • the invention is not restricted to the concentration given in Example 2, but the concentration can be adjusted continuously depending on the desired viscosity of the paste or gel.

Abstract

Zum Abbauen von Siliconen und Silicon-Polymeren wird ein Depolymerisierungsmittel aus Alkylbenzolsulfonsäure, insbesondere aus Dodecylbenzolsulfonsäure, einem Lösungsmittel in Form eines gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffs und einem inerten Füllstoff als Verdickungsmittel verwendet. Als Verdickungsmittel dient hydrophobes Silica einer Partikelgröße von etwa 20 Nanometern. Die Alkylbenzolsulfonsäure als Reagens bewirkt eine Spaltung der Silicone in kleinere, leicht lösliche Bruchstücke, die danach abgewaschen und entfernt werden können.

Description

DEPOLYMERISIERUNGSMITTEL UND DEPOLYMERISIERUNGSVERFAHREN FÜR SILICONE
Die Erfindung betrifft ein Depolymerisierungsmittel und ein zugehöriges Verfahren zur Depolymerisierung von Siliconen und
Silicone enthaltenden Polymeren.
Silicone sind äußerst vielseitig modifizierbare und ein¬ setzbare Verbindungen. Die Ähnlichkeit der in ihnen enthaltenen Silizium-Sauerstoff-Bindung mit der Kohlenstoff-Kohlenstoff- Bindung ermöglicht die Anbindung praktisch beliebiger organi¬ scher Seitengruppen an das Silicongerüst. Die vielfältigen syn¬ thetischen Möglichkeiten des Designs von Siliconen und Silicon¬ polymeren eröffnen eine breite Anwendungspalette. Siliconela¬ stomere werden beispielsweise als Dichtungsmittel in großen Mengen produziert und vertrieben.
Die polymeren Silicone basieren auf einem alternierenden Si-O-Grundgerüst.
-(-Si-O-Si-O-)-
Diese Si-O-Bindungen finden sich auch in vielen anorgani¬ schen silicathaltigen Materialien, wie z.B. Glas, bestimmten Steinen, Ton, Ziegeln, Sänden etc. Die Silicone verbinden sich gut mit diesen Materialien, wobei sie gleichzeitig durch Einbau geeigneter organischer Seitenketten extrem flexibel und ela¬ stisch gehalten werden können. Dies macht sie - zusammen mit ihrer wasserabweisenden Natur - zu idealen Klebe-, Dicht- und Füllmassen für anorganische Materialien.
Die Silizium-Sauerstoff-Verbindung ist chemisch und ther¬ misch sehr stabil und die Silicone haben daher bezüglich ihrer chemischen, thermischen und mechanischen Stabilität hervorra¬ gende Gebrauchseigenschaften. Auf der anderen Seite bringen je¬ doch die gleichen Eigenschaften den schwerwiegenden Nachteil mit sich, daß sie nur schwer wieder entfernt werden können. Es besteht daher ein Bedarf, Silicone, insbesondere durchpolymeri- sierte Silicon-Polymere, vollständig und sicher wieder entfer¬ nen zu können, um so beispielsweise siliconverklebte Oberflä¬ chen zu reinigen und siliconfrei zu machen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mittel und ein zugehöriges Verfahren zu finden, mit dem Silicone und Silicon-Polymere abgebaut und entfernt werden können.
Insbesondere sollen auspolymerisierte bzw. gehärtete Sili¬ con-Elastomere, -gu mis, -klebstoffe und -dichtmassen, Silicon Fugenfüller, -harze, -öle, -fette und -gele wirkungsvoll ent¬ fernt werden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Depolymeri- sierungsmittel gelöst, das eine Alkylbenzolsulfonsaure als De¬ polymerisierungsreagens sowie Hilfsstoffe enthält; und durch ein Verfahren zur Depoly erisierung von Siliconen und Silicon enthaltenden Polymeren, bei dem eine Alkylbenzolsulfonsaure als Depolymerisierungsreagens verwendet wird.
Die Wirkung von Alkylbenzolsulfonsaure als Depolymerisie¬ rungsreagens beruht auf einer Spaltung der Si-O-Bindung. Die Silicone werden also nicht gelöst, sondern durch chemischen An¬ griff abgebaut. Auf schädliche aromatische und halogenierte Lö¬ sungsmittel kann daher verzichtet werden. Die so erzeugten kür¬ zeren Silicon-Bruchstücke können mit Wasser oder Lösungsmitteln leicht abgewaschen werden.
Die als Depolymerisierungsreagens verwendete Alkylbenzol¬ sulfonsaure hat vorzugsweise einen sekundären Alkylrest und wird durch die folgende Formel wiedergegeben:
CH3-(CH2)n-(CH3)
Figure imgf000004_0001
S03H
Die besten Erfolge werden erzielt, wenn n zwischen 10 und 13 liegt. Ein sehr wirksames Depolymerisierungsreagens ist Do¬ decylbenzolsulfonsäure.
Das erfindungsgemäße Depolymerisierungsmittel enthält neben dem vorgenannten Depolymerisierungsreagens übliche Hilfsstoffe, die sich in Art und Mengenverhältnis nach der vorgesehenen An¬ wendung richten. Das Depolymerisierungsmittel kann beispiels¬ weise flüssig, pastös oder gelförmig sein. Andere Formulierun¬ gen sind möglich, sofern die praktische Anwendung dies erfor¬ dert.
Wenn das Depolymerisierungsmittel flüssig ist, enthält es neben dem Depolymerisierungsreagens ein Lösungsmittel. Hierfür bieten sich die gängigen organischen Lösungsmittel an. Bevor¬ zugt können gesättigte, aliphatische Kohlenwasserstoffe verwen¬ det werden. Besonders vorteilhaft ist es, Kohlenwasserstoffe zwischen C9 und C15 bzw. geruchlose Kerosine zu verwenden. So¬ fern die Applikation es erfordert, können aber auch andere spe¬ zielle Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemische Anwendung fin¬ den.
Weiterhin kann dem Depolymerisierungsmittel zusätzlich ein inerter Füllstoff als Verdickungsmittel zugesetzt sein. Hier¬ durch sind gelförmige bis pastöse Mittel herstellbar. Als Ver¬ dickungsmittel kann Siliziumdioxid in verschiedener Form, vor¬ zugsweise hydrophobes Silica (hydrophobiertes Silicagel) mit einer Partikelgröße von etwa bis zu 40 Nanometer, vorzugsweise etwa 20 Nanometer, verwendet werden.
Die Mengenverhältnisse der Inhaltsstoffe des Depolymerisa- tionsmittels können den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung praktisch frei angepaßt werden.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Alkylbenzolsulfonsaure als Reagens zur Depolymerisierung von Siliconen und Silicon enthaltenden Polymeren allgemein bewirkt eine Spaltung der Si¬ licone in kleinere und dadurch sehr viel leichter lösliche - bzw. überhaupt lösliche - Bruchstücke, die dann unter sparsamem Lösemitteleinsatz mit Wasser oder einfachen organischen Lö¬ sungsmitteln, beispielsweise Alkoholen, abgewaschen und ent¬ fernt werden können. Die Verwendung größerer Mengen umwelt¬ schädlicher Lösungsmittel, wie halogenierter Kohlenwasserstoffe oder Aromaten, kann so vermieden werden. Im folgenden werden zur näheren Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsbeispiele gegeben.
Beispiel 1
Für ein flüssiges Depolymerisierungsmittel werden 9 Teile DDBSA (Dodecylbenzolsulfonsäure) in 91 Teilen gesättigtem ali- phatischen Kohlenwasserstoff dispergiert. Das DDBSA wurde von Manro Products Ltd., Cheshire, England unter der Produktbe¬ zeichnung "Manro NA Acid" geliefert; der Kohlenwasserstoff war geruchloses Kerosin von Shell Chemicals Ltd.. Es wurde mit was¬ serfreien Materialien unter durchgehend wasserfreien Bedingun¬ gen gearbeitet.
Beispiel 2
Zur Herstellung eines Mittel in Pastenform wurde zunächst ein flüssiges Mittel nach Beispiel 1 hergestellt. Danach wurden 13,5 Gew.% hydrophobes Silica von Wacker Chemie, Produktbe¬ zeichnung N.20, als Füllstoff und Verdickungsmittel zugegeben und so lange eingerührt, bis die Paste die gewünschte Konsi¬ stenz hatte.
Dem Fachmann ist selbstverständlich klar, daß als flüssige Depolymerisierungsmittel andere Lösungen mit anderen Konzentra¬ tionen an Depolymerisierungsreagens, als in Beispiel 1 angege¬ ben, hergestellt werden können. Die Konzentrationen können be¬ liebig zwischen 0 Gew.% und der Sättigungsgrenze der jeweiligen Alkylbenzolsulfonsaure in dem jeweiligen Lösungsmittel einge¬ stellt werden, beispielsweise 0,1 Gew.%, 1 Gew.%, 5 Gew.%, 10 Gew.%, 20 Gew.% DDBSA in Kerosion.
Wie dem Fachmann ebenfalls klar sein wird, kann auch in an¬ deren Lösungsmitteln gearbeitet werden , beispielsweise in Pa¬ raffin, sowie in allen in der Sulfonsäurechemie gängigen Lö¬ sungsmitteln.
Die Angabe konkreter Konzentrationswerte in den Beispielen ist nicht in dem Sinne zu verstehen, daß die Erfindung auf diese Konzentrationen beschränkt wäre. Die Konzentration des Reagens kann kontinuierlich im ganzen Löslichkeitsbereich ein¬ gestellt werden. Ebenso kann jede der gemäß Beispiel 1 herge¬ stellten Lösungen beliebig mit Füllmittel angedickt werden. Auch hier ist die Erfindung nicht auf die in Beispiel 2 gege¬ bene Konzentration beschränkt, sondern die Konzentration kann kontinuierlich je nach der gewünschten Viskosität der Paste oder des Gels eingestellt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Depolymerisierungsmittel für die Depolymerisierung von Siliconen, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Mittel eine Alkylbenzolsulfonsaure als Depolymeri¬ sierungsreagens sowie Hilfsstoffe enthält.
2. Depolymerisierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Alkylbenzolsulfonsaure durch die Formel
CH3-(CH2)n-(CH3)
S03H
wiedergegeben wird, mit n — 1, vorzugsweise n = 10 bis 13.
3. Depolymerisierungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylbenzolsulfonsaure Dodecylbenzol¬ sulfonsäure ist.
4. Depolymerisierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Depolymerisierungsmittel flüssig ist und neben der Alkylbenzolsulfonsaure ein Lösungs¬ mittel enthält.
5. Depolymerisierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Depolymerisierungsmittel ne¬ ben der Alkylbenzolsulfonsaure ein Lösungsmittel und einen in¬ erten Füllstoff als Verdickungsmittel enthält.
6. Depolymerisierungsmittel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein gesättigter aliphati- scher Kohlenwasserstoff, vorzugsweise mit 9 bis 15 Kohlenstoff- atomen oder ein geruchsloses Kerosin ist.
7. Depolymerisierungsmittel nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der inerte Füllstoff hydrophobes Silica (Siliziumdioxid) ist.
8. Depolymerisierungsmittel nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der inerte Füllstoff eine Partikelgröße bis zu 40 Nanometer, vorzugsweise etwa 20 Nanometer hat.
9. Verfahren zur Depolymerisierung von Siliconen und Sili¬ cone enthaltenden Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alkylbenzolsulfonsaure als Depolymerisierungsreagens eingesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylbenzolsulfonsaure durch die Formel
CH3-(CH2)n-(CH3)
Figure imgf000009_0001
wiedergegeben wird, mit n 2-11, vorzugsweise n = 10 bis n=13.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylbenzolsulfonsaure Dodecylbenzolsulfonsäure ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Depolymerisierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
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