WO2003002635A1 - Polyorganosiloxane fonctionnalise acrylate, son procede de preparation et composition silicone le contenant - Google Patents

Polyorganosiloxane fonctionnalise acrylate, son procede de preparation et composition silicone le contenant Download PDF

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WO2003002635A1
WO2003002635A1 PCT/FR2002/002287 FR0202287W WO03002635A1 WO 2003002635 A1 WO2003002635 A1 WO 2003002635A1 FR 0202287 W FR0202287 W FR 0202287W WO 03002635 A1 WO03002635 A1 WO 03002635A1
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WO
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pos
iii
unsaturated
nucleophile
carboxylic acid
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Application number
PCT/FR2002/002287
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Inventor
Jean-Roger Desmurs
Lucile Gambut
Gérard MIGANI
Original Assignee
Rhodia Chimie
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/38—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment
    • C08G77/382—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon
    • C08G77/388—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/38—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment

Definitions

  • the field of the invention is that of silicones, namely (poly) organosiloxanes, functionalized with ester groups of unsaturated carboxylic acid - preferably (meth) acrylate -.
  • acrylate functionalities are included in radicals linked to the (poly) siloxane chain by an Si-C bond.
  • Such functional radicals are conventionally provided by grafting onto the silicone skeleton at the end (s) and / or in the chain.
  • the ester functions of unsaturated carboxylic acid [(meth) acrylate] are capable of reacting rapidly together, by radical route under actinic and / or thermal activation, according to a polyaddition polymerization mechanism.
  • the present invention thus relates to new silicones, of polyorganosiloxane (POS) type, linear or cyclic, with an unsaturated carboxylic acid ester [(meth) acrylate] function, their preparation process and their use in silicone compositions crosslinkable by elastomer to form in particular non-stick coatings on supports for example of paper, plastic, metal, wood.
  • POS polyorganosiloxane
  • cyclic linear or cyclic
  • an unsaturated carboxylic acid ester [(meth) acrylate] function their preparation process and their use in silicone compositions crosslinkable by elastomer to form in particular non-stick coatings on supports for example of paper, plastic, metal, wood.
  • Polysiloxanes having acrylic acid ester functions, giving them a crosslinking ability can also be used as binders in printing inks or for the preparation of film-forming binder compositions.
  • crosslinking is carried out in a highly kinetic manner, under actinic radiation (UV), optionally with additional thermal activation, or even by activation using an electron beam.
  • actinic activation under UN the silicones with acrylate functions are used with photo-initiators, such as benzophenone and its derivatives.
  • cationic crosslinking systems using silicones with an epoxy or vinyl ether function and a photo-initiator of the iodonium type.
  • these cationic systems although they offer faster crosslinking speeds, do not compete with radical crosslinking systems, because they are not in the same price ranges.
  • POSs with acrylate and / or methacrylate functions are generally in the form of polydiorganosiloxane oils and can be formulated alone or in combination with monomers or unsaturated polymers, to be subsequently crosslinked under UV radiation for example.
  • These acrylate silicones result from the hydrosilylation of allyl glycidyl ether (AGE) and of a vinylcyclohexene epoxide (NCMX), in the presence of a platinum catalyst.
  • AGE allyl glycidyl ether
  • NCMX vinylcyclohexene epoxide
  • the grafted POS thus obtained is reacted with (meth) acrylic acid and or an (meth) acrylic acid anhydride.
  • the reaction is catalyzed by diazabicyclo (2,2,2) octane.
  • This grafting of the acrylate or methacrylate function via a first epoxy functionalization takes place both on Si-H units located in the chain and on terminal Si-H units. It appears that the preparation of silicone acrylate according to US-A-4,908,274 is particularly long (of the order of 40 hours). In addition, the reaction yields are less than 100.
  • French patent application FR-A-2 611 729 discloses a process for preparing a POS with acrylate or methacrylate functionality.
  • the starting material used is a POS with ⁇ SiH patterns present in the chain or at the end of the silicone chain. It may be, for example, a linear poly (dimethyl) (methylhydrogen) siloxane ⁇ , ⁇ -trimethylsilyl: MD 110 D H 5 M POS, which is reacted with allylglycedyl ether (AGE).
  • the epoxy functionalized POS obtained is placed in the presence of acrylic acid, n-butanol, MLBK, hydroquinone and a catalyst based on chromium triacetate monohydrate.
  • the acrylic acid is attached to the ether-epoxy graft by opening the epoxy ring.
  • the silicone carrying a polyhydroxyl ether graft thus obtained is then subjected to an esterification with (meth) acrylic acid and optionally with a monocarboxylic acid free of double bond.
  • This "acrylation" of polyhydroxyalkylsiloxane is catalyzed by triflic acid.
  • these allyloxypolyols which are hydrosilylated in accordance with US-A-6 211 322, may be subject to isomerization reactions. Such instability is completely damaging for the process for preparing acrylate silicones by this route.
  • US-A-5,981,679 describes POS carriers at their two ends with (meth) acryloyl groups.
  • the starting materials used are POSs, ⁇ -dimethylhydrogenosiloxy, which are reacted by hydrosilylation on one of the double bonds of (meth) acrylate compounds each comprising at least two (meth) acryloyl groups, preferably three.
  • the SiH pattern POS is preferably a polydimethylsiloxane ⁇ , ⁇ -diethoxyhydrogénosiloxy obtained from a polydimethyl siloxane ⁇ , ⁇ -diol which is condensed with triethoxysilane.
  • modified triacrylate of the trimethylolpropane, propyleneoxide or triacrylate "ARONIX M-310®” type
  • US Pat. No. 5,981,679 is that it generates 50% of POSs carrying functionalized acrylate grafts and linked to the silicone chain by stable SiC bonds, but also 50% of polyacrylate grafts linked to silicone by an easily hydrolyzable Si-OC bridge.
  • the direct hydrosilylation of polyacrylates by POSs with a SiH motif in and / or at the chain end may involve, for example, 1,6-hexanedioldiacrylate, trimethylolpropane-triacrylate, triethylene glycol-diacrylate, neopentyl-glycol- diacrylate, or alternatively tripropylene glycol diacrylate and finally bisphenolethoxylediacrylate.
  • French patent application FR-A-2 634 769 discloses a diorganopolysiloxane with a thioalkylacrylate function obtained by reacting a vinylated POS, for example a linear ⁇ , ⁇ -vinylated polydimethylsiloxane, with a mercaptoalkanol which reacts with the vinyl functions via thiol groups, so as to produce a polydimethylsiloxane, ⁇ -thioalkylhydroxylé.
  • This alcohol is capable of reacting with acrylic acid by esterification.
  • the reaction of thiol with the vinyl functions of POS takes place in the presence of a free radical generator of the azobisisobutyronitrile (AIBN) type.
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • Japanese patent application JP-200 098 602 of 7/04/2000 relates in turn to a completely different register the reaction of diethanol amino with acrylic acid to obtain an acrylic aminoester.
  • European patent EP-B-0 291 discloses POS carriers at each end of two acrylate or methacrylate functionalities, obtained from a POS with ⁇ SiH terminal units which are reacted with an alkenylated epoxide of formula N.
  • the POS thus epoxidized at its ends is then placed in the presence of an aqueous or methanolic base such as ⁇ aOH to hydrolyze each epoxide function into patterns.
  • This POS (II) is then reacted with an acrylic or methacrylic acid derivative allowing the acrylate group of formula (Ib) to be introduced.
  • one of the essential objectives of the present invention is to propose new POS polyorganosiloxanes carrying at least one group A of unsaturated carboxylic acid ester (preferably (meth) acrylate), located at the end and / or in the chain, preferably at the end of the chain, which constitute improvements with respect to the acrylate silicones of the prior art, in particular in terms of ease of production, non-sensitivity to hydrolysis, storage stability and absence of isomerization or polymerization side reactions.
  • group A of unsaturated carboxylic acid ester preferably (meth) acrylate
  • Another essential objective of the invention is to provide new ⁇ , ⁇ poly (preferably bis) acrylate POSs, which are economical and efficient in terms of radical polymerization under actinic and / or thermal activation.
  • Another essential objective of the present invention is to provide new POSs with acrylate endings which have a number f of acrylate functions per mole f> 2, preferably f> 3, and more preferably still f> 4, so as to offer all desirable performance in terms of crosslinking density and crosslinking speed, in particular in applications for the production of non-stick coatings of silicone elastomer for various supports, in particular paper.
  • Another essential objective of the invention is to propose a new POS with (meth) acrylate functions preferably located at the end of the chain, this POS being constituted so that it gives the silicone elastomer coating obtained after crosslinking, good adhesion. on numerous supports, and in particular on paper in the context of the production of non-stick coatings.
  • Another essential objective of the present invention is to provide new POSs carrying at least one group A of an unsaturated carboxylic acid ester, preferably (meth) acrylate, advantageously located at the end of the chain and with f preferably> 4, this acrylate POS being designed in such a way that it makes it possible to attenuate the inhibitory effects of oxygen in the radical crosslinking reactions of these acrylate-functional silicones.
  • an unsaturated carboxylic acid ester preferably (meth) acrylate
  • Another essential objective of the present invention is to provide new POSs carrying at least one group A of an unsaturated carboxylic acid ester, in which the terminal acrylate functions are capable of crosslinking easily and correctly by the radical route to form constituted networks. by polyacrylate wefts linked together by silicone transverse chains; such a macromolecular configuration being such as to confer the best mechanical and adhesion properties on the silicone acrylate elastomer coating obtained.
  • Another essential objective of the present invention is to provide new acrylate silicones which can be obtained in good yields without using ecotoxic compounds such as chromium.
  • Another essential objective of the present invention is to provide a process for the preparation or functionalization of silicone using groups A of unsaturated carboxylic acid ester [preferably (meth) acrylate], which is easy to carry out and economical, and which uses reagents available on the market as well as reaction aids which are not difficult to handle and which are not toxic (problem of waste treatment).
  • groups A of unsaturated carboxylic acid ester preferably (meth) acrylate
  • Another essential objective of the present invention is to provide new silicone compositions based on the above-mentioned acrylate functionalized silicones, said compositions being of low cost, easy to obtain, and being moreover capable of crosslinking easily by seeing radical without being too sensitive to oxygen, to give crosslinked elastomeric films with good mechanical qualities (in particular elasticity) and good adhesion qualities on various substrates.
  • POS polyorganosiloxane
  • A ester of unsaturated carboxylic acid, preferably (meth) acrylate
  • POS polyorganosiloxane
  • A ester of unsaturated carboxylic acid
  • preferably (meth) acrylate characterized in that it is obtained by reacting at least one POS (I) or (II) carrying at least one ⁇ Si-H motif with at least one unsaturated epoxide (III), then with at least one polyhydroxylated nucleophile ( IN) capable of opening the epoxy function (s) involved, and finally with at least one unsaturated carboxylic acid (N), preferably (meth) acrylic acid, which combines with the hydroxyls of the nucleophile (IN) to form ester groups (A).
  • POS polyorganosiloxane
  • A ester of unsaturated carboxylic acid, preferably (meth) acrylate
  • the POSs according to the invention can therefore be defined through their mode of functionalization with an ester A of unsaturated carboxylic acid.
  • ester A of unsaturated carboxylic acid which best meets, to date, the expectations in terms of radical crosslinking under actinic (UV) and / or thermal activation, is effectively acrylic acid, or even methacrylic acid, knowing that acrylic acid is preferred because of its higher reactivity.
  • the functionalization A of the POS according to the invention begins in practice by the hydrosilylation of an unsaturated epoxide (III) of the type of those available on the market.
  • the polyhydroxylated nucleophile (IV) [comprising at least 2 OH per molecule] is used to bind with the unsaturated epoxide (III).
  • this reaction methodology is that which is preferred in practice, the other reaction combinations between the reactants VU, III, IV and N cannot be excluded from the invention.
  • the choice of these reactants I / II, III, IN and N for functionalization makes it possible to obtain grafting, by stable Si-C bond, of the grafts carrying groups A.
  • the secondary polymerization reactions and / or isomerization are not found in the acrylate POSs according to the invention.
  • the reaction aids, no more than the functionalization reagents, are not toxic products, the industrial treatment of which, in particular as waste liable to cause problems.
  • the basic silicone skeleton for acrylate functionalization consists of a POS with linear SiH motif (formula (I)) or cyclic (formula (II)). These formulas (I) and (II) are given below:
  • each radical R 1 , R 2 independently represents a linear or branched (cyclo) alkyl group in Ci-C 12 , preferably in C ⁇ -C 6 , an aryl, an aralkyl or an alkylaryl, these groups being optionally substituted.
  • siloxyl units constituting the POSs considered are designated by the following acronyms:
  • POSs with SiH patterns of formulas (I) and (II) can be respectively defined by the formulas:
  • the multifunctional POS A according to the invention and therefore the starting SiH POS are resins comprising T and / or Q units. Even if this does not correspond to the preferred embodiment of the invention.
  • alkyl substituents R, R of the siloxyl units M, D respectively are methyl or phenyl substituted or not, for example by halogens such as chlorides.
  • POSs of formula (I) of type: M H D (50 to 200 ) M H.
  • the unsaturated epoxide (III) is a compound comprising at least one epoxy function, at least one double bond or one triple bond, an alkyl part and / or a cycloakyl part, and optionally at least an ether group, this compound being preferably selected from the group comprising the following unsaturated epoxides (III):
  • hydroxylated nucleophile (IV) it is preferably chosen: from amino alcohols: * preferably from amino alcohols of formula:
  • polystyrene resin preferably among the polyols, 4 preferably among the synthetic polyols and / or the natural polyols, in particular the (poly) saccharides hydrogenated or not, 4 and more preferably still in the group of the following polyols:
  • carboxylic acids the following carboxylic acid being more particularly preferred:
  • the polyhydroxylated (IV) nucleophile which gives rise to a link of the graft carrying A also contributes to the stability of the functionalization and to the ease of preparation. It is chosen according to its capacity to open the epoxy cycle of the intermediate (III) without causing polymerization of epoxy, or undesirable isomerization. It is particular in that it reacts with the epoxy so as to be included in the grafting ball connecting the acrylate functions to the silicone chain, and finally, to associate with (meth) acrylic acid.
  • the hydroxylated nucleophile (IV) is chosen from amino alcohols. This preference is all the more unexpected since the presence of amines in the context of a reaction with an epoxy ring is described in the prior technical literature as being harmful in terms of kinetics and the formation of troublesome by-products.
  • amino functions are all the more active in this regard as they are included in the acrylate POS according to the invention. Even more preferably, the amino alcohol retained is diethanolamine
  • the polyhydroxylated (IV) nucleophile can thus be constituted by primary or secondary amines with alcohol units.
  • Polyols and carboxylic acids can also play the role of hydroxyl (IV) nucleophiles.
  • these are mono or polysaccharides hydrogenated or not, such as for example starch and its derivatives.
  • Suitable carboxylic acids include bicin.
  • the acrylic acid (V) used to form the last link of the graft carrying the acrylic ester A function considered is preferably acrylic acid, which too is a perfectly accessible commercial convenience.
  • the unsaturated epoxide ( ⁇ ) is allylglycidylether (AGE)
  • the polyhydroxylated nucleophile (IV) is diethanolamine (DEA)
  • unsaturated carboxylic acid (V) is acrylic acid.
  • the links from intermediates (III), (IV) and (V) ultimately form the Ga graft attached to the POS (I) or (II) with SiH patterns, preferably at the ends of the linear POS with SiH patterns (I) .
  • the present invention also relates to a polyorganosiloxane of formula (! ') Or (II') below:
  • ⁇ y ⁇ 400 preferably 25 ⁇ y ⁇ 200; 0 ⁇ ⁇ 50;
  • each radical R, R independently represents a linear or branched (cyclo) alkyl group in Cj-C ⁇ '" ⁇ e e preferably C ⁇ -Cg -, aryl, aralkyl, alkylaryl, these groups being optionally substituted
  • Ga is a functional monovalent residue of identical or different nature in the D siloxyl units and / or the two M siloxy units, where it is present and corresponding to the average formula below: (Ga) '( z ⁇ ) C i F - -C (R 4 ) 2 - (X) m (Z 2 -
  • ⁇ R 3 , R 4 independently representing hydrogen or a radical corresponding to the same definition as that given above for R 1 , R 2 ; ⁇ R 3 and one of the R 4 may together form an alkyl or aryl ring, from 4 to 9, preferably from 5 to 7 chains;
  • ⁇ R 6 being a hydroxylated or a group A
  • ⁇ X O, S, N;
  • Z ⁇ being a divalent hydrocarbon radical, optionally comprising at least one oxygen and / or sulfur bridge, preferably Z ⁇ corresponding to an alkylene, a cycloalkylene, an aralkylene, an alkylarylene, and more preferably to:
  • ⁇ Z is a mono or multivalent hydrocarbon residue carrying one or more groups A preferably representing:
  • R 5 corresponding to the same nition as R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ;
  • Z 2 can be hydroxylated and / or amino.
  • the preferred acrylate POSs according to the invention are of the type
  • the precursor of the -Z ⁇ - link and of the - [R 6 CR 3 -C (R 4 ) 2 ] - link in the Ga graft is the unsaturated epoxide (III).
  • the link - [(X) m Z 2 ] - of the Ga graft comes from the precursor formed by the hydroxylated nucleophile (IV), preferably an amino alcohol.
  • acyl residue of the terminal ester function A is derived from (meth) acrylic acid (V) as described above.
  • the POSs comprise, per molecule, at least one siloxyl unit T and / or Q as defined above.
  • the substituent R in the siloxy unit (s) T can possibly be constituted by the graft Ga carrying acrylate functionalities A.
  • the invention offers the possibility of constructing acrylate silicones endowed with other functionalities. Indeed, it is possible to replace the reaction intermediate (V) with another acid capable of being esterified and carrying various B, C, D ... functions allowing specific adaptation of each POS to a specific application (lubricating functions , adherent, oleophobic, hydrophobic, etc.).
  • the acrylate POSs according to the invention can be in the form of more or less viscous oils, but also in the form of resins with Q units and / or, in the form of resins resulting from the crosslinking of linear or cyclic POS chains by intermediary of crosslinking functionalities of the type that can be encountered in such resins.
  • the present invention relates to a process for the preparation of POSs functionalized with at least one unsaturated carboxylic acid, preferably (meth) acrylic acid, as defined above.
  • This process is characterized in that it essentially consists in: 1) hydrosilylating at least one unsaturated epoxide (III) using at least one POS (I) or (II) with ⁇ Si-H units, in the presence a hydrosilylation catalyst, preferably based on platinum;
  • Ga carrying acrylate functions on a POS chain, by hydrosilylation, opening of epoxy rings and esterification.
  • a second embodiment of the process according to the invention essentially consists in: l ') reacting the unsaturated epoxide (III) with at least one.
  • polyhydroxylated nucleophile (IV) the latter allowing the opening of the epoxy ring (s) and the binding of (III) to (IV); 2 ') implementing an esterification between the product (III) - (IV) obtained in 1) and at least one unsaturated carboxylic acid (V), preferably (meth) acrylic acid, in the presence of a catalyst metallic, preferably based on at least one metal from group IV B of the periodic table; 3 ') hydrosilylate the product (III) - ( ⁇ V) - (V) unsaturated obtained in 2'), using at least one POS (I) or (II) with ⁇ Si-H motifs, in the presence a hydrosilylation catalyst, preferably based on platinum; these steps l '), 2'), 3 ') preferably taking place hot.
  • V unsaturated carboxylic acid
  • V preferably (meth) acrylic acid
  • a block (III) - (IN) is first prepared, then a block (III, IN, V) which is hydrosilylated with the POS (I) with the ⁇ SiH motif.
  • (meth) acrylic in the presence of a metal catalyst, preferably based on at least one metal from group IV B of the periodic table; these steps 1 "), 2"), 3 ") preferably taking place hot.
  • a block (III-1N) is prepared which is added to the ⁇ SiH of the POS (I) or (II), then the graft (III-IV) of the said POS (I) is esterified or ( II).
  • the method according to the invention essentially consists in: l ") implementing an esterification between at least one polyhydroxylated nucleophile (IV) and at least one unsaturated carboxylic acid (V), preferably (meth) acrylic acid, in the presence of a metal catalyst, preferably based on at least one metal from group TV B of the periodic table;
  • Reaction intermediates III, IV and V are as defined above.
  • III AGE
  • IV DEA
  • V acrylic acid.
  • hydrosilylation takes place at atmospheric pressure at a temperature between 50 and 100 ° C, preferably of the order of 100 ° C.
  • Hydrosilylation is carried out conventionally using a platinum catalyst, for example the Karsted catalyst.
  • the opening of the epoxy ring by the hydroxylated nucleophile (IV) is carried out at a slightly higher temperature between 100 and 150 ° C at ambient atmospheric pressure, and in an organic solvent medium, for example butanol / xylene.
  • the esterification takes place at the reflux temperature of the solvents used. It is in practice carried out in the presence of a titanium-based catalyst and in the presence of an inhibitor of the crosslinking of the unsaturated carboxylic acid (advantageously the acid (Meth) acrylic acid).
  • This inhibitor can for example be a hindered phenol such as ditertiobutyl-4-methyl-phenol.
  • the solvents used are organic solvents of the methyl isobutyl ketone or toluene type.
  • esterification catalysts can be eg organometallic complexes based on Sn, Ti (IV), Zr (IV), tertiary amine, CsCO 3 , the following titanates being particularly preferred: Ti (OR) 4 , Ti ( OiPr) 4 , Ti (OnBu) 4 .
  • the subject of the invention is a silicone composition crosslinkable by the radical route, under thermal and / or actinic activation, characterized in that it comprises at least one POS as defined above, and / or at minus a POS obtained by the method as defined above.
  • the invention relates to silicone acrylate compositions which can be crosslinked by the radical route under thermal and / or actinic (UV) activation comprising Ga amino grafts, in paper anti-adhesive coating applications.
  • UV actinic
  • compositions based on silicone acrylate according to the invention can comprise all the conventional catalysts, initiators, fillers & additives in the field of silicone coatings crosslinkable into elastomers, in the form of non-stick coatings.
  • these compositions include photo-initiation catalysts, such as those described in "Exploring the Science Technology and Application of UV and EB curing, Stephan DAVIDSON, SITA Series in surface coatings technology 1999, Chap No 3, p 67.
  • the epoxy function is then opened by the polyhydroxy (IV) nucleophilic diethanolamine and finally an esterification reaction is carried out, preferably with a catalyst based on titanate and in the presence of an acrylate crosslinking inhibitor (hindered phenol). .
  • the tests were carried out on a linear silicone oil with 3 silicon and then on a linear silicone oil with 82 silicon.
  • the reaction medium is filtered on a cellulose filter and a 0.45 ⁇ m millipore filter. 225 g of filtrate are obtained, which is devolatilized under vacuum and hot for 8 h with, at the end of devolatilization, a vacuum of 10 mbar and a final temperature of 150 ° C.
  • the epoxy content is 5.13 mol / kg which is close to the theoretical value of 5.52 mol / kg.
  • the solvents thus trapped are collected and analyzed by Gas Chromatography (GC).
  • GC Gas Chromatography
  • Step 1 hydrosilylation of the oil, PDMS SiH by T AGE.
  • Viscosity 145 mPa.s at 25 ° C
  • Volatile content 3% (25 min at 150 ° C)
  • Epoxy dosage 30.6 mEq / lOOg Yield: 93%
  • Step 2 Opening of the epoxy functions by diethanolamine
  • Viscosity 1360 mPa.s (25 ° C)
  • Viscosity 2330 Pa.s at 25 ° C
  • Volatile content 2%
  • Residual acidity 3.9 mEq / lOOg
  • Vinyl content 72 mEq / lOOg
  • Dosage of Ti 390ppm.

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Abstract

L'invention concerne un polyorganosiloxane (POS) porteur d'au moins un groupement (A) ester d'acide carboxylique insaturé, de préférence (méth)acrylate, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir de : au moins un pas (I) ou (II) porteur d'au moins un motif Si-H, au moins un epoxyde insaturé (III), au moins un nucléophile polyhydroxyle (IV) susceptible d'ouvrir la ou les fonctions epoxy mises en jeu, et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, lequel est apte à se combiner avec les hydroxyles du nucléophile pour former les groupements ester (A).

Description

POLYORGANOSILOXANE FONCTIONNALISE ACRYLATE, SON PROCEDE DE PREPARATION ET COMPOSITION SILICONE LE CONTENANT
Le domaine de l'invention est celui des silicones, à savoir (poly)organosiloxanes, fonctionnalisés par des groupements esters d'acide carboxylique insaturé -de préférence (méth)acrylate-.
Ces fonctionnalités acrylates sont incluses dans des radicaux liés à la chaîne (poly)siloxane par une liaison Si-C. De tels radicaux fonctionnels sont classiquement apportés par greffage sur le squelette silicone en bout(s) et/ou dans la chaîne. Les fonctions ester d'acide carboxylique insaturé [(méth)acrylate] sont aptes à réagir rapidement ensemble, par voie radicalaire sous activation actinique et/ou thermique, selon un mécanisme de polymérisation par polyaddition.
Cette aptitude à la polymérisation rapide des fonctions acrylates est exploitée pour la réalisation de revêtements anti-adhérents en élastomère silicone réticulé, pour support papier (par exemple étiquettes).
La présente invention concerne ainsi de nouveaux silicones, de type polyorganosiloxanes (POS), linéaires ou cycliques, à fonction d'ester d'acide carboxylique insaturé [(méth)acrylate], leur procédé de préparation et leur utilisation dans des compositions silicones réticulables en élastomère pour former notamment des revêtements anti-adhérents sur supports par exemple en papier, en plastique, en métal, en bois.
Les polysiloxanes à fonctions ester acide acrylique, leur donnant une aptitude à la réticulation, peuvent être également employés comme liants dans des encres de l'imprimerie ou pour la préparation de compositions liantes filmogènes.
En pratique, la réticulation est effectuée de manière selon une cinétique élevée, sous rayonnement actinique (UV), éventuellement avec un complément d'activation thermique, ou bien encore par activation à l'aide d'un faisceau d'électrons. Dans le cas d'une activation actinique sous UN, les silicones à fonctions acrylate sont mis en oeuvre avec des photo-initiateurs, tels que la benzophénone et ses dérivés.
On connaît, par ailleurs, des systèmes de réticulation cationique mettant en oeuvre des silicones à fonction époxy ou vinyléther et un photo-initiateur du type iodonium. Mais ces systèmes cationiques, bien qu'ils offrent des vitesses de réticulation plus rapides, ne concurrencent cependant pas les systèmes de réticulation radicalaire, car ils ne se situent pas dans les mêmes gammes de prix.
Il existe donc toujours un intérêt et une demande pour les POS à fonctions acrylate et/ou (méth)acrylate inclus dans des greffons ou des radicaux liés à la chaîne polysiloxane par une liaison SiC.
Ces POS à fonctions acrylate et/ou methacrylate se présentent généralement sous forme d'huiles polydiorganosiloxanes et peuvent être formulés seuls ou en combinaison avec des monomères ou des polymères insaturés, pour être par la suite réticulés sous rayonnement UV par exemple.
La préparation de ces POS porteurs de greffons fonctionnalisés acrylate peut s'envisager de différentes manières, qui ont été décrites dans l'art antérieur. Ainsi, la demande de brevet FR-A-2 377 430 décrit des silicones acrylate obtenus par addition de greffons hydroalkyl-acrylate sur des silicones à fonctions chlorosiloxanes. Ces POS à fonctions acrylates et/ou methacrylate comprennent donc des greffons fonctionnels reliés à la chaîne silicone par des liaisons Si-O. Or, on sait que de telles liaisons peuvent être aisément hydrolysées. Il s'agit là d'un inconvénient rédhibitoire pour les silicones acrylates selon le FR-A-2 377 430.
Le brevet US-A-4 908 274 (= EP-A-0 281 681) concerne des silicones acrylates dans lesquels le greffon fonctionnalisé est relié à la chaîne silicone par l'intermédiaire de liaisons non hydrolysables SiC. Ces silicones acrylates résultent de l'hydrosilylation d'allylglycidyléther (AGE) et d'un époxyde du vinylcyclohexène (NCMX), en présence d'un catalyseur au platine.
Le POS greffé ainsi obtenu est mis en réaction avec de l'acide (méth)acrylique et ou un anhydride d'acide (méth)acrylique. La réaction est catalysée par du diazabicyclo(2,2,2) octane. Ce greffage de fonction acrylate ou methacrylate par l'intermédiaire d'une première fonctionnalisation époxy, intervient aussi bien sur des motifs Si-H situés dans la chaîne que sur des motifs Si-H terminaux. Il apparaît que la préparation de silicone acrylate selon l'US-A-4 908 274 est particulièrement longue (de l'ordre de 40 heures). En outre, les rendements réactionnels sont inférieurs à 100.
La demande de brevet français FR-A-2 611 729, au nom de RHONE POULENC, divulgue un procédé de préparation d'un POS à fonctionnalité acrylate ou methacrylate. Le produit de départ mis en oeuvre est un POS à motifs ≡SiH présent dans la chaîne ou à l'extrémité de la chaîne silicone. Il peut s'agir, par exemple, d'un POS linéaire poly(diméthyl)(méthylhydrogéno)siloxane α,ω-triméthylsilyle: MD110 DH 5M, que l'on fait réagir avec l'allylglycédyléther (AGE). Le POS fonctionnalisé époxy obtenu est mis en présence d'acide acrylique, de n-butanol, de MLBK, d'hydroquinone et d'un catalyseur à base de triacétate de chrome monohydrate. La fixation de l'acide acrylique sur le greffon éther-époxy s'effectue par ouverture du cycle époxy.
L'article "Makromol. Chem., RAPID COMMUN. 7, 703-707 (1986)" divulgue la synthèse de POS α,ω-bis acrylates obtenus à partir de POS à motifs terminaux ≡SiH que l'on fait réagir avec l'AGE en présence d'acide chloroplatinique. Le POS à extrémité époxy ainsi obtenu est mis en réaction avec l'acide méthacrylique en présence de di-isopropyle salicylate de chrome. Cet article correspond au brevet français RHONE POULENC susévoqué. Les huiles à fonctions acrylate ou methacrylate, obtenues par ouverture d'un groupe époxy (oxirane) au moyen d'acide acrylique, en présence de catalyseurs les plus divers [US-A-4 908 274 (= EP-A-0 281 681), US-A-4 293 678....] sont souvent très visqueuses, du fait de la présence de groupes hydroxyles engendrant des liaisons hydrogène. En outre, la réaction n'est pas complète. Il reste souvent des époxy résiduels moins réactifs aux UN que les groupes acrylates. Ces huiles fonctionnalisées acrylates par ouverture de groupes époxy présentent en outre une médiocre stabilité au stockage.
Le brevet US-A-6 211 322 (= EP-A-0 940 458 et EP-A-0 940 422) décrit des POS comprenant des groupements (méth)acrylate, obtenus à partir de POS à motifs Si-H, que l'on fait réagir avec un alcényléther polyhydroxylé de formule :
H2C=CH— (CH2)0-10— O— CHr- R3— (CEfe— OH)2-10 en présence de catalyseurs au platine ou au rhodium, avec R = radical alkyle en Ci-Cio.
Le silicone porteur d'un greffon éther polyhydroxylé ainsi obtenu est ensuite soumis à une estérification avec de l'acide (méth)acrylique et éventuellement avec un acide monocarboxylique exempt de double liaison. Cette "acrylisation" de polyhydroxy- alkylsiloxane est catalysée par de l'acide triflique.
L'un des inconvénients du procédé de préparation de silicone acrylate selon l'US-A-6 211 322 est lié au fait que l'alcényléther polyhydroxylé mis en oeuvre n'est pas un produit commercial facilement accessible. Cela impose de le synthétiser, d'où une charge opératoire et économique très lourde.
Le fait de faire réagir un allyloxypolyol avec un POS à motif Si-H, en présence d'un catalyseur au platine, comme proposé dans l'US-A-6 211 322, peut engendrer des réactions secondaires indésirables, avec notamment apparition de propène, à moins que l'hydrure de silicium contienne des groupements donneurs d'électrons tels que des atomes de chlore ou des groupements carbonyles. On peut se rapporter à ce sujet à SPEIER, J.L. et al., 82 3601 (1980) ainsi qu'aux brevets américains US-A-4 503 208 et US-A-
3 767 690.
De plus, ces allyloxypolyols que l'on hydrosilyle conformément à l'US-A-6 211 322, peuvent être sujets de réactions d'isomérisation. Une telle instabilité est tout à fait dommageable pour le procédé de préparation de silicones acrylate par cette voie.
Le brevet US-A-5 981 679 décrit des POS porteurs à leurs deux extrémités de groupements (méth)acryloyles. Pour obtenir ces silicones α,ω-bis acrylates, les produits de départ mis en oeuvre sont des POS ,ω-diméthylhydrogénosiloxy, lesquels sont mis à réagir par hydrosilylation sur l'une des doubles liaisons de composés (méth)acrylates comportant chacun au moins deux groupements (méth)acryloyles, de préférence trois.
Classiquement, cette hydrosilylation est réalisée en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base de platine. Le POS à motif SiH est de préférence un polydiméthylsiloxane α,ω-diéthoxyhydrogénosiloxy obtenu à partir d'un polydiméthyl siloxane α,ω-diol que l'on condense avec du triéthoxysilane.
Le problème avec cette hydrosilylation de triacrylate modifié (du type triméthylolpropane, propylèneoxyde ou triacrylate "ARONIX M-310®"), selon l'US-A-5 981 679 est qu'elle génère 50% de POS porteurs de greffons fonctionnalisés acrylates et liés à la chaîne silicone par des liaisons SiC stables, mais également 50% de greffons polyacrylates reliés au silicone par un pont Si-O-C facilement hydrolysable.
L'hydrosilylation directe de polyacrylates par des POS à motif SiH dans et/ou en bout de chaîne, peut faire intervenir par exemple le 1,6-hexanedioldiacrylate, le triméthylolpropane-triacrylate, le triéthylène-glycol-diacrylate, le néopentyl-glycol- diacrylate, ou bien encore le tripropylèneglycol-diacrylate et enfin le bisphénoléthoxylé- diacrylate.
La demande de brevet français FR-A-2 634 769 divulgue un diorganopolysiloxane à fonction thioalkylacrylate obtenu en faisant réagir un POS vinylé par exemple un polydiméthylsiloxane linéaire α,ω-vinylé, avec un mercaptoalcanol qui réagit avec les fonctions vinyle par l'intermédiaire des groupements thiols, de manière à produire un polydiméthylsiloxane ,ω-thioalkylhydroxylé. Cet alcool est apte à réagir avec l'acide acrylique par estérification. La réaction du thiol avec les fonctions vinyle du POS s'opère en présence d'un générateur de radicaux libres du type azobisisobutyronitrile (AIBN). Ces polyorganosiloxanes à fonctions thioalkylacrylate ont pour principal inconvénient de ne pas être stables du fait du pont thioester relativement sensible. En outre, cette réaction de thioestérification en présence d'un initiateur radicalaire est relativement difficile à mettre en oeuvre. Enfin, la présence de soufre dans ces POS acrylates est tout à fait indésirable dans de nombreuses applications, notamment pour des problèmes de sécurité et de toxicité.
La demande de brevet japonais JP-200 098 602 du 7/04/2000 concerne quant à elle dans un tout autre registre la mise en réaction de diéthanol aminé avec l'acide acrylique permettant d'obtenir un aminoester acrylique.
D'autres articles et brevets décrivent l'ouverture d'un époxy par l'acide acrylique par catalyse avec un composé aminé, tel que par exemple la pyridine (D. Rosu, C. M. Cascaval, Revue Roumaine De Chimie 1994, 34, 979-974).
Dans cet article, les auteurs relèvent des désavantages importants de ce mode de greffage, à savoir: cinétique très lente et formation de sous-produits issus de la polymérisation des époxy ou de l'ouverture de l'époxy par l'aminé elle-même consommée. Cet inconvénient ne se retrouve pas dans le cas de la catalyse au clirome pour la fixation d'acides acryliques sur des POS par ouverture de cycles époxy préalablement fixés sur la chaîne silicone dans et/ou en bout de chaîne (brevet français 87/02617 et article Makromol. Chem., RAPID COMMUN). Néanmoins, la catalyse au chrome a pour inconvénient la nature toxique du chrome lui-même. Enfin, un autre désavantage de la catalyse au chrome est lié au fait que l'élimination du chrome se fait très difficilement. Il en résulte une couleur résiduelle des composés obtenus, qui est rédhibitoire.
Le brevet européen EP-B-0 291 divulgue des POS porteurs à chaque extrémité de deux fonctionnalités acrylates ou méthacrylates, obtenues à partir d'un POS à motifs terminaux ≡SiH que l'on fait réagir avec un époxyde alcénylé de formule N. Le POS ainsi époxydé à ses extrémités est ensuite mis en présence d'une base aqueuse ou méthanolique telle que ΝaOH pour hydrolyser chaque fonction époxyde en motifs. Ce POS (II) est ensuite mis à réagir avec un dérivé d'acide acrylique ou méthacrylique permettant d'introduire le groupement acrylate de formule (Ib). Il est à noter que les seules fonctionnalités acrylates ou méthacrylates décrites dans les exemples de ce brevet européen sont du type acrylamide et méthacrylamide de formule (la). En outre, le document EP-B-0 940 422 ne propose pas la mise en œuvre pour la préparation des POS porteurs de quatre fonctions acrylate ou methacrylate en bout de chaîne, d'un nucleophile hydroxylé particulier, propre à se combiner avec l'acide acrylique ou méthacrylique et à s'inclure dans la rotule de greffage. Cette proposition technique antérieure reste perfectible au regard de la stabilité du greffage et de la limitation des réactions secondaires de polymérisation et/ou d'isomérisation.
Il ressort de ce qui précède que la fonctionnalisation des POS par des acrylates souffre d'un certain nombre de carences et d'inconvénients parmi lesquels on peut citer, de manière générale, l'instabilité au stockage des silicones acrylates (réaction alcools résiduels avec acrylate en milieu acide), présence de liaisons Si-O-C sensibles à l'hydrolyse, faible rendement de fonctionnalisation, catalyseur écotoxique, isomérisation allyle/polyol, nécessité de synthèse de produits réactifs intermédiaires, cinétique lente ou bien encore sous produits issus de la polymérisation des époxy.
Dans un tel contexte, l'un des objectifs essentiels de la présente invention est de proposer de nouveaux polyorganosiloxanes POS porteurs d'au moins un groupement A ester d'acide carboxylique insaturé (de préférence (méth)acrylate), situés en bout et/ou dans la chaîne, de préférence en bout de chaîne, qui constituent des perfectionnements par rapport aux silicones acrylate de l'art antérieur, notamment en termes de facilité d'obtention, de non sensibilité à l'hydrolyse, de stabilité au stockage et d'absence de réactions secondaires d'isomérisation ou de polymérisation.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de fournir de nouveaux POS α,ω poly(de préférence bis)acrylate, qui soient économiques et performants sur le plan de la polymérisation par voie radicalaire sous activation actinique et/ou thermique. Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir de nouveaux POS à terminaisons acrylate qui présentent un nombre f de fonctions acrylate par mole f > 2, de préférence f > 3, et plus préférentiellement encore f > 4, de manière à offrir toutes les performances souhaitables en termes de densité de réticulation et de vitesse de réticulation, notamment dans les applications de production de revêtements anti-adhérents en élastomère silicone pour divers supports, notamment en papier.
Un autre objectif essentiel de l'invention est de proposer un nouveau POS à fonctions (méth)acrylate situées de préférence en bout de chaîne, ce POS étant constitué de telle sorte qu'il confère au revêtement élastomère silicone obtenu après réticulation, une bonne adhérence sur de nombreux supports, et notamment sur papier dans le cadre de la production de revêtements anti-adhérents.
Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir de nouveaux POS porteurs d'au moins un groupement A ester d'acide carboxylique insaturé, de préférence (méth)acrylate, avantageusement situé en bout de chaîne et avec f de préférence > 4, ce POS acrylate étant conçu de telle sorte qu'il permette d'atténuer les effets inhibiteurs de l'oxygène dans les réactions radicalaires de réticulation de ces silicones à fonctionnalité acrylate.
Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir de nouveaux POS porteurs d'au moins un groupement A ester d'acide carboxylique insaturé, dans lesquels les fonctions acrylate terminales sont aptes à réticuler aisément et correctement par voie radicalaire pour former des réseaux constitués par des trames polyacrylate reliées entre elles par des chaînes transversales silicone ; une telle configuration macromoléculaire étant de nature à conférer les meilleures propriétés mécaniques et d'adhérence au revêtement élastomère silicone acrylate obtenu. Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir de nouveaux silicones acrylate qui puissent être obtenus avec de bons rendements sans faire appel à des composés écotoxiques tels que le chrome.
Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir un procédé de préparation ou de fonctionnalisation de silicone à l'aide de groupements A ester d'acide carboxylique insaturé [de préférence (méth)acrylate], qui soit facile à mettre en oeuvre et économique, et qui fasse appel à des réactifs disponibles sur le marché ainsi qu'à des auxiliaires réactionnels qui ne soient pas délicats à manipuler et qui ne soient pas toxiques (problème de traitement des déchets).
Un autre objectif essentiel de la présente invention est de fournir de nouvelles compositions silicones à base des silicones fonctionnalisés acrylate sus-évoqués, lesdites compositions étant d'un faible coût de revient, faciles à obtenir, et étant par ailleurs aptes à réticuler facilement par voir radicalaire sans être trop sensibles à l'oxygène, pour donner des films élastomères réticulés de bonnes qualités mécaniques (notamment élasticité) et de bonnes qualités d'adhérence sur divers supports.
Ces objectifs, parmi d'autres, sont atteints par la présente invention qui concerne tout d'abord un polyorganosiloxane (POS) porteur d'au moins un groupement (A) ester d'acide carboxylique insaturé, de préférence (méth)acrylate, caractérisé en ce qu'il est obtenu en faisant réagir au moins un POS (I) ou (II) porteur d'au moins un motif ≡Si-H avec au moins un époxyde insaturé (III), puis avec au moins un nucleophile polyhydroxylé (IN) susceptible d'ouvrir la ou les fonctions époxy mises enjeu, et enfin avec au moins un acide carboxylique insaturé (N), de préférence l'acide (méth)acrylique, lequel se combine avec les hydroxyles du nucleophile (IN) pour former les groupements ester (A).
Les POS selon l'invention peuvent donc être définis au travers de leur mode de fonctionnalisation par un ester A d'acide carboxylique insaturé. Il est à noter que l'ester d'acide carboxylique insaturé qui répond le mieux, à ce jour, aux attentes en matière de réticulation radicalaire sous activation actinique (UV) et/ou thermique, est effectivement l'acide acrylique, voire l'acide méthacrylique, sachant que l'on préfère l'acide acrylique en raison de sa plus haute réactivité.
Avantageusement, la fonctionnalisation A du POS selon l'invention débute en pratique par l'hydrosilylation d'un époxyde insaturé (III) du type de ceux disponibles sur le marché. Une fois l'époxyde insaturé (III) fixé sur la chaîne silicone, le nucleophile polyhydroxylé (IV) [comprenant au moins 2 OH par molécule] est mis en oeuvre pour se lier avec l'époxyde insaturé (III). Les fonctions hydroxyles fournies par le nucleophile polyhydroxylé (IV) ainsi que celle résultant de l'ouverture de l'époxy du réactif (III), permettent l'estérification de l'acide carboxylique insaturé (V), à savoir l'acide (méth)acrylique pour former des groupements ester (A). Bien que cette méthodologie reactionnelle soit celle que l'on préfère en pratique, on ne peut exclure de l'invention les autres combinaisons réactionnelles entre les réactifs VU, III, IV et N.
Conformément à l'invention, le choix de ces réactifs I/II, III, IN et N de fonctionnalisation, permet d'obtenir un greffage par liaison stable Si-C des greffons porteurs de groupements A. De plus, les réactions secondaires de polymérisation et/ou d'isomérisation ne se rencontrent pas dans les POS acrylate selon l'invention. Par ailleurs, compte tenu du fait que tous ces réactifs de fonctionnalisation sont des commodités commerciales, la synthèse est relativement facile à mettre en oeuvre et peu coûteuse. De surcroît, les auxiliaires réactionnels, pas plus que les réactifs de fonctionnalisation, ne sont des produits toxiques dont le traitement industriel notamment à titre de déchets susceptibles de poser des problèmes. En outre, le POS acrylate selon l'invention est à même de présenter des taux de fonctionnalisation f = 4, ce qui garantit une réticulation rapide et complète en élastomère silicone acrylate par voie radicalaire, sous activation actinique (UV) et/ou thermique. Ces nouveaux silicones acrylate multifonctionnels permettent de disposer de systèmes de réticulation sous UV par voie radicalaire tout à fait performants, notamment dans les applications à titre de revêtements anti-adhérence sur supports par exemple en papier.
Le squelette silicone de base pour la fonctionnalisation acrylate est constitué par un POS à motif SiH linéaire (formule (I)) ou cyclique (formule (II)). Ces formules (I) et (II) sont données ci-dessous :
(R )a (H)b Si01/2— HR2Si02/2 -f (R2) 2Si02/; - (R )a(H)b SiO 1 /2
Vι y
(I)
Figure imgf000009_0001
(il)
dans lesquelles :
• a + b = 3 ; a = 2 ou 3 ; b = 0 ou l, de préférence 1 ;
• 0 < yx < 100 , de préférence O ≤ yi ≤ 50 ;
• 0 < y < 400, de préférence 25 ≤ y < 200 ;
• 0 <
Figure imgf000009_0002
≤ 50 ;
• 0 < y' < 400, de préférence 25 ≤ y' < 200 ;
• chaque radical R1, R2 représente indépendamment un groupement (cyclo)alkyle linéaire ou ramifié en Ci-C12, de préférence en Cι-C6, un aryle, un aralkyle ou un alkylaryle, ces groupements étant éventuellement substitués.
Tous les segments constitutifs des greffons porteurs des fonctions A dans les POS multifonctionnels selon l'invention, confèrent de la nouveauté et un grand intérêt technique à ces POS multifonctionnels.
Selon la terminologie utilisée dans le présent exposé, les motifs siloxyles constitutifs des POS considérés sont désignés par les acronymes suivants :
M = (R)3SiO1/2
D = (R)2SiO2/2 T = RsiO3 2
Q = SiO4/2
MH = H(R)2SiO1/2 DH = RHSiO2/2 MA = Ga(R)2SiO1 2 DA = GaRSiO2/2 R = R1, R2 dans (I), (II)
Les POS à motifs SiH de formules (I) et (II) peuvent être respectivement définis par les formules :
- MH(DH)yl(D)yMH,
- MH (D)yMH, - M(DH)yl(D)yM,
- DH yr D entre autres.
Il est tout à fait envisageable que les POS multifonctionnels A selon l'invention et donc les POS SiH de départ soient des résines comportant des motifs T et/ou Q. Même si cela ne correspond pas au mode de réalisation préféré de l'invention.
En pratique, les substituants alkyle R , R des motifs siloxyles M, D respectivement sont des methyles ou des phényles substitués ou non, par exemple par des halogènes tels que des chlores.
Avantageusement, le POS (I) peut être un disiloxane (yi = y = 0) constitué de deux motifs MH. Pour obtenir un silicone acrylate ayant une chaîne plus longue, on peut utiliser au départ des POS de formule (I) de type : MH D(50 à 200) MH.
Le fait de greffer les groupements A en bout de chaîne silicone permet d'obtenir des réseaux de réticulation ordomiés, dans lesquels les chaînes acrylates sont reliées deux à deux par des ponts silicones. Selon une disposition préférée de l'invention, l'époxyde insaturé (III) est un composé comportant au moins une fonction époxy, au moins une double liaison ou une triple liaison, une partie alkyle et/ou une partie cycloakyle, et éventuellement au moins un groupement éther, ce composé étant de préférence sélectionné dans le groupe comprenant les époxydes insaturés (III) suivants :
Figure imgf000010_0001
Allylglycidyléther (AGE) Epoxyde du vinylcyclohexène (VCMX) Butadiène monooxyde
Figure imgf000011_0001
l,2-époxy-7-octène l,2-époxy-9-dodécène 2-méthyl-2-vinylloxirane et leurs mélanges.
Tous ces epoxydes hydrosilylables sont des intermédiaires réactionnels de choix, performants et conduisant à des greffons stables.
S'agissant du nucleophile hydroxylé (IV), il est de préférence choisi : parmi les aminoalcools : * de préférence parmi les aminoalcools de formule :
Figure imgf000011_0002
(IV.2)
HN W2
^ W3 avec i correspondant à un reste hydrocarboné, de préférence de type alkyle, aryle, aralkyle, substitué par au moins un hydroxylé ; et W2, W3 correspondant indépendamment à un reste hydrocarboné, de préférence de type alkyle, aryle, aralkyle ; l'un au moins des restes Wi, W2 étant substitué par au moins un hydroxylé ;
Φ et plus préférentiellement encore dans le groupe d'aminés primaires ou secondaires à motifs alcools suivantes :
Figure imgf000011_0003
2-amino-2-éthyl-l,3-propanediol Bis-homotris 3-arnino-l,2-propanediol
Figure imgf000012_0001
N-mét yl-D-glucamine N-désoxy-l-(méthylamino)-D-galactitol N-désoxy-l-(octylamino)-D-galactitol
Figure imgf000012_0002
2-(2-aιninoéthylamino)-éthanol Di-béta-D-xylopyranosylamine
Figure imgf000012_0003
(1 S,2S)-(+)- 1 -amino- 1 -phényl- 1 ,3 -propanediol
parmi les polyols, 4 de préférence parmi les polyols de synthèse et/ou les polyols naturels, en particulier les (poly)saccharides hydrogénés ou non, 4 et plus préférentiellement encore dans le groupe des polyols suivants :
Figure imgf000012_0004
1,2,4-butanetriol Pentaérythritol
Figure imgf000013_0001
L-threitol D-fucose
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000013_0003
parmi les acides carboxyliques, l'acide carboxylique suivant étant plus spécialement préféré :
Figure imgf000013_0004
Bicine Le nucleophile polyhydroxylé (IV) qui donne naissance à un chaînon du greffon porteur de A concourt lui-aussi à la stabilité de la fonctionnalisation et à la facilité de préparation. Il est choisi en fonction de sa capacité à ouvrir le cycle époxy de l'intermédaire (III) sans engendrer de polymérisation d' époxy, ni d'isomérisation indésirables. Il est particulier en ce qu'il réagit avec l'époxy de manière à s'inclure dans la rotule de greffage reliant les fonctions acrylates à la chaîne silicone, et finalement, à s'associer avec l'acide (méth)acrylique.
Selon une caractéristique remarquable de l'invention, le nucleophile hydroxylé (IV) est choisi parmi les aminoalcools. Cette préférence est d'autant plus inattendue que la présence d'aminés dans le cadre d'une réaction avec un cycle époxy est décrite dans la littérature technique antérieure comme étant nuisible en termes de cinétique et de formation de sous-produits gênants.
Il se trouve que la présence de fonctions aminés dans l'un des chaînons du greffon de fonctionnalisation acrylate des POS est tout à fait avantageuse au regard de l'amélioration de l'adhérence des POS acrylates réticulés, sur de nombreux supports et notamment sur des supports en papier. Par ailleurs, la présence d'aminé dans les greffons de fonctionnalisation A s'avère tout à fait utile dans le cadre de la réticulation polymérisation par voie radicalaire, pusique ces aminés qu'elles soient aliphatiques ou aromatiques, ont pour fonction de diminuer l'effet inhibiteur de l'oxygène vis-à-vis des réactions radicalaires. Or, c'est l'un des inconvénients majeurs de ce type de réticulation/polymérisation, qui exige le recours à des équipements spéciaux pour que la réaction se déroule en atmosphère inerte.
Les fonctions aminés sont d'autant plus actives à cet égard qu'elles sont incluses dans le POS acrylate selon l'invention. De manière plus préférée encore, l'aminoalcool retenu est la diéthanolamine
(DEA).
Le nucleophile polyhydroxylé (IV) peut ainsi être constitué par des aminés primaires ou secondaires à motifs alcool.
Les polyols et les acides carboxyliques peuvent également jouer le rôle de nucléophiles hydroxyles (IV).
Concernant les alcools, ceux sont des mono ou des polysaccharides hydrogénés ou non, comme par exemple l'amidon et ses dérivés.
Comme exemples d'acides carboxyliques appropriés, on peut citer la bicine.
Comme déjà précisé ci-dessus, l'acide acrylique (V) utilisé pour former le dernier chaînon du greffon porteur de la fonction A ester acrylique considérée, est de préférence l'acide acrylique, qui lui aussi une commodité commerciale parfaitement accessible. Ainsi, selon un mode préféré de réalisation de l'invention : le POS à motifs ≡Si-H est de formule (I) dans laquelle y\ = 0, b : 1, a = 2 et
0 < y < 200 [MH (D)yMH] l'époxyde insaturé (ιïï) est l'allylglycidyléther (AGE) le nucleophile polyhydroxylé (IV) est le diéthanolamine (DEA) et l'acide carboxylique insaturé (V) est l'acide acrylique.
Les chaînons issus des intermédiaires (III), (IV) et (V) forment in fine le greffon Ga fixé sur le POS (I) ou (II) à motifs SiH, de préférence aux extrémités du POS linéaire à motifs SiH (I).
Selon un autre de ses objets, la présente invention vise également un polyorganosiloxane de formule (!') ou (II') suivante :
(R' Gal bSoilO /2"
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0003
(II1)
dans lesquelles : a + b = 3 ; a = 2 ou 3 ; b = 0 ou l (de préférence b = 1) ; 0 < yλ ≤ 100, de préférence 0 < yi ≤ 50 ;
0 ≤ y ≤ 400, de préférence 25 < y < 200 ; 0 ≤
Figure imgf000015_0002
≤ 50 ;
0 < y' < 400, de préférence 25 < y' ≤ 200 ;
1 2 chaque radical R , R , représente indépendamment un groupement (cyclo)alkyle linéaire ou ramifié en Cj-C^' " ^e préférence C^-Cg -, un aryle, un aralkyle, un alkylaryle, ces groupements étant éventuellement substitués, Ga est un reste monovalent fonctionnel de nature identique ou différente dans les motifs siloxyles D et/ou les deux motifs siloxyles M, où il est présent et répondant à la formule moyenne ci-après : (Ga) '(zι) C i F - -C(R4)2— (X)m (Z2 -
Figure imgf000016_0001
R6 Légende : les valences libres représentées en gras ^^ dans tout le présent exposé étant celles rattachées directement ou indirectement au silicium du POS et situées le plus près dudit silicium ; avec :
Δ m = 0,l ; n = 1 à 4 ;
Δ R3, R4 représentant indépendamment l'hydrogène ou un radical répondant à la même définition que celle donnée ci-dessus pour R1, R2 ; Δ R3 et l'un des R4 pouvant former ensemble un cycle alkyle ou aryle, de 4 à 9, de préférence de 5 à 7 chaînes ;
Δ R6 étant un hydroxylé ou un groupement A ;
Δ X = O, S, N ;
Δ Z\ étant un radical divalent hydrocarboné, comportant éventuellement au moins un pont oxygène et/ou soufre, de préférence Z\ correspondant à un alkylène, un cycloalkylène, un aralkylène, un alkylarylène, et plus préférentiellement à :
1CH2^- ; — (CH2^— (CH^ ; avec z\, zγ, z\« compris entre 1 et 20 de préférence entre 1 et 10,
Δ Z est un reste hydrocarboné mono ou plurivalent porteur d'un ou plusieurs groupements A représentant de préférence :
Figure imgf000016_0002
avec R5 répondant à la même nition que R1, R2, R3, R4 ; Z2 pouvant être hydroxylé et/ou aminé.
Les POS acrylates préférés selon l'invention sont de type
MA(D)0-5ooMA.
Le précurseur du chaînon -Z\- et du chaînon -[R6CR3-C(R4)2 ]- dans le greffon Ga, est l'époxyde insaturé (III).
Le chaînon -[(X)mZ2 ]- du greffon Ga est issu du précurseur formé par le nucleophile hydroxylé (IV), de préférence un aminoalcool.
Enfin, le reste acyle de la fonction ester A terminale est issu de l'acide (méth)acrylique (V) tel que décrit ci-dessus. Cette forme préférée MA(D)o-40oM correspond au composé de formule (T) dans laquelle y1 = 0, b = 1, a = 2 et y compris entre 0 et 400 et enfin R1 = R2 = CH3.
En d'autres termes, cela correspond à un POS acrylique de formule (I'.l) suivante :
Figure imgf000017_0001
Selon une disposition facultative mais néanmoins avantageuse de l'invention, les POS comportent, par molécule, au moins un motif siloxyle T et/ou Q tel que défini ci- dessus. Le substituant R dans le ou les motifs siloxyles T pouvant être éventuellement constitués par le greffon Ga porteur de fonctionnalités acrylates A.
L'invention offre la possibilité de construire des silicones acrylates doués d'autres fonctionnalités. En effet, il est envisageable de remplacer l'intermédiaire réactionnel (V) par un autre acide apte à être estérifié et porteur de fonctions B, C, D... diverses permettant d'adapter spécifiquement chaque POS à une application déterminée (fonctions lubrifiante, adhérente, oléophobe, hydrophobe, etc).
Les POS acrylate selon l'invention peuvent se présenter sous forme d'huiles plus ou moins visqueuses, mais également sous forme de résines à motifs Q et/ou, sous forme de résines résultant de la réticulation de chaînes POS linéaires ou cycliques par l'intermédiaire de fonctionnalités réticulantes du type de celles que l'on peut rencontrer dans de telles résines.
Selon un autre de ses aspects, la présente invention concerne un procédé de préparation de POS fonctionnalisés par au moins un acide carboxylique insaturé, de préférence (méth)acrylique, tel que défini ci-dessus.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à : 1) hydrosilyler au moins un époxyde (III) insaturé à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II) à motifs ≡ Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ;
2) faire réagir le POS époxyde obtenu en 1) avec au moins un nucleophile polyhydroxylé (IV), ce dernier permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison du réactif (IV) au POS de manière à apporter à celui-ci des hydroxyles libres,
3) mettre en oeuvre une estérification entre le POS hydroxylé obtenu en 2) et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ; ces étapes 1), 2), 3) se déroulant de préférence à chaud.
II s'agit là d'une première méthode des plus directes, pour implanter des greffons
Ga porteurs de fonctions A acrylates sur une chaîne POS, par hydrosilylation, ouverture de cycles époxy et estérification.
Mais, compte tenu de la structure à chaînons successifs du greffon Ga, de nombreuses combinaisons méthodologiques sont envisageables. Ainsi, un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention consiste essentiellement à : l') faire réagir l'époxyde (III) insaturé avec au moins un. nucleophile polyhydroxylé (IV), ce dernier permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison de (III) à (IV) ; 2') mettre en oeuvre une estérification entre le produit (III) - (IV) obtenu en l') et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ; 3') hydrosilyler le produit (III)-(ιV)-(V) insaturé obtenu en 2'), à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II)à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ; ces étapes l'), 2'), 3') se déroulant de préférence à chaud.
Dans ce deuxième mode, on prépare tout d'abord un bloc (III)-(IN), puis un bloc (III, IN, V) que l'on hydrosilyle avec le POS (I) à motif ≡SiH.
Le procédé selon l'invention dans son troisième mode de mise en oeuvre consiste essentiellement à :
1") faire réagir l'époxyde (III) insaturé avec au moins un nucleophile polyhydroxylé (IV), ce dernier permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison de (III) à (IV) ;
2") hydrosilyler le produit (IH)-(rV) obtenu en 1"), à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II) à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ; 3") mettre en oeuvre une estérification entre le POS hydroxylé obtenu en 2") et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide
(méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ; ces étapes 1"), 2"), 3") se déroulant de préférence à chaud. Dans ce troisième mode, on prépare un bloc (III-1N) que l'on additionne sur les ≡SiH du POS (I) ou (II), puis on estérifie le greffon (III-IV) dudit POS (I) ou (II).
Dans le quatrième mode de mise en oeuvre, le procédé selon l'invention consiste essentiellement à : l'") mettre en oeuvre une estérification entre au moins un nucleophile polyhydroxylé (IV) et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe TV B de la classification périodique ;
2'") faire réagir l'époxyde (III) insaturé avec l'ester (IV-V), le nucleophile hydroxylé (IV) permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison de (III) avec l'ester (IV-V); 3'") hydrosilyler le produit (III-IV)- acide carboxylique insaturé obtenu en 2'"), à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II) à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ; ces étapes l'"), 2'"), 3'") se déroulant de préférence à chaud.
Il s'agit ici de préparer tout d'abord un bloc (IV-V) puis à ouvrir le cycle époxy de l'interaiédaire (III) insaturé avec la partie nucleophile de l'ester (IV-V), pour enfin utiliser l'insaturation de l'époxyde et on réagit avec le bloc (IV-V) pour réaliser une fixation par liaison covalente sur les motifs ≡SiH du POS I ou IL
Les intermédiaires réactionnels III, IV et V sont tels que définis ci-dessus. De préférence, III = AGE, IV = DEA et V = acide acrylique.
En pratique, l'hydrosilylation se déroule à pression atmosphérique à une température comprise entre 50 et 100°C, de préférence de l'ordre de 100°C. L'hydrosilylation s'effectue de manière classique à l'aide d'un catalyseur au platine, par exemple le catalyseur de Karsted.
L'ouverture du cycle époxy par le nucleophile hydroxylé (IV) s'effectue quant à elle, à une température légèrement supérieure comprise entre 100 et 150°C à pression atmosphérique ambiante, et dans un milieu solvant organique, par exemple butanol/xylène.
L'estérification s'opère à la température de reflux des solvants mis en oeuvre. Elle est en pratique réalisée en présence d'un catalyseur à base de titane et en présence d'un inhibiteur de la réticulation de l'acide carboxylique insaturé (avantageusement l'acide (méth)acrylique). Cet inhibiteur peut être par exemple un phénol encombré tel que la ditertiobutyl-4-méthyl-phénol. Les solvants mis en oeuvre sont des solvants organiques du type méthylisobutylcétone ou toluène.
Comme autres exemples de catalyseur d'estérification que ceux à base de titane, on peut se reporter à ceux décrits dans l'article suivant : "Comprehensive Organic Transformations. Richard C. LAROCK, VCH 1989, page 966".
Plus précisément, les catalyseurs d'estérification peuvent être e.g. des complexes organométalliques à base de Sn, Ti (IV), Zr (IV), aminé tertiaire, CsCO3, les titanates suivants étant particulièrement préférés : Ti(OR)4, Ti(OiPr)4, Ti(OnBu)4.
Selon un autre de ses aspects l'invention a pour objet une composition silicone réticulable par voie radicalaire, sous activation thermique et/ou actinique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un POS tel que défini ci-dessus, et/ou au moins un POS obtenu par la procédé tel que défini ci-dessus.
En particulier, l'invention vise des compositions silicones acrylates réticulables par voie radicalaire sous activation thermique et/ou actinique (UV) comprenant des greffons Ga aminés, dans les applications revêtements anti-adhérents papier.
Les compositions à base de silicone acrylate selon l'invention, peuvent comporter tous les catalyseurs, initiateurs, charges & additifs classiques en matière de revêtements silicones réticulables en élastomères, sous forme de revêtements anti-adhérents. En particulier, ces compositions comprennent des catalyseurs de photo-initiation, tels que ceux décrits dans "Exploring the Science Technology and Application of UV and EB curing, Stephan DAVIDSON, SITA Séries in surface coatings technology 1999, Chap No 3, p 67.
Les exemples qui suivent permettront de mieux comprendre l'invention et de percevoir tous ses avantages et ses variantes de réalisation.
EXEMPLES
METHODOLOGIE GENERALE
Il s'agit de faire le greffage de l'allylglycidyléther sur une huile silicone (I) ou (D) à motifs ≡SiH. La fonction époxy est ensuite ouverte par la diéthanolamine nucleophile polyhydroxylé (IV) et enfin une réaction d'estérification est mise en oeuvre, de préférence avec catalyseur à base de titanate et en présence d'un inhibiteur de la réticulation des acrylates (phénol encombré). Les essais ont été réalisés sur une huile silicone linéaire à 3 silicium puis sur une huile silicone linéaire à 82 silicium.
EXEMPLE 1:
Figure imgf000021_0001
HN(CH2CH2OH)2
Figure imgf000021_0002
Hydrosilylation:
Dans un ballon tricol de 500 ml surmonté d'un réfrigérant, d'une agitation mécanique et d'une sonde de température on charge 163,76 g d'AGE (PM=114 g/mol soit 1,43 moles, excès de 30% molaire), 2 g de Pt sur Noir (2% Pt/noir à 60% d'humidité) et de 11,5 mg de bicarbonate de sodium. On chauffe le milieu réactionnel à 80°C et on coule 74,00 g de tétraméthyldisiloxane (PM=134 g/mol soit 0,552 mole ou 1,104 mole SiH). Après 5h de réation, on trouve par dosage volumétrique des SiH un taux de transformation de 99,9%. On filtre le milieu réactionnel sur un filtre cellulose et un filtre millipore 0,45 μm. On obtient 225 g de filtrat que l'on dévolatilise sous vide et à chaud pendant 8h avec en fin de dévolatilisation un vide de 10 mbars et une température finale de 150°C. La teneur en époxy est de 5,13 mole/kg ce qui est proche de la valeur théorique de 5,52 mole/kg. Ouverture cycle époxy:
Dans un ballon tricol de 500 mL surmonté d'un réfrigérant, d'une agitation mécanique et d'une sonde de température on charge 171,7 g de POS greffé (soit 0,881 mole époxy), 92,6 g de diéthanolamine (PM=105 g/mol soit 0,882 mole soit une quantité quasi stoechiométrique) et 25,8 g de butanol pour solubiliser la diéthanolamine. Après 8 heures de chauffage à 120°C, le dosage des époxy par potentiométrie ne permet plus de détecter des époxy.
Après dévolatilisation de la masse réactionnel à 150°C sous 10 mbars pendant 8 heures, on obtient 245,1 g de silicone à fonction alcool.
Estérification:
Dans un ballon tricol de 150 mL surmonté d'un réfrigérant, d'une agitation mécanique, d'un Dean Stark et d'une sonde de température on charge 40,12 g d'huile silicone à fonctions alcool obtenue après ouverture de l'époxy (PM = 572 g/mol soit 0,078 moles et 0,313 moles hydroxy), 27,13 g d'acide acrylique (PM = 72 g/mol soit 0,377 moles et 20% d'excès par rapport aux groupes hydroxy), 3,37 g de catalyseur titanate d'isopropyle (0,5% de la masse reactionnelle) et 66 mL de Toluène. Le milieu est chauffé au reflux sous vive agitation, l'équilibre de la réaction est déplacé au cours de la formation de l'eau par un piégeage de l'hétéroazéotrope Toluène/Eau (Peb = 84,1°C) dans le Dean Stark. Les solvants ainsi piégés sont recueillis et analysés par Chromatographie Phase Gazeuse (CPG). En mesurant la quantité d'eau obtenue par rapport à la quantité théoriquement attendue, on peut juger de l'avancement de la réaction. Arrêt de la réaction après 13 h de reflux, retour à température ambiante. On recueille 5,6 ml d'eau ce qui est la quantité d'eau attendue, on suppose donc une réaction complète.
Par dévolatilisation en utilisant un évaporateur rotatif sous pression réduite (2,5 mm Hg) à 120-130 °C pendant 6 h (perte de 5%), il reste 2,9 % de volatils.
Rendement : R = 100% EXEMPLE 2:
-Si- 0 — Si-f-0 — Si-
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0002
y = 80
Etape 1 : hydrosilylation de l'huile, PDMS SiH par T AGE.
Dans un réacteur de 10 1 muni d'un réfrigérant sous ciel d'azote, sont introduits 260,4g d'AGE distillé (2,284 mol) et 3,435g de Pt de karstedt (60ppm de Pt, catalyseur à 10% en poids de Pt) sous agitation. A ce mélange, sont ajoutés 5550,1g d'huile PDMS-SiH (1,898 mol de SiH) par l'intermédiaire d'une pompe avec un débit de 40mL/min. Pendant cet ajout, un dégagement de chaleur (+15°C) est observé ainsi qu'une coloration du milieu réactionnel. La réaction est suivie par dosage gazométrique des fonctions SiH . Après deux heures, la conversion des SiH est totale.
Après traitement avec 100g de noir 4S (7 heures à 115°C), filtration sous pression et dévolatilisation sous pression réduite, une huile visqueuse est obtenue présentant les caractéristiques suivantes: Viscosité : 145 mPa.s à 25°C Taux de volatils : 3% (25min à 150°C) Dosage époxy : 30,6 mEq/lOOg Rendement : 93%
Etape 2 : Ouverture des fonctions époxy par la diéthanolamine
Dans un réacteur de 10 1 muni d'un réfrigérant sous ciel d'azote, sont introduits 4879,4g de l'huile époxy précédemment obtenue (1,493 mol d'époxy) et 169,7g de diéthanolamine (1,598 mol soit 7% d'excès par rapport aux époxy) dans 1298,9g de n-butanol. Après 6 heures de réaction à 120°C, la conversion est totale comme le montre la RMN 1H. Après filtration et dévolatilisation sous pression réduite, une huile incolore et inodore est obtenue ; ses caractéristiques sont les suivantes :
Viscosité : 1360 mPa.s (25°C)
Taux de volatils : 2% (60min à 150°C) Basicité : 31,4 mEq/100g Rendement (dosage aminé) : 99%
Etape 3 : Estérification par l'acide acrylique en présence de Ti(OiPr)
Dans un réacteur de 10 1 muni d'un Dean Stark et d'un réfrigérant sous ciel d'argon, sont introduits 4805,3g de l'huile amino-alcool précédemment obtenue (4,527 mol d'OH), 1721,4g de toluène (33% par rapport à la masse reactionnelle), 310,9g d'acide acrylique (4,319 mol) et 7,2g d'inhibiteur (1400ppm) dans 40g de MIBK (solvant de l'inhibiteur). Après avoir chauffé le milieu réactionnel à 120°C, le catalyseur Ti(OiPr) (2300ppm) est ajouté régulièrement par petites fractions. L'équilibre de la réaction est déplacé par distillation azéotropique de l'eau. Après 27 heures de réaction à 120°C, le milieu réactionnel est dévolatilisé sous pression réduite et l'huile obtenue présente les caractéristiques suivantes :
Viscosité : 2330 Pa.s à 25°C Taux de volatils : 2% Acidité résiduelle : 3,9 mEq/lOOg Taux de vinyles : 72 mEq/lOOg Dosage du Ti : 390ppm.

Claims

REVENDICATIONS
-1- Polyorganosiloxane (POS) porteur d'au moins un groupement (A) ester d'acide carboxylique insaturé, de préférence (méth)acrylate, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir de :
- au moins un POS (I) ou (II) porteur d'au moins un motif ≡Si-H,
- au moins un époxyde insaturé (III),
- au moins un nucleophile polyhydroxylé (IV) susceptible d'ouvrir la ou les fonctions époxy mises enjeu,
- et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méfh)acrylique, lequel se combine avec les hydroxyles du nucleophile (IV) pour former les groupements ester (A).
-2- POS selon la revendication 1, caractérisé en ce que le POS à ≡Si-H répond à la formule (I) ou (II) donnée ci-après:
(R )a (H)b (R )a(H)b SiO 1 /2
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
(II)
dans lesquelles : a + b = 3 ; a = 2 ou 3 ; b = 0 ou l, de préférence 1 ;
0 < yx ≤ 100, de préférence 0 < yi < 50 ;
0 < y ≤ 400, de préférence 25 ≤ y < 200 ; 0 <
Figure imgf000025_0003
≤ 100, de préférence 0 ≤ y'i < 50 ;
0 < y' ≤ 400, de préférence 25 < y' < 200 ; chaque radical R1, R2 représente indépendamment un groupement (cyclo)alkyle linéaire ou ramifié en Ci-C12, de préférence en Ci-Ce, un aryle, un arallyle ou un alkylaryle, ces groupements étant éventuellement substitués. -3- POS selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'époxyde (III) est un composé comportant au moins une fonction époxy, au moins une double liaison ou une triple liaison, une partie alkyle et/ou une partie cycloakyle, et éventuellement au moins un groupement éther, ce composé étant de préférence sélectionné dans le groupe comprenant les epoxydes insaturés (III) suivants :
Figure imgf000026_0001
Allylglycidyléther (AGE) Epoxyde du vinylcyclohexène (VCMX) Butadiène monooxyde
Figure imgf000026_0002
1 ,2-époxyde-7-octène 1 ,2-époxy-9-dodécène 2-méthyl-2-vinylloxirane
et leurs mélanges.
-4- POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le nucleophile hydroxylé (IV) est choisi : - parmi les aminoalcools :
* de préférence parmi les aminoalcools de formule :
Figure imgf000026_0003
(TV.2)
HN W,
W, avec Wi correspondant à un reste hydrocarboné, de préférence de type alkyle, aryle, aralkyle, substitué par au moins un hydroxylé ; et W , W3 correspondant indépendamment à un reste hydrocarboné, de préférence de type alkyle, aryle, aralkyle ; l'un au moins des restes Wl5 W2 étant substitué par au moins un hydroxylé ; et plus préférentiellement encore dans le groupe d'aminés primaires ou secondaires à motifs alcools suivantes :
Figure imgf000027_0001
2-amino-2-éthyl-l,3-propanediol Bis-homotris 3-amino-l,2-propanediol
Figure imgf000027_0002
N-méthyl-D-glucamine N-désoxy- 1 -(méthylamino)-D-galactitol N-désoxy- 1 -(octylammo)-D-galactitol
Figure imgf000027_0003
2-(2-aminoéthylaιιuno)-éthanol Di-béta-D-xylopyranosylamine
Figure imgf000027_0004
(lS,2S)-(+)-l-amino-l-phényl-l,3-propanediol parmi les polyols, de préférence parmi les polyols de synthèse et/ou les polyols naturels, en particulier les (poly)saccharides hydrogénés ou non, * et plus préférentiellement encore dans le groupe des polyols suivants :
Figure imgf000028_0001
1,2,4-butanetriol Pentaérythritol
Figure imgf000028_0002
L-threitol D-fucose
Figure imgf000028_0003
Figure imgf000028_0004
Figure imgf000029_0001
parmi les acides carboxyliques, l'acide carboxylique suivant étant plus spécialement préféré :
Figure imgf000029_0002
Bicine
-5- POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que :
• le POS à ≡Si-H est de formule (I) dans laquelle yi = 0, b = 1 , a = 2 et 0 < y < 200 (MH(D)y H)
• l'époxyde insaturé (III) est l'allylglycidyléther (AGE)
• le nucleophile polyhydroxylé (TV) est le diéthanolamine (DEA)
• et l'acide carboxylique insaturé est l'acide acrylique.
-6- Polyorganosiloxane de formule (F) ou (II') suivante :
(R'
Figure imgf000029_0003
GaR2Si02/2l— f(R2)2Si02/2
(M') dans lesquelles :
• a + b = 3 ; a = 2 ou 3 ; b = 0 ou l (de préférence b = 1) ;
• O ≤ yj ≤ lOO, de préférence O ≤ yi ≤ 50 ;
• 0 < y < 400, de préférence 25 < y ≤ 200 ;
• 0 < ≤ 100, de préférence 0 ≤ y'i ≤ 50 ;
• 0 ≤ y' ≤ 400, de préférence 25 < y' < 200 ;
1 2
• chaque radical R , R , représente indépendamment un groupement (cyclo)alkyle linéaire ou ramifié en C\-C\2, - à.Q préférence Cχ-C6 -, un aryle, un aralkyle, un alkylaryle, ces groupements étant éventuellement substitués ; • Ga est un reste monovalent fonctionnel de nature identique ou différente dans les motifs siloxyles D et/ou les deux motifs siloxyles M, où il est présent et répondant à la formule moyenne ci-après :
Figure imgf000030_0002
Légende : les valences libres représentées en gras "" dans tout le présent exposé étant celles rattachées directement ou indirectement au silicium du POS et situées le plus près dudit silicium ; avec :
Δ m = 0,l ; n = 1 à 4 ; Δ R3, R représentant indépendamment l'hydrogène ou un radical répondant à la
1 même définition que celle donnée ci-dessus pour R , R ; Δ R3 et l'un des R4 pouvant former ensemble un cycle alkyle ou aryle, de 4 à 9, de préférence de 5 à 7 chaînes ;
Δ R6 étant un hydroxylé ou un groupement A ; Δ X = O, S, N ;
Δ Z\ étant un radical divalent hydrocarboné, comportant éventuellement au moins un pont oxygène et/ou soufre, de préférence Z\ correspondant à un alkylène, un cycloalkylène, un aralkylène, un alkylarylène, et plus préférentiellement à :
Figure imgf000030_0003
avec zi, zy, zχ« compris entre 1 et 20 de préférence entre 1 et 10, Δ Z2 est un reste hydrocarboné mono ou plurivalent porteur d'un ou plusieurs groupements A représentant de préférence :
Figure imgf000031_0001
avec R5 répondant à la même définition que R , R2, R , R ; Z2 pouvant être hydroxylé et/ou aminé.
-7- POS selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il répond à la formule (I') dans laquelle p = 0, y = 0, b = 1, a = 2 et 0 < y < 200 (MA(D)y MA) et R1 = R2 = CH3.
-8- POS selon la revendication 7, de formule (I'.1) suivante :
Figure imgf000031_0002
-9- Procédé de préparation de POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à : 1) hydrosilyler au moins un époxyde (III) insaturé à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II) à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ;
2) faire réagir le POS époxyde obtenu en 1) avec au moins un nucleophile polyhydroxylé (TV), ce dernier permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison du réactif (IV) au POS de manière à apporter à celui-ci des hydroxyles libres ;
3) mettre en oeuvre une estérification entre le POS hydroxylé obtenu en 2) et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ; ces étapes 1), 2), 3) se déroulant de préférence à chaud.
-10- Procédé de préparation de POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à : l') faire réagir l'époxyde (III) insaturé avec au moins un nucleophile polyhydroxylé (TV), ce dernier permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison de (III) à (IV) ; 2') mettre en oeuvre une estérification entre le produit (III) - (IV) obtenu en l') et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ; 3') hydrosilyler le produit (III)-(ιV)-(V) insaturé obtenu en 2'), à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II) à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ; ces étapes l'), 27), 3') se déroulant de préférence à chaud.
-11- Procédé de préparation de POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à :
1") faire réagir l'époxyde (III) insaturé avec au moins un nucleophile polyhydroxylé (IV), ce dernier permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison de (III) à (IV) ; 2") hydrosilyler le produit (ffl)-(ιV) obtenu en 1"), à l'aide d'au moins un POS (I) ou (II) à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ; 3") mettre en oeuvre une estérification entre le POS hydroxylé obtenu en 2") et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ; ces étapes 1"), 2"), 3") se déroulant de préférence à chaud.
-12- Procédé de préparation de POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à : l'") mettre en oeuvre une estérification entre au moins un nucleophile polyhyddroxylé (TV) et au moins un acide carboxylique insaturé (V), de préférence l'acide (méth)acrylique, en présence d'un catalyseur métallique, de préférence à base d'au moins un métal du groupe IV B de la classification périodique ;
2'") faire réagir l'époxyde (III) insaturé avec l'ester (IV-V), le nucleophile hydroxylé (IV) permettant l'ouverture du (ou des) cycle(s) époxy et la liaison de (III) à l'ester (IV-V); 3'") hydrosilyler le produit (III-IV)- acide carboxyclique insaturé obtenu en 2'"), à l'aide d'au moins un POS (I) ou (D)à motifs ≡Si-H, en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation, de préférence à base de platine ; ces étapes l'"), 2'"), 3'") se déroulant de préférence à chaud. -13- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'estérification est réalisée en présence d'un catalyseur à base de titane et de préférence en présence d'un inhibiteur de la réticulation de l'acide carboxylique insaturé (avantageusement l'acide (méth)acrylique).
-14- Composition silicone réticulable par voie radicalaire, sous activation thermique et/ou actinique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un POS selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et/ou au moins un POS obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8278399B2 (en) * 2007-11-08 2012-10-02 Bayer Materialscience Ag Polysiloxane-modified polyisocyanates, processes for preparing the same, and polyurethanes containing the same
US8501893B2 (en) 2008-01-25 2013-08-06 National Science And Technology Development Agency Synthetic method for preparing dual curable silicone compositions
CN107189035A (zh) * 2017-07-01 2017-09-22 杭州美高华颐化工有限公司 一种无溶剂超支化有机硅柔软剂及其制备方法
CN108586754A (zh) * 2018-05-14 2018-09-28 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种超支化有机硅丙烯酸树脂及其制备方法与应用
KR20190003601A (ko) 2016-04-27 2019-01-09 다우 실리콘즈 코포레이션 신규 오가노폴리실록산 또는 그의 산 중화 염, 및 그것들의 용도

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0281681B1 (fr) * 1987-02-06 1992-03-25 Th. Goldschmidt AG Polysiloxanes avec des groupes ester(meth-)acrylique reliés par des groupes SiC et leur utilisation comme revêtements durcissables par rayonnement pour des substrats plats
EP0291452B1 (fr) * 1987-04-30 1994-06-01 Ciba-Geigy Ag Macromères ayant des groupes vinyliques terminaux, polymères à base de ces macromères et lentilles de contact
EP0940458A1 (fr) * 1998-03-03 1999-09-08 Th. Goldschmidt AG Utilisation d'ester de (meth)acrylate de polyols d'organosiloxane comme additif pour revêtements durcissables par rayonnement
EP0940422B1 (fr) * 1998-03-03 2001-06-13 Goldschmidt AG Procédé de fabrication d'esters d'acides (méth)acryliques de polyols d'organosiloxane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0281681B1 (fr) * 1987-02-06 1992-03-25 Th. Goldschmidt AG Polysiloxanes avec des groupes ester(meth-)acrylique reliés par des groupes SiC et leur utilisation comme revêtements durcissables par rayonnement pour des substrats plats
EP0291452B1 (fr) * 1987-04-30 1994-06-01 Ciba-Geigy Ag Macromères ayant des groupes vinyliques terminaux, polymères à base de ces macromères et lentilles de contact
EP0940458A1 (fr) * 1998-03-03 1999-09-08 Th. Goldschmidt AG Utilisation d'ester de (meth)acrylate de polyols d'organosiloxane comme additif pour revêtements durcissables par rayonnement
EP0940422B1 (fr) * 1998-03-03 2001-06-13 Goldschmidt AG Procédé de fabrication d'esters d'acides (méth)acryliques de polyols d'organosiloxane

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
COQUERET X ET AL: "FUNCTIONALIZATION OF POLYSILOXANES BY ESTERIFICATION OF PENDANT GLYCIDIC GROUPS: CATALYZED REACTION IN N,N-DIMETHYLFORMAMIDE", EUROPEAN POLYMER JOURNAL, PERGAMON PRESS LTD. OXFORD, GB, vol. 24, no. 12 INDEX, 1988, pages 1137 - 1143, XP000004451, ISSN: 0014-3057 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8278399B2 (en) * 2007-11-08 2012-10-02 Bayer Materialscience Ag Polysiloxane-modified polyisocyanates, processes for preparing the same, and polyurethanes containing the same
US8501893B2 (en) 2008-01-25 2013-08-06 National Science And Technology Development Agency Synthetic method for preparing dual curable silicone compositions
KR20190003601A (ko) 2016-04-27 2019-01-09 다우 실리콘즈 코포레이션 신규 오가노폴리실록산 또는 그의 산 중화 염, 및 그것들의 용도
US10806691B2 (en) 2016-04-27 2020-10-20 Dow Silicones Corporation Organopolysiloxane, acid-neutralized salt thereof, and applications thereof
CN107189035A (zh) * 2017-07-01 2017-09-22 杭州美高华颐化工有限公司 一种无溶剂超支化有机硅柔软剂及其制备方法
CN107189035B (zh) * 2017-07-01 2019-10-29 杭州美高华颐化工有限公司 一种无溶剂超支化有机硅柔软剂的制备方法
CN108586754A (zh) * 2018-05-14 2018-09-28 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种超支化有机硅丙烯酸树脂及其制备方法与应用

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