WO2016071654A1 - Nouveaux catalyseurs de reticulation de compositions silicones - Google Patents

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WO2016071654A1
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Vincent Monteil
Jean Raynaud
Delphine CROZET
Magali BOUSQUIÉ
Sébastien MARROT
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Bluestar Silicones France Sas
Universite Claude Bernard Lyon 1
Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs
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Definitions

  • the present invention relates to the field of the crosslinking of silicone compositions in which are brought into contact reagents having at least two unsaturated bonds and organosilicon compounds having at least two hydrogenosilyl units ( ⁇ SiH) in the presence of a catalyst C which is a complex corresponding to the following formula:
  • Fe iron with oxidation state II
  • the symbols L 1 which are identical or different, represent a ligand which is a ⁇ -dicarbonylato anion or the enolate anion of a ⁇ -dicarbonyl compound.
  • hydrosilylation also called polyaddition
  • polyaddition is a predominant reaction.
  • a compound comprising at least one unsaturation reacts with a compound comprising at least one hydrogen atom bonded to a silicon atom.
  • This reaction can for example be described by the reaction equation (1) in the case of alkene-type unsaturation:
  • organometallic platinum catalysts is still problematic. It is a toxic metal, expensive, in the process of rarefaction and whose cost fluctuates enormously. Its use on an industrial scale is therefore difficult. It is therefore desired to reduce as much as possible the amount of catalyst required for the reaction, without decreasing the yield and the speed of the reaction. In addition, it is desired to have a stable catalyst during the reaction. It was found that during the catalyzed reaction, the platinum metal could precipitate, which results in the formation of insoluble colloids in the reaction medium. The catalyst is then less active. In addition, these colloids form a cloud in the reaction medium, and the products obtained are unsatisfactory aesthetically because they are colored.
  • the platinum-based complexes catalyze the hydrosilylation reactions at room temperature with rapid kinetics, of the order of a few minutes.
  • the silicone composition is formulated to form a bath which must remain liquid at room temperature for several hours before being deposited on the substrate. It is only after this deposition that it is desired that the hardening by hydrosilylation occurs.
  • the introduction of hydrosilylation inhibiting additives effectively prevents the reaction as long as necessary before activation.
  • composition X comprising:
  • At least one organopolysiloxane compound A comprising, per molecule, at least two C 2 -C 6 alkenyl radicals bonded to silicon atoms,
  • organohydrogenpolysiloxane compound B comprising, per molecule, at least two hydrogen atoms bonded to an identical or different silicon atom
  • At least one catalyst C which is a complex corresponding to the following formula:
  • Fe iron at the oxidation state II
  • the symbols L 1 which are identical or different, represent a ligand which is a ⁇ -dicarbonylato anion or the enolate anion of a ⁇ -dicarbonyl compound,
  • composition X according to the invention is crosslinkable, that is to say, within the meaning of the present application, that after the compounds A and B have reacted with each other in the presence of the catalyst C, a three-dimensional network is formed, which leads to hardening of the composition.
  • Crosslinking therefore implies a gradual physical change of the medium constituting the composition.
  • the subject of the invention is also, according to a second aspect, the use of the catalyst C previously described as a crosslinking catalyst for silicone compositions.
  • the subject of the invention is, according to a third aspect, a process for crosslinking silicone compositions, characterized in that it consists in heating the composition X previously described at a temperature ranging from 70 to 200 ° C, preferably from 80 to 150 ° C, and more preferably from 80 to 130 ° C, and the crosslinked silicone material Y thus obtained.
  • the subject of the invention is a crosslinked silicone material Y obtained by heating at a temperature ranging from 70 to 200 ° C., preferably from 80 to 150 ° C., and more preferably from 80 to 130 ° C. C, a crosslinkable composition X as described above.
  • crosslinked silicone material any silicone product obtained by crosslinking and / or curing compositions comprising organopolysiloxanes having at least two unsaturated bonds and organopolysiloxanes having at least two hydrogenosilyl units ( ⁇ SiH).
  • the crosslinked silicone material may for example be an elastomer, a gel or a foam.
  • the organopolysiloxane A comprising, per molecule, at least two C 2 -C 6 alkenyl radicals bonded to silicon atoms, comprises:
  • Z represent a monovalent hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms, and preferably chosen from the group consisting of alkyl groups having from 1 to 8 carbon atoms and the aryl groups containing between 6 and 12 carbon atoms, and even more preferably chosen from the group consisting of a methyl, ethyl, propyl, 3,3,3-trifluoropropyl, xylyl, tolyl and phenyl radical, (ii) and optionally at least one siloxyl unit of following formula:
  • the symbols Z 1 which are identical or different, represent a monovalent hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms and preferably chosen from the group consisting of alkyl groups containing from 1 to 8 carbon atoms inclusive and aryl groups containing from 6 to and 12 carbon atoms, and even more preferably selected from the group consisting of a methyl, ethyl, propyl, 3,3,3-trifluoropropyl, xylyl, tolyl and phenyl radical.
  • radicals Z and Z 1 are chosen from the group consisting of a methyl and phenyl radical
  • W is chosen from the following list: vinyl, propenyl, 3-butenyl, 5-hexenyl, 9-decenyl, 10-undecenyl, 5,9-decadienyl and 6-1-dodecadienyl, and preferably W is vinyl.
  • organopolysiloxanes may have a linear, branched or cyclic structure. Their degree of polymerization is preferably between 2 and 5000.
  • linear polymers they essentially consist of siloxyl units "D” selected from the group consisting of siloxyl units W 2 Si0 2/2, WZS1O2 / 2 and Z 1 2 Si0 2/2, and siloxy units "M” selected from the group consisting of siloxyl units W SiO 3/2, SiO 2 WZ / 2, W 2 ZSiOi / 2 and Z 1 SiO 3/2.
  • W, Z and Z 1 are as described above.
  • terminal "M” units mention may be made of trimethylsiloxy, dimethylphenylsiloxy, dimethylvinylsiloxy or dimethylhexenylsiloxy groups.
  • organopolysiloxanes A may be oils with a dynamic viscosity of the order of 10 to 100,000 mPa.s at 25 ° C., generally of the order of 10 to 70,000 mPa.s at 25 ° C., or gums having a molecular weight. of the order of 1,000,000 mPa.s or more at 25 ° C.
  • cyclic organopolysiloxanes consist of siloxyl units "D" of following formulas: W 2 Si0 2/2, Z 2 Si0 2/2 or 2/2 WZSi0, which may be of the type dialkylsiloxy, alkylarylsiloxy, alkylvinylsiloxy, alkylsiloxy. Examples of such siloxyl units have already been mentioned above.
  • These cyclic organopolysiloxanes A have a viscosity of the order of 10 to 5000 mPa.s at 25 ° C.
  • the composition X according to the invention comprises a second organopolysiloxane compound comprising, per molecule, at least two C 2 -C 6 alkenyl radicals bonded to silicon atoms, different from the organopolysiloxane compound A, said second organopolysiloxane compound being preferably divinyltetramethylsiloxane (dvtms).
  • dvtms divinyltetramethylsiloxane
  • the organopolysiloxane compound A has a mass content of Si-vinyl unit of between 0.001 and 30%, preferably between 0.01 and 10%.
  • the organohydrogenpolysiloxane compound B is an organopolysiloxane having at least two hydrogen atoms, per molecule, bonded to an identical or different silicon atom and, preferably, having at least three hydrogen atoms per molecule. directly related to an identical or different silicon atom.
  • the organohydrogenpolysiloxane compound B is an organopolysiloxane comprising:
  • the symbols Z 3 represent a monovalent hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms and preferably selected from the group consisting of alkyl groups having from 1 to 8 carbon atoms and aryl groups containing between 6 and 12 carbon atoms, and even more preferably chosen from the group consisting of with a methyl, ethyl, propyl, 3,3,3-trifluoropropyl, xylyl, tolyl and phenyl radical, and
  • the symbols Z 2 which are identical or different, represent a monovalent hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms and preferably chosen from the group consisting of alkyl groups having from 1 to 8 carbon atoms and aryl groups containing from 6 to and 12 carbon atoms, and even more preferably selected from the group consisting of a methyl, ethyl, propyl, 3,3,3-trifluoropropyl, xylyl, tolyl and phenyl radical.
  • the organohydrogenpolysiloxane compound B may be formed solely of siloxyl units of formula (B.1) or may also comprise units of formula (B.2). It may have a linear, branched, or cyclic structure.
  • the degree of polymerization is preferably greater than or equal to 2. More generally, it is less than 5000.
  • Examples of siloxyl units of formula (B.1) include the following units: H (CH 3 ) 2 SiO 1/2, HCH 3 Si0 2/2 and H (C 6 H 5) Si0 2/2,
  • siloxyl units of "D" selected from the following units of formulas Z 2 2 Si0 2/2 or Z 3 HSi0 2/2, and
  • siloxyl "M” units chosen from the following units of formulas Z 2 3 SiO 1/2 / Z 3 2 HSiO 1/2
  • linear organopolysiloxanes can be oils with a dynamic viscosity of from 1 to 100,000 mPa.s at 25 ° C., generally of the order of 10 to 5000 mPa.s at 25 ° C., or gums having a molecular weight of the order of 1,000,000 mPa.s or more at 25 ° C.
  • cyclic organopolysiloxanes consist of "D" siloxyl units of the following formulas: Z 2 2 SiO 2/2 and Z 3 HSiO 2/2 , which may be of the type dialkylsiloxy or alkylarylsiloxy or patterns HSi0 Z 3 2/2 only. They then have a viscosity of the order of 1 to 5000 mPa.s.
  • linear organohydrogenpolysiloxane compound B examples include dimethylpolysiloxanes with hydrogenodimethylsilyl ends, dimethylhydrogenomethylpolysiloxanes with trimethylsilyl ends, dimethylhydrogenomethylpolysiloxanes with hydrogenodimethylsilyl ends, trimethylsilyl-terminated hydrogenomethylpolysiloxanes, and cyclic hydrogenomethylpolysiloxanes.
  • organohydrogenpolysiloxane compound B is oligomers and polymers having the general formula (B.3):
  • x and y are an integer ranging from 0 to 200,
  • R 1 identical or different, represent independently of one another:
  • An aralkyl radical having an alkyl part containing between 5 and 14 carbon atoms and an aryl part containing between 6 and 12 carbon atoms.
  • organohydrogenpolysiloxane B the following compounds:
  • 0 ⁇ a ⁇ 150 preferably 0 ⁇ a ⁇ 100, and more particularly 0 ⁇ a ⁇ 20, and - 1 ⁇ b ⁇ 90, preferably 10 ⁇ b ⁇ 80 and more particularly 30 ⁇ b ⁇ 70,
  • the organohydrogenpolysiloxane compound B has an SiH mass content of between 0.2 and 91%, preferably between 0.2 and 50%.
  • organopolysiloxane A and / or organohydrogenpolysiloxane B may be degassed under an inert atmosphere of nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) to promote crosslinking.
  • composition according to the invention implements at least one catalyst C which is a complex corresponding to the following formula:
  • the symbols L 1 which are identical or different, represent a ligand which is a ⁇ -dicarbonylato anion or the enolate anion of a ⁇ -dicarbonyl compound. It should be noted that at least part of the inventive character of the invention is due to the judicious and advantageous selection of the catalyst structure C.
  • the ligand L 1 is an anion derived from a compound of formula (1): R 1 COCHR 2 COR 3 (1)
  • R 1 and R 3 identical or different, represent a hydrocarbon radical -C 30 linear, cyclic or branched, an aryl comprising between 6 and 12 carbon atoms, or a radical -OR 4 with R 4 representing a hydrocarbon radical C1-C30 linear, cyclic or branched,
  • R 2 is a hydrogen atom or a hydrocarbon radical, preferably alkyl, comprising 1 to 4 carbon atoms;
  • R 1 and R 2 can be joined to form a C 5 -C 6 ring
  • R 2 and R 4 can be connected to form a C 5 -C 6 ring.
  • the compound of formula (1) is chosen from the group consisting of ⁇ -diketones: 2,4-pentanedione (acac); the 2,4-hexanedione; 2,4-heptanedione; heptanedione-3.5; 3-ethyl-2,4-pentanedione; 5-methyl-2,4-hexanedione; 2,4-octanedione; octanedione-3.5; 2,4,5-dimethyl-2,4-hexanedione; methyl-6 heptanedione-2,4; 2,2-dimethyl-3,5-nonanedione; 2,6-dimethyl-3,5-heptanedione; 2-acetylcyclohexanone (Cyacac); 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione (TMHD); 1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-p
  • the ⁇ -dicarbonylato ligand L 1 is a ⁇ -ketoesterat anion chosen from the group consisting of anions derived from the following compounds: methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl esters; n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl, isopentyl, n-hexyl, n-octyl, 1-methylheptyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl acetylacetic acid or those described in the FR-A-1435882.
  • the catalyst C is chosen from the [Fe (acac) 2 ] and [Fe (TMHD) 2 ] complexes. It is understood that in the above formulas "acac” means the anion derived from the 2,4-pentanedione compound and “THMD” means the anion derived from the 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-compound. heptanedione.
  • the catalyst C may especially be present in the composition X according to the invention in a content ranging from 0.001 to 10 mol% of iron per number of moles of C 2 -C 6 alkenyl radicals bonded to silicon atoms of the organopolysiloxane compound A preferably from 0.01 to 7%, and more preferably from 0.1 to 5%.
  • composition X according to the invention is preferably free of a catalyst based on platinum, palladium, ruthenium or rhodium.
  • free of catalyst other than catalyst C is meant that composition X according to the invention comprises less than 0.1% by weight of catalyst other than catalyst C, preferably less than 0.01% by weight, and more preferably less than 0.001% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • composition X may advantageously comprise at least one adhesion promoter D.
  • adhesion promoter D comprises:
  • M being selected from the group consisting of: Ti, Zr, Ge, Li, Mn, Fe, Al and Mg or mixtures thereof
  • the alkoxylated organosilane (D.1) of the adhesion promoter D is selected from the products of the following general formula:
  • R1, R2, R3 are hydrogenated or hydrocarbon radicals which are identical to or different from each other and represent a hydrogen atom, a linear or branched C1-C4 alkyl or a phenyl optionally substituted with at least one C1-C3 alkyl,
  • U is a linear or branched C1-C4 alkylene
  • R 4 and R 5 are identical or different radicals and represent a linear or branched C1-C4 alkyl
  • vinyltrimethoxysilane is a particularly suitable compound (D.1).
  • organosilicon compound (D.2) As regards the organosilicon compound (D.2), it is provided according to the invention to choose it:
  • R 6 is a linear or branched alkyl radical in Ci
  • R 7 is a linear or branched alkyl radical
  • y 0, 1, 2 or 3
  • R 8 , R 9 , R 10 which are identical or different radicals representing a hydrogen atom or a linear or branched C 1 -C 4 alkyl
  • R 8 and R 9 or R 10 may alternatively constitute, together with the two epoxy-bearing carbons, an alkyl ring having 5 to 7 members, or b) among the products (D.2b) consisting of epoxyfunctional polydiorganosiloxanes comprising:
  • X is the radical as defined above for the formula (D.2 a)
  • G is a monovalent hydrocarbon group, which has no adverse effect on the activity of the catalyst and is selected from alkyl groups having from 1 to 8 carbon atoms inclusive, optionally substituted by at least one halogen atom, and also from aryl groups containing between 6 and 12 carbon atoms,
  • the preferred products are those in which the metal M of the chelate and / or the alkoxide (D.3) is chosen from the following list: Ti , Zr, Ge, Li or Mn. It should be emphasized that titanium is more particularly preferred. It may be associated, for example, an alkoxy radical of butoxy type.
  • the adhesion promoter D may be formed of:
  • an advantageous combination for forming the adhesion promoter is as follows:
  • the weight ratio (D.2): (D.1) is preferably between 2: 1 and 0.5: 1, the ratio 1: 1 being more particularly preferred.
  • the adhesion promoter D is present in a proportion of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, and more preferably 1 to 3% by weight, relative to the total weight of all the constituents of the composition X.
  • composition X according to the invention also comprises at least one charge E.
  • the charges E possibly contained in the compositions according to the invention are preferably mineral. They can be especially siliceous. As for siliceous materials, they can act as reinforcing or semi-reinforcing filler.
  • the reinforcing siliceous fillers are chosen from colloidal silicas, silica powders for combustion and precipitation, or mixtures thereof. These powders have an average particle size generally less than 0.1 ⁇ (micrometers) and a BET specific surface area greater than 30 m 2 / g, preferably between 30 and 350 m 2 / g.
  • the Semi-reinforcing siliceous fillers such as diatomaceous earth or ground quartz can also be used.
  • non-siliceous mineral materials they can be used as semi-reinforcing mineral filler or stuffing.
  • these non-siliceous fillers that can be used alone or in a mixture are carbon black, titanium dioxide, aluminum oxide, hydrated alumina, expanded vermiculite, unexpanded vermiculite, and optionally treated calcium carbonate. on the surface with fatty acids, zinc oxide, mica, talc, iron oxide, barium sulphate and slaked lime.
  • These fillers have a particle size generally between 0.001 and 300 ⁇ (micrometers) and a BET surface area of less than 100 m 2 / g.
  • the fillers used may be a mixture of quartz and silica. Charges can be processed by any suitable product. In terms of weight, it is preferred to use a quantity of filler of between 1% and 50% by weight, preferably between 1% and 40% by weight relative to all the constituents of the composition.
  • composition X according to the invention may, in addition, comprise one or more usual functional additives.
  • usual functional additives mention may be made of:
  • additives for heat resistance, resistance to oils or fire resistance for example metal oxides.
  • Silicone resins are well known and commercially available branched organopolysiloxane oligomers or polymers. They exhibit, in their structure, at least two different units chosen from those of formula R3S1O1 / 2 (M unit), R 2 Si0 2/2 (D unit), RS1O3 / 2 (T unit) and Si0 4/2 (motif Q), at least one of which is a T or Q pattern.
  • the radicals R are identical or different and are chosen from linear or branched C1-C6 alkyl, hydroxyl, phenyl and 3,3,3-trifluoropropyl radicals. Mention may be made, for example, as alkyl radicals, methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl and n-hexyl radicals.
  • oligomers or branched organopolysiloxane polymers examples include MQ resins, MDQ resins, TD resins and MDT resins, the hydroxyl functional groups that may be borne by the M, D and / or T units.
  • resins that Particularly suitable are hydroxylated MDQ resins having a weight content of hydroxyl group of between 0.2 and 10% by weight.
  • compositions X according to the invention can in particular be obtained by first introducing the catalyst C into the reaction medium and then adding the organopolysiloxane A with stirring. Finally, the organohydrogenpolysiloxane compound B is introduced and the temperature of the mixture is increased to reach the crosslinking temperature. The mixture is maintained at the crosslinking temperature until stirring stops due to an increase in the viscosity of the mixture.
  • the subject of the present invention is also a process for crosslinking silicone compositions, characterized in that it consists in heating the composition X as defined above at a temperature ranging from 70 to 200 ° C., preferably from 80 to 150 ° C. and more preferably from 80 to 130 ° C.
  • the invention also relates to a crosslinked silicone material Y obtained by heating at a temperature ranging from 70 to 200 ° C., preferably from 80 to 150 ° C., and more preferably from 80 to 130 ° C., of a composition X crosslinkable comprising:
  • At least one organopolysiloxane compound A comprising, per molecule, at least two C 2 -C 6 alkenyl radicals bonded to silicon atoms,
  • organohydrogenpolysiloxane compound B comprising, per molecule, at least two hydrogen atoms bonded to an identical or different silicon atom
  • At least one catalyst C which is a complex corresponding to the following formula:
  • Fe iron at the oxidation state II
  • the symbols L 1 which are identical or different, represent a ligand which is a ⁇ -dicarbonylato anion or the enolate anion of a ⁇ -dicarbonyl compound,
  • composition according to the invention has the advantage of not being sensitive to air and can thus be used and in particular crosslink in a non-inert atmosphere, and in particular in air.
  • EXAMPLE Iron Based Catalysts for the Crosslinking of MD 7 QM with MD '50 M
  • the acac compound or THMD (supplier: Strem) is first deprotonated using an equivalent of Bu-Li (supplier: Sigma-Aldrich) at low temperature (-78 ° C.).
  • the salt obtained is recrystallized from diethyl ether.
  • the deprotonated ligand obtained (lithium salt) is added to an iron chloride (FeCl 2 ) dissolved in THF at room temperature (12 h). After decantation, filtration and concentration, the complex is recrystallized from THF.
  • the [Fe (acac) 2 ] complex is in the form of an orange-brown solid.
  • the complex [Fe (THMD) 2 ] is in the form of a bright red oily solid.
  • the catalyst is weighed and introduced at room temperature into a glass vial.
  • the flask is stirred in an oil bath which will be heated to the desired reaction temperature.
  • the ratio R corresponding to the molar ratio of the silicon-bonded hydrogen atoms (Si-H) in the organohydrogenpolysiloxane (MD ' 5 oM) on the alkenyl (here vinyl) radicals bonded to silicon (Si-CH CH 2 ) in the organopolysiloxane (dvtms) being 4: 1.
  • the beginning of crosslinking is measured.
  • the start of crosslinking is defined as stopping the stirring due to an increase in the viscosity of the medium.

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Abstract

La présente invention a pour objet une composition X réticulable comprenant: - au moins un composé organopolysiloxane A comportant,par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium, - au moins un composé organohydrogénopolysiloxane B comportant, par molécule, au moins deux atomes d'hydrogène liés à un atome de silicium identique ou différent, - au moins un catalyseur C qui est un complexe répondant à la formule suivante: [Fe(L1)2] dans laquelle: - le symbole Fe représente le fer au degré d'oxydation II, - les symboles L1, identiques ou différents, représentent un ligand qui est un anion β-dicarbonylato ou l'anion énolate d'un composé β-dicarbonylé, - éventuellement au moins un promoteur d'adhérence D et - éventuellement au moins une charge E. L'invention a également pour objet l'utilisation du catalyseur C précédemment décrit comme catalyseur de réticulation de compositions silicones, ainsi qu'un procédé de réticulation de compositions silicones, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer la composition X à une température allant de 70 à 200 °C, et le matériau silicone réticulé Y ainsi obtenu.

Description

NOUVEAUX CATALYSEURS DE RETICULATION DE COMPOSITIONS SILICON ES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine de la réticulation des compositions silicones dans lesquelles sont mis en contact des réactifs possédant au moins deux liaisons insaturées et des composés organosiliciés possédant au moins deux motifs hydrogénosilylés (≡SiH) en présence d'un catalyseur C qui est un complexe répondant à la formule suivante:
[Fe (L1)2]
dans laquelle:
- le symbole Fe représente le fer au degré d'oxydation II,
- les symboles L1, identiques ou différents, représentent un ligand qui est un anion β- dicarbonylato ou l'anion énolate d'un composé β-dicarbonylé.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans le domaine de la réticulation des compositions silicones, l'hydrosilylation, également appelée polyaddition, est une réaction prépondérante.
Lors d'une réaction d'hydrosilylation, un composé comprenant au moins une insaturation réagit avec un composé comprenant au moins un atome d'hydrogène lié à un atome de silicium. Cette réaction peut par exemple être décrite par l'équation réactionnelle (1 ) dans le cas d'une insaturation de type alcène :
I \ / I I /
— Si-H + C=C »► —Si— C— CH
(1 ) I / \ I I \
ou par l'équation réactionnelle (2) dans le cas d'une insaturation de type alcyne :
—Si-H + — C≡C *~ —Si— C=CH
(2) I I I I
L'hydrosilylation de composés insaturés est réalisée par catalyse, à l'aide de catalyseur organométallique. Actuellement, le catalyseur organométallique approprié pour cette réaction est un catalyseur au platine. Ainsi, la plupart des réactions industrielles d'hydrosilylation sont catalysées par le complexe de platine de Karstedt, de formule générale Pt2(divinyltétraméthyldisiloxane)3 (ou en abrégé Pt2(DVTMS)3) :
Figure imgf000003_0001
Au début des années 2000, la préparation de complexes de platine - carbène de formule générale :
Figure imgf000003_0002
a permis d'avoir accès à des catalyseurs plus stables (voir par exemple la demande internationale de brevet WO 01/42258).
Toutefois, l'utilisation de catalyseurs organométalliques au platine est toujours problématique. Il s'agit d'un métal toxique, cher, en voie de raréfaction et dont le coût fluctue énormément. Son utilisation à l'échelle industrielle est donc difficile. On souhaite donc diminuer autant que possible la quantité de catalyseur nécessaire à la réaction, sans pour autant diminuer le rendement et la vitesse de la réaction. Par ailleurs, on souhaite disposer d'un catalyseur stable au cours de la réaction. Il a été constaté que, lors de la réaction catalysée, le platine métallique pouvait précipiter, ce qui a pour conséquence la formation de colloïdes insolubles dans le milieu réactionnel. Le catalyseur est alors moins actif. De plus, ces colloïdes forment un trouble dans le milieu réactionnel, et les produits obtenus ne sont pas satisfaisants esthétiquement car ils sont colorés.
Enfin, les complexes à base de platine catalysent les réactions d'hydrosilylation à température ambiante avec une cinétique rapide, de l'ordre de quelques minutes. Afin d'avoir le temps de préparer, transporter et mettre en œuvre la composition avant son durcissement, il est souvent nécessaire d'inhiber temporairement la réaction d'hydrosilylation. Par exemple, lorsqu'on souhaite revêtir un substrat papier ou polymère d'un revêtement silicone antiadhérent, la composition silicone est formulée pour former un bain qui doit rester liquide à température ambiante pendant plusieurs heures avant d'être déposée sur le substrat. Ce n'est qu'après ce dépôt que l'on souhaite que le durcissement par hydrosilylation se produise. L'introduction d'additifs inhibiteurs d'hydrosilylation permet d'empêcher efficacement la réaction aussi longtemps que nécessaire avant activation. Toutefois, il est parfois nécessaire d'utiliser de grandes quantités d'agent inhibiteur, ce qui provoque une forte inhibition du catalyseur d'hydrosilylation. Cela a pour conséquence que la vitesse de durcissement de la composition, même après activation, est ralentie, ce qui est un inconvénient important d'un point de vue industriel car cela oblige notamment à réduire la vitesse d'enduction et donc la cadence de production.
Il serait donc intéressant de proposer des catalyseurs organométalliques alternatifs aux catalyseurs à base de platine et de disposer de nouvelles compositions réticulables et/ou durcissables au moyen de catalyseurs ne présentant plus les problèmes décrits ci-dessus, en particulier ne nécessitant pas d'utiliser d'agent inhibiteur.
Cet objectif est atteint à l'aide d'un catalyseur qui est un complexe du fer (II) présentant une structure spécifique. Ces catalyseurs, en particulier, ne nécessitent pas d'être manipulés sous atmosphère protectrice (par exemple sous argon). Les réactions de réticulation dans lesquelles ils sont mis en œuvre peuvent également être opérées à l'air, sans atmosphère protectrice.
La présente invention a ainsi pour objet, selon un premier aspect, une composition X réticulable comprenant :
- au moins un composé organopolysiloxane A comportant, par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium,
- au moins un composé organohydrogénopolysiloxane B comportant, par molécule, au moins deux atomes d'hydrogène liés à un atome de silicium identique ou différent,
- au moins un catalyseur C qui est un complexe répondant à la formule suivante:
[Fe (L1)2]
dans laquelle:
- le symbole Fe représente le fer au degré d'oxydation II;
- les symboles L1, identiques ou différents, représentent un ligand qui est un anion β- dicarbonylato ou l'anion énolate d'un composé β-dicarbonylé,
- éventuellement au moins un promoteur d'adhérence D et
- éventuellement au moins une charge E.
La composition X selon l'invention est réticulable, c'est-à-dire, au sens de la présente demande, qu'une fois que les composés A et B ont réagi entre eux en présence du catalyseur C, un réseau en trois dimensions se forme, ce qui conduit au durcissement de la composition. La réticulation implique donc un changement physique progressif du milieu constituant la composition.
L'invention a également pour objet, selon un second aspect, l'utilisation du catalyseur C précédemment décrit comme catalyseur de réticulation de compositions silicones.
L'invention a encore pour objet, selon un troisième aspect, un procédé de réticulation de compositions silicones, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer la composition X précédemment décrite à une température allant de 70 à 200°C, de préférence de 80 à 150°C, et plus préférentiellement de 80 à 130°C, ainsi que le matériau silicone réticulé Y ainsi obtenu.
Enfin, l'invention a pour objet, selon un quatrième aspect, un matériau silicone réticulé Y obtenu par chauffage à une température allant de 70 à 200°C, de préférence de 80 à 150°C, et plus préférentiellement de 80 à 130°C, d'une composition X réticulable telle que décrite précédemment.
On entend par « matériau silicone réticulé » tout produit à base de silicone obtenu par réticulation et/ou durcissement de compositions comprenant des organopolysiloxanes possédant au moins deux liaisons insaturées et des organopolysiloxanes possédant au moins deux motifs hydrogénosilylés (≡SiH). Le matériau silicone réticulé peut par exemple être un élastomère, un gel ou une mousse. Suivant une modalité particulièrement avantageuse, l'organopolysiloxane A comportant, par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium, comprend :
(i) au moins deux motifs siloxyles (A.1 ), identiques ou différents, de formule suivante :
W_ZBSiO , . ^
2 (A.1 )
dans laquelle :
- a= 1 ou 2, b= 0, 1 ou 2 et a+b= 1 , 2 ou 3;
- les symboles W, identiques ou différents, représentent un groupement alcényle linéaire ou ramifié en C2-C6,
- et les symboles Z, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone, et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle, (ii) et éventuellement au moins un motif siloxyle de formule suivante :
¾S i°4-a (A.2)
2 dans laquelle :
- a= 0, 1 , 2 ou 3, les symboles Z1, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone inclus et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle.
Avantageusement, les radicaux Z et Z1 sont choisis parmi le groupe constitué par un radical méthyle et phényle, et W est choisis parmi la liste suivante : vinyle, propényle, 3- butènyle, 5-hexènyle, 9-décényle, 10-undécènyle, 5,9-décadiènyle et 6-1 1 -dodécadiényle, et de préférence W est un vinyle.
Ces organopolysiloxanes peuvent présenter une structure linéaire, ramifiée, ou cyclique. Leur degré de polymérisation est, de préférence, compris entre 2 et 5000.
Lorsqu'il s'agit de polymères linéaires, ceux-ci sont essentiellement constitués de motifs siloxyles « D » choisis parmi le groupe constitué par les motifs siloxyles W2Si02/2, WZS1O2/2 et Z1 2Si02/2, et de motifs siloxyles « M » choisis parmi le groupe constitué par les motifs siloxyles W3SiOi/2, WZ2SiOi/2, W2ZSiOi/2 et Z1 3SiOi/2. Les symboles W, Z et Z1 sont tels que décrits ci-dessus.
A titre d'exemples de motifs « M » terminaux, on peut citer les groupes triméthylsiloxy, diméthylphénylsiloxy, diméthylvinylsiloxy ou diméthylhexènylsiloxy.
A titre d'exemples de motifs « D », on peut citer les groupes diméthylsiloxy, méthylphénylsiloxy, méthylvinylsiloxy, méthylbutènylsiloxy, méthylhexènylsiloxy, méthyldécènylsiloxy ou méthyldécadiènylsiloxy. Lesdits organopolysiloxanes A peuvent être des huiles de viscosité dynamique de l'ordre de 10 à 100000 mPa.s à 25°C, généralement de l'ordre de 10 à 70000 mPa.s à 25°C, ou des gommes présentant une masse moléculaire de l'ordre de 1 000 000 mPa.s ou plus à 25°C.
Toutes les viscosités dont il est question dans le présent exposé correspondent à une grandeur de viscosité dynamique à 25°C dite "Newtonienne", c'est-à-dire la viscosité dynamique qui est mesurée, de manière connue en soi, avec un viscosimètre Brookfield à un gradient de vitesse de cisaillement suffisamment faible pour que la viscosité mesurée soit indépendante du gradient de vitesse.
Lorsqu'il s'agit d'organopolysiloxanes cycliques, ceux-ci sont constitués de motifs siloxyles «D» de formules suivantes : W2Si02/2, Z2Si02/2 ou WZSi02/2, qui peuvent être du type dialkylsiloxy, alkylarylsiloxy, alkylvinylsiloxy, alkylsiloxy. Des exemples de tels motifs siloxyles ont déjà été cités ci-dessus. Lesdits organopolysiloxanes A cycliques présentent une viscosité de l'ordre de 10 à 5000 mPa.s à 25°C. Selon un mode préféré de réalisation, la composition X selon l'invention comprend un second composé organopolysiloxane comportant, par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium, différent du composé organopolysiloxane A, ledit second composé organopolysiloxane étant de préférence le divinyltétraméthylsiloxane (dvtms).
De préférence, le composé organopolysiloxane A a une teneur massique en motif Si-vinyle comprise entre 0,001 et 30%, de préférence entre 0,01 et 10%.
Selon un mode de réalisation préféré, le composé organohydrogénopolysiloxane B est un organopolysiloxane ayant au moins deux atomes d'hydrogène, par molécule, liés à un atome de silicium identique ou différent et, de préférence, ayant au moins trois atomes d'hydrogène par molécule directement liés à un atome de silicium identique ou différent.
Avantageusement, le composé organohydrogénopolysiloxane B est un organopolysiloxane comprenant :
(i) au moins deux motifs siloxyles et, de préférence, au moins trois motifs siloxyles de formule suivante:
Figure imgf000007_0001
2
dans laquelle:
- d= 1 ou 2, e = 0, 1 ou 2 et d+e= 1 , 2 ou 3,
les symboles Z3, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle, et
(ii) éventuellement au moins un motif siloxyle de formule suivante :
ZcSiC c (B.2)
2
dans laquelle :
- c= 0, 1 , 2 ou 3,
- les symboles Z2, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle. Le composé organohydrogénopolysiloxane B peut être uniquement formé de motifs siloxyle de formule (B.1 ) ou comporter en plus des motifs de formule (B.2). Il peut présenter une structure linéaire, ramifiée, ou cyclique. Le degré de polymérisation est de préférence supérieur ou égal à 2. Plus généralement, il est inférieur à 5000. Des exemples de motifs siloxyles de formule (B.1 ) sont notamment les motifs suivants :H(CH3)2SiOi/2, HCH3Si02/2 et H(C6H5)Si02/2,
Lorsqu'il s'agit de polymères linéaires, ceux-ci sont essentiellement constitués :
de motifs siloxyles « D » choisis parmi les motifs de formules suivantes Z2 2Si02/2 ou Z3HSi02/2, et
de motifs siloxyles « M » choisis parmi les motifs de formules suivantes Z2 3SiOi/2 ou Z3 2HSiO 1/2-
Ces organopolysiloxanes linéaires peuvent être des huiles de viscosité dynamique à de l'ordre de 1 à 100 000 mPa.s à 25°C, généralement de l'ordre de 10 à 5000 mPa.s à 25°C, ou des gommes présentant une masse moléculaire de l'ordre de 1 000 000 mPa.s ou plus à 25°C.
Lorsqu'il s'agit d'organopolysiloxanes cycliques, ceux-ci sont constitués de motifs siloxyles « D » de formules suivantes Z2 2Si02/2 et Z3HSi02/2, qui peuvent être du type dialkylsiloxy ou alkylarylsiloxy ou de motifs Z3HSi02/2 uniquement. Ils présentent alors une viscosité de l'ordre de 1 à 5000 mPa.s.
Des exemples de composé organohydrogénopolysiloxane linéaire B sont : les diméthylpolysiloxanes à extrémités hydrogénodiméthylsilyles, les diméthylhydrogénométhylpolysiloxanes à extrémités triméthylsilyles, les diméthylhydrogénométhylpolysiloxanes à extrémités hydrogénodiméthylsilyles, les hydrogénométhylpolysiloxanes à extrémités triméthylsilyles, et les hydrogénométhylpolysiloxanes cycliques.
Sont notamment préférés à titre de composé organohydrogénopolysiloxane B, les oligomères et polymères répondant à la formule générale (B.3) :
Figure imgf000009_0001
dans laquelle :
- x et y sont un nombre entier variant entre 0 et 200,
- les symboles R1, identiques ou différents, représentent indépendamment les uns des autres :
• un radical alkyle linéaire ou ramifié contenant 1 à 8 atomes de carbone, éventuellement substitué par au moins un halogène, de préférence le fluor, les radicaux alkyle étant, de préférence, méthyle, éthyle, propyle, octyle et 3,3,3-trifluoropropyle,
• un radical cycloalkyle contenant entre 5 et 8 atomes de carbone cycliques,
• un radical aryle contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, ou
• un radical aralkyle ayant une partie alkyle contenant entre 5 et 14 atomes de carbone et une partie aryle contenant entre 6 et 12 atomes de carbone.
Conviennent particulièrement à l'invention
organohydrogénopolysiloxane B les composés suivants :
Figure imgf000010_0001
S1 S2 S3
avec a, b, c, d et e définis ci-dessous :
- dans le polymère de formule S1 :
- 0 < a < 150, de préférence 0 < a < 100, et plus particulièrement 0 < a < 20, et - 1 < b < 90 de préférence 10 < b < 80 et plus particulièrement 30 < b < 70,
- dans le polymère de formule S2 : 0 < c < 15
- dans le polymère de formule S3 : 5 < d < 200, de préférence 20 < d < 100, et 2 < e < 90, de préférence 10 < e < 70. En particulier, le composé organohydrogénopolysiloxane B convenant à l'invention est le composé de formule S1 , où a=0.
De préférence le composé organohydrogénopolysiloxane B a une teneur massique en motif SiH comprise entre 0,2 et 91 %, de préférence entre 0,2 et 50%.
Dans le cadre de l'invention, les proportions de l'organopolysiloxane A et de l'organohydrogénopolysiloxane B sont telles que le rapport molaire des atomes d'hydrogène liés au silicium (Si-H) dans l'organohydrogénopolysiloxane B sur les radicaux alcényles liés au silicium (Si-CH=CH2) dans l'organopolysiloxane A est compris entre 0,2 et 20, de préférence entre 0,5 et 15, plus préférentiellement entre 0,5 et 10 et encore plus préférentiellement entre 0,5 et 5.
Selon un mode préféré de réalisation, l'organopolysiloxane A et/ou l'organohydrogénopolysiloxane B peuvent être dégazés sous une atmosphère inerte d'azote (N2) ou d'Argon (Ar) pour favoriser la réticulation.
La composition selon l'invention met en œuvre au moins un catalyseur C qui est un complexe répondant à la formule suivante:
[Fe (L1)2]
dans laquelle: - le symbole Fe représente le fer au degré d'oxydation II,
- les symboles L1, identiques ou différents, représentent un ligand qui est un anion β- dicarbonylato ou l'anion énolate d'un composé β-dicarbonylé. II est à noter qu'au moins une partie du caractère inventif de l'invention, tient à la sélection judicieuse et avantageuse de la structure du catalyseur C.
Selon une autre disposition préférée de réalisation de l'invention, le ligand L1 est un anion dérivé d'un composé de formule (1 ) : R1COCHR2COR3 (1 )
dans laquelle :
- R1 et R3, identiques ou différents, représentent un radical hydrocarboné en CrC30 linéaire, cyclique ou ramifié, un aryle contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, ou un radical -OR4 avec R4 qui représente un radical hydrocarboné en C1-C30 linéaire, cyclique ou ramifié,
- R2 est un atome d'hydrogène ou un radical hydrocarboné, de préférence alkyle, comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; avec
- R1 et R2 peuvent être reliés pour former un cycle en C5-C6, et
- R2 et R4 peuvent être reliés pour former un cycle en C5-C6.
Avantageusement, le composé de formule (1 ) est choisi parmi le groupe constitué par les β-dicétones: 2,4-pentanedione (acac); l'hexanedione-2,4; heptanedione-2,4; heptanedione- 3,5; l'éthyl-3 pentanedione-2,4; méthyl-5 hexanedione-2,4; octanedione-2,4; octanedione- 3,5; diméthyl-5,5 hexanedione-2,4; méthyl-6 heptanedione-2,4; diméthyl-2, 2 nonanedione- 3,5; diméthyl-2, 6 heptanedione-3,5; 2-acétylcyclohexanone {Cy-acac); 2,2,6,6-tétraméthyl- 3,5-heptanedione (TMHD); 1 ,1 ,1 ,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedione {F-acac)]; benzoylacétone; dibenzoyl-méthane; 3-méthyl-2,4-pentadione; 3-acétyl-pentane-2-one; 3- acétyl-2-hexanone; 3-acétyl-2-heptanone; 3-acétyl-5-méthyl-2-hexanone; benzoylstéaroylméthane; benzoylpalmitoylméthane; octanoylbenzoylméthane; 4-t-butyl-4'- méthoxy-dibenzoylméthane; 4,4'-diméthoxy-dibenzoylméthane et 4,4'-di-tert-butyl- dibenzoylméthane, et de préférence parmi les β-dicétones 2,4-pentanedione (acac) et 2,2,6,6-tétraméthyl-3,5-heptanedione {TMHD).
Selon une autre disposition préférée de réalisation de l'invention, le ligand β- dicarbonylato L1 est un anion β-cétoestérato choisi parmi le groupe constitué par les anions dérivés des composés suivants: les esters méthylique, éthylique, n-propylique, isopropylique, n-butylique, sec-butylique, isobutylique, tertiobutylique, isopentylique, n-hexylique, n- octylique, méthyl-1 heptylique, n-nonylique, n-décylique et n-dodécylique de l'acide acétylacétique ou ceux décrit dans la demande de brevet FR-A-1435882. Selon un mode particulièrement préféré de réalisation, le catalyseur C est choisi parmi les complexes [Fe(acac)2] et [Fe(TMHD)2]. Il est entendu que dans les formules ci-dessus « acac » signifie l'anion dérivé du composé 2,4-pentanedione et « THMD » signifié l'anion dérivé du composé 2,2,6,6-tétraméthyl-3,5-heptanedione.
Le catalyseur C peut notamment être présent dans la composition X selon l'invention en une teneur allant de 0,001 à 10% molaire de fer par nombre de moles de radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium du composé organopolysiloxane A, de préférence de 0,01 à 7%, et plus préférentiellement de 0,1 à 5%.
La composition X selon l'invention est de préférence exempte de catalyseur à base de platine, de palladium, de ruthénium ou de rhodium. Par « exempte » de catalyseur autre que le catalyseur C, on entend que la composition X selon l'invention comprend moins de 0,1 % en poids de catalyseur autre que le catalyseur C, de préférence moins de 0,01 % en poids, et plus préférentiellement moins de 0,001 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
La composition X peut avantageusement comprendre au moins un promoteur d'adhérence D.
Sans que cela ne soit limitatif, il peut être considéré que le promoteur d'adhérence D comporte:
- (D.1 ) au moins un organosilane alcoxylé contenant, par molécule, au moins un groupe alcényle en C2-C6, ou
- (D.2) au moins un composé organosilicié comprenant au moins un radical époxy, ou
- (D.3) au moins un chélate de métal M et/ou un alcoxyde métallique de formule générale : M(OJ)n, avec n = valence de M et J = alkyle linéaire ou ramifié en CrC8,
M étant choisi dans le groupe formé par : Ti, Zr, Ge, Li, Mn, Fe, Al et Mg ou leurs mélanges
Conformément à une disposition préférée de l'invention, l'organosilane alcoxylé (D.1 ) du promoteur d'adhérence D est sélectionné parmi les produits de formule générale suivante:
Figure imgf000012_0001
(D.1 ) formule dans laquelle :
- R1 , R2, R3 sont des radicaux hydrogénés ou hydrocarbonés identiques ou différents entre eux et représentent un atome d'hydrogène, un alkyle linéaire ou ramifié en C1-C4 ou un phényle éventuellement substitué par au moins un alkyle en C1-C3,
U est un alkylène linéaire ou ramifié en C1-C4,
W est un lien valentiel,
R4 et R5 sont des radicaux identiques ou différents et représentent un alkyle en C1-C4 linéaire ou ramifié,
x' = 0 ou 1 , et
x = 0 à 2.
Sans que cela soit limitatif, il peut être considéré que le vinyltriméthoxysilane est un composé (D.1 ) particulièrement approprié.
S'agissant du composé organosilicié (D.2), il est prévu conformément à l'invention, de le choisir:
a) soit parmi les produits (D.2a) répondant à la formule générale suivante :
Figure imgf000013_0001
(D.2a)
formule dans laquelle :
R6 est un radical alkyle linéaire ou ramifié en Ci
R7 est un radical alkyle linéaire ou ramifié,
y est égal à 0, 1 , 2 ou 3, et
X étant défini par la formule suivante :
10
CR¾
(O -D)z avec :
E et D qui sont des radicaux identiques ou différents choisis parmi les alkyles en d- C4 linéaires ou ramifiés,
z qui est égal à 0 ou 1 , R8, R9, R10 qui sont des radicaux identiques ou différents représentant un atome d'hydrogène ou un alkyle linéaire ou ramifié en C1-C4, et
R8 et R9 ou R10 pouvant alternativement constituer ensemble et avec les deux carbones porteurs de l'époxy, un cycle alkyle ayant de 5 à 7 chaînons, ou b) soit parmi les produits (D.2b) constitués par des polydiorganosiloxanes époxyfonctionnels comportant :
(i) au moins un motif siloxyle de formule :
Xn G a SiO
v q 2 (D.2 bi)
formule dans laquelle :
X est le radical tel que défini ci-dessus pour la formule (D.2 a)
G est un groupe hydrocarboné monovalent, exempt d'action défavorable sur l'activité du catalyseur et choisi parmi les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone inclus, éventuellement substitués par au moins un atome d'halogène, et ainsi que parmi les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone,
- p = 1 ou 2,
- q = 0, 1 ou 2,
- p + q = 1 , 2 ou 3. et et (ii) éventuellement au moins un motif siloxyle de formule :
Gf SiO ^-—
r 2
(D.2 bii) formule dans laquelle G a la même signification que ci-dessus et r est égale à 0, 1 , 2 ou 3.
En ce qui concerne le dernier composé (D.3) du promoteur d'adhérence D,les produits préférés sont ceux dont le métal M du chélate et/ou de l'alcoxyde (D.3) est choisi dans la liste suivante : Ti, Zr, Ge, Li ou Mn. Il est à souligner que le titane est plus particulièrement préféré. On peut lui associer, par exemple, un radical alkoxy de type butoxy.
Le promoteur d'adhérence D pourra être formé de :
(D.1 ) seul
(D.2) seul
(D.1 ) + (D.2) Ou selon deux modalités préférées de :
(D.1 ) + (D.3)
(D.2) + (D.3)
et enfin selon la modalité la plus préférée : (D.1 ) + (D.2) + (D.3). Selon l'invention, une combinaison avantageuse pour former le promoteur d'adhérence est la suivante :
- vinyltriméthoxysilane (VTMO), 3-glycidoxypropyltriméthoxysilane (GLYMO) et titanate de butyle. Sur le plan quantitatif, il peut être précisé que les proportions pondérales entre (D.1 ),
(D.2) et (D.3), exprimées en pourcentages en poids par rapport au total des trois, sont les suivantes :
- (D.1 ) > 10, de préférence compris entre 15 et 70 et plus préférentiellement encore entre 25 à 65,
- (D.2) < 90, de préférence compris entre 70 et 15 et plus préférentiellement encore entre 65 à 25, et
- (D.3) > 1 , de préférence compris entre 5 et 25 et plus préférentiellement encore entre 8 à 18, étant entendu que la somme de ces proportions en (D.1 ), (D.2) et (D.3) est égale à 100%.
Pour de meilleures propriétés d'adhésion, le ratio pondéral (D.2) : (D.1 ) est de préférence compris entre 2 : 1 et 0,5 : 1 , le ratio 1 : 1 étant plus particulièrement préféré.
Avantageusement, le promoteur d'adhérence D est présent à raison de 0,1 à 10% en poids, de préférence 0,5 à 5% en poids, et plus préférentiellement de 1 à 3 % en poids, par rapport au poids total de l'ensemble des constituants de la composition X.
Selon un mode particulier de réalisation, la composition X selon l'invention comprend également au moins une charge E.
Les charges E éventuellement contenues dans les compositions selon l'invention sont de préférence minérales. Elles peuvent être notamment siliceuses. S'agissant des matières siliceuses, elles peuvent jouer le rôle de charge renforçante ou semi-renforçante. Les charges siliceuses renforçantes sont choisies parmi les silices colloïdales, les poudres de silice de combustion et de précipitation ou leurs mélanges. Ces poudres présentent une taille moyenne de particule généralement inférieure à 0,1 μηη (micromètres) et une surface spécifique BET supérieure à 30 m2/g, de préférence comprise entre 30 et 350 m2/g. Les charges siliceuses semi-renforçantes telles que des terres de diatomées ou du quartz broyé, peuvent être également employées. En ce qui concerne les matières minérales non siliceuses, elles peuvent intervenir comme charge minérale semi-renforçante ou de bourrage. Des exemples de ces charges non siliceuses utilisables seules ou en mélange sont le noir de carbone, le dioxyde de titane, l'oxyde d'aluminium, l'alumine hydratée, la vermiculite expansée, la vermiculite non expansée, le carbonate de calcium éventuellement traité en surface par des acides gras, l'oxyde de zinc, le mica, le talc, l'oxyde de fer, le sulfate de baryum et la chaux éteinte. Ces charges ont une granulométrie généralement comprise entre 0,001 et 300 μηη (micromètres) et une surface BET inférieure à 100 m2/g. De façon pratique mais non limitative, les charges employées peuvent être un mélange de quartz et de silice. Les charges peuvent être traitées par tout produit approprié. Sur le plan pondéral, on préfère mettre en œuvre une quantité de charge comprise entre 1 % et 50% en poids, de préférence entre 1 % et 40% en poids par rapport à l'ensemble des constituants de la composition.
La composition X selon l'invention peut, en outre, comprendre un ou plusieurs additifs fonctionnels usuels. Comme familles d'additifs fonctionnels usuels, on peut citer :
les résines silicone,
les modulateurs d'adhérence,
- les additifs pour augmenter la consistance,
les pigments, et
les additifs de tenue thermique, de tenue aux huiles ou de tenue au feu, par exemple les oxydes métalliques.
Les résines silicone sont des oligomères ou polymères organopolysiloxanes ramifiés bien connus et disponibles dans le commerce. Elles présentent, dans leur structure, au moins deux motifs différents choisis parmi ceux de formule R3S1O1/2 (motif M), R2Si02/2 (motif D), RS1O3/2 (motif T) et Si04/2 (motif Q), l'un au moins de ces motifs étant un motif T ou Q.
Les radicaux R sont identiques ou différents et sont choisis parmi les radicaux alkyles linéaires ou ramifiés en C1 - C6, hydroxyle, phényle, trifluoro-3,3,3 propyle. On peut citer par exemple comme radicaux alkyles, les radicaux méthyle, éthyle, isopropyle, tertiobutyle et n- hexyle.
Comme exemples d'oligomères ou de polymères organopolysiloxanes ramifiés, on peut citer les résines MQ, les résines MDQ, les résines TD et les résines MDT, les fonctions hydroxyles pouvant être portées par les motifs M, D et/ou T. Comme exemple de résines qui conviennent particulièrement bien, on peut citer les résines MDQ hydroxylées ayant une teneur pondérale en groupe hydroxyle comprise entre 0,2 et 10 % en poids.
Les compositions X selon l'invention peuvent notamment être obtenues en introduisant en premier lieu le catalyseur C dans le milieu réactionnel, puis en ajoutant l'organopolysiloxane A sous agitation. Enfin, le composé organohydrogénopolysiloxane B est introduit et la température du mélange est augmentée pour atteindre la température de réticulation. Le mélange est maintenu à la température de réticulation jusqu'à l'arrêt de l'agitation dû à une augmentation de la viscosité du mélange.
La présente invention a également pour objet un procédé de réticulation de compositions silicones, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer la composition X telle que définie précédemment à une température allant de 70 à 200°C, de préférence de 80 à 150°C, et plus préférentiellement de 80 à 130°C.
L'invention a également pour objet un matériau silicone réticulé Y obtenu par chauffage à une température allant de 70 à 200°C, de préférence de 80 à 150°C, et plus préférentiellement de 80 à 130°C, d'une composition X réticulable comprenant :
- au moins un composé organopolysiloxane A comportant, par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium,
- au moins un composé organohydrogénopolysiloxane B comportant, par molécule, au moins deux atomes d'hydrogène liés à un atome de silicium identique ou différent,
- au moins un catalyseur C qui est un complexe répondant à la formule suivante:
[Fe (L1)2]
dans laquelle:
- le symbole Fe représente le fer au degré d'oxydation II;
- les symboles L1, identiques ou différents, représentent un ligand qui est un anion β- dicarbonylato ou l'anion énolate d'un composé β-dicarbonylé,
- éventuellement au moins un promoteur d'adhérence D et
- éventuellement au moins une charge E.
La composition selon l'invention présente l'avantage de ne pas être sensible à l'air et de pouvoir ainsi être mise en œuvre et notamment réticuler sous atmosphère non inerte, et en particulier à l'air.
La présente invention est illustrée plus en détails dans 'exemple de réalisation non limitatif. EXEMPLE : catalyseurs à base de fer pour la réticulation de M D7Q M avec MD'50M
1) Constituants
1 ) Organopolysiloxane A de formule MvlD7oMvl (0,038 mole de radicaux vinyle liés au silicium pour 100g d'huile), avec : Vi= Vinyle ; Mvi: (CH3)2ViSiOi/2 et D: (CH3)2Si02/2
2) Organohydrogénopolysiloxane B de formule : MD'5oM (1 ,58mole d'atomes d'hydrogène liés au silicium pour 100g d'huile), avec : M: (CH3)3SiOi/2; et D': (CH3)HSi02/2
3) Catalyseurs (A) et (B)
Figure imgf000018_0001
(A) = [Fe(TMHD)2]
Figure imgf000018_0002
(B) = [Fe(acac)2] Les catalyseurs (A) et (B) sont obtenus par une synthèse bien connue de l'homme du métier :
Figure imgf000018_0003
Le composé acac ou THMD (fournisseur : Strem) est dans un premier temps déprotoné à l'aide d'un équivalent de Bu-Li (fournisseur : Sigma-AIdrich) à basse température (-78°C). Le sel obtenu est recristallisé dans le diéthyléther. Le ligand déprotoné obtenu (sel de lithium) est additionné sur un chlorure de fer (FeCI2) en solution dans le THF à température ambiante (12 h). Après décantation, filtration et concentration, le complexe est recristellisé dans le THF. Le complexe [Fe(acac)2] se présente sous la forme d'un solide marron orangé. Le complexe [Fe(THMD)2] se présente sous la forme d'un solide huileux rouge vif.
II) Formulations et résultats:
Pour chaque formulation testée, le catalyseur est pesé et introduit à température ambiante dans un flacon de verre.
On a ensuite introduit 5g d'huile MVID70MVI puis 0,6g d'huile MD'5oM.
Le flacon est placé sous agitation dans un bain d'huile qui sera chauffé à la température de réaction souhaitée.
Le ratio R correspondant au rapport molaire des atomes d'hydrogène liés au silicium (Si-H) dans l'organohydrogénopolysiloxane (MD'5oM) sur les radicaux alcényles (ici vinyles) liés au silicium (Si-CH=CH2) dans l'organopolysiloxane (dvtms) étant 4 :1 .
Le début de réticulation est mesuré. Le début de réticulation est défini comme étant l'arrêt de l'agitation dû à une augmentation de la viscosité du milieu.
Tableau 1 :
Figure imgf000019_0001
(1 ) Exprimé en % molaire de fer par nombre de moles de radicaux vinyles liés au silicium (Si- CH=CH2) dans dvtms
Les résultats montrent que les formulations 1 et 2 selon l'invention où le catalyseur est un complexe de Fe(ll) présentant deux ligands -dicarbonylés réticulent entre 6h et 24h.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Composition X réticulable comprenant :
- au moins un composé organopolysiloxane A comportant, par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium,
- au moins un composé organohydrogénopolysiloxane B comportant, par molécule, au moins deux atomes d'hydrogène liés à un atome de silicium identique ou différent,
- au moins un catalyseur C qui est un complexe répondant à la formule suivante:
[Fe (L1)2]
dans laquelle:
- le symbole Fe représente le fer au degré d'oxydation II,
- les symboles L1, identiques ou différents, représentent un ligand qui est un anion β- dicarbonylato ou l'anion énolate d'un composé β-dicarbonylé,
- éventuellement au moins un promoteur d'adhérence D et
- éventuellement au moins une charge E.
2 - Composition X selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le catalyseur C est présent en une teneur allant de 0,001 à 10% molaire de fer par nombre de moles de radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium du composé organopolysiloxane A, de préférence de 0,01 à 7%, et plus préférentiellement de 0,1 à 5%.
3 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est exempte de catalyseur à base de platine, de palladium, de ruthénium ou de rhodium.
4 - Composition X selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le ligand L1 est un anion dérivé d'un composé de formule (1 ) :
R1COCHR2COR3 (1 )
dans laquelle :
- R1 et R3, identiques ou différents, représentent un radical hydrocarboné en CrC30 linéaire, cyclique ou ramifié, un aryle contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, ou un radical -OR4 avec R4 qui représente un radical hydrocarboné en C1-C30 linéaire, cyclique ou ramifié,
- R2 est un atome d'hydrogène ou un radical hydrocarboné, de préférence alkyle, comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; avec
- R1 et R2 peuvent être reliés pour former un cycle en C5-C6, et
- R2 et R4 peuvent être reliés pour former un cycle en C5-C6. 5 - Composition X selon la revendication précédente, dans laquelle le composé de formule (1 ) est choisi parmi le groupe constitué par les β-dicétones: 2,4-pentanedione (acac); l'hexanedione-2,4; heptanedione-2,4; heptanedione-3,5; l'éthyl-3 pentanedione-2,4; méthyl-
5 hexanedione-2,4; octanedione-2,4; octanedione-3,5; diméthyl-5,5 hexanedione-2,4; méthyl-6 heptanedione-2,4; diméthyl-2, 2 nonanedione-3,5; diméthyl-2,6 heptanedione-3,5;
2- acétylcyclohexanone (Cy-acac); 2,2,6,6-tétraméthyl-3,5-heptanedione (TMHD); 1 ,1 ,1 ,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedione (F-acac)]; benzoyiacétone; dibenzoyi-méthane; 3- méthyl-2,4-pentadione; 3-acétyl-pentane-2-one; 3-acétyl-2-hexanone; 3-acétyl-2-heptanone;
3- acétyl-5-méthyl-2-hexanone; benzoylstéaroylméthane; benzoylpalmitoylméthane; octanoylbenzoylméthane; 4-t-butyl-4'-méthoxy-dibenzoylméthane; 4,4'-diméthoxy- dibenzoylméthane et 4,4'-di-tert-butyl-dibenzoylméthane; et de préférence parmi les β- dicétones 2,4-pentanedione (acac) et 2,2,6,6-tétraméthyl-3,5-heptanedione (TMHD).
6 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédente, dans laquelle le catalyseur C est choisi parmi les complexes [Fe(acac)2] et [Fe(TMHD)2].
7 - Composition X selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organopolysiloxane A comprend :
(i) au moins deux motifs siloxyles (A.1), identiques ou différents, de formule suivante :
Figure imgf000021_0001
- dans laquelle :
- a= 1 ou 2, b= 0, 1 ou 2 et a+b= 1 , 2 ou 3;
- les symboles W, identiques ou différents, représentent un groupement alcényle linéaire ou ramifié en C2-C6,
- et les symboles Z, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone, et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle,
(ii) et éventuellement au moins un motif siloxyle de formule suivante :
¾Si0 -a (A.2)
2 dans laquelle : - a= 0, 1 , 2 ou 3,
les symboles Z1, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone inclus et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle.
8 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le composé organohydrogénopolysiloxane B comprend au moins trois atomes d'hydrogène par molécule directement liés à un atome de silicium identique ou différent.
9 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le composé organohydrogénopolysiloxane B est un organopolysiloxane comprenant :
(i) au moins deux motifs siloxyles et, de préférence, au moins trois motifs siloxyles de formule suivante:
Figure imgf000022_0001
dans laquelle:
- d= 1 ou 2, e = 0, 1 ou 2 et d+e= 1 , 2 ou 3,
les symboles Z3, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle, et
(ii) éventuellement au moins un motif siloxyle de formule suivante :
2
dans laquelle :
- c= 0, 1 , 2 ou 3,
- les symboles Z2, identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 30 atomes de carbone et de préférence choisi parmi le groupe constitué par les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement choisi parmi le groupe constitué par un radical méthyle, éthyle, propyle, 3,3,3-trifluoropropyle, xylyle, tolyle et phényle.
10 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un second composé organopolysiloxane comportant, par molécule, au moins deux radicaux alcényles en C2-C6 liés à des atomes de silicium, différent du composé organopolysiloxane A, ledit second composé organopolysiloxane étant de préférence le divinyltétraméthylsiloxane.
11 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les proportions de l'organopolysiloxane A et de l'organohydrogénopolysiloxane B sont telles que le rapport molaire des atomes d'hydrogène liés au silicium dans l'organohydrogénopolysiloxane B sur les radicaux alcényles liés au silicium dans l'organopolysiloxane A est compris entre 0,2 et 20, de préférence entre 0,5 et 15, plus préférentiellement entre 0,5 et 10 et encore plus préférentiellement entre 0,5 et 5.
12 - Composition X selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un ou plusieurs additifs fonctionnels choisi parmi:
les résines silicone,
les modulateurs d'adhérence,
les additifs pour augmenter la consistance,
les pigments, et
- les additifs de tenue thermique, de tenue aux huiles ou de tenue au feu, par exemple les oxydes métalliques.
13 - Utilisation du catalyseur C tel que décrit selon l'une quelconques des revendications 1 à 12 comme catalyseur de réticulation de compositions silicones.
14 - Procédé de réticulation de compositions silicones, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer une composition X selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 à une température allant de 70 à 200°C, de préférence de 80 à 150°C, et plus préférentiellement de 80 à 130°C. 15 - Matériau silicone réticulé Y obtenu par chauffage à une température allant de 70 à 200°C, de préférence de 80 à 150°C, et plus préférentiellement de 80 à 130°C, d'une composition X selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
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