DE2000225A1 - Neue Chelate des Siliciums - Google Patents

Neue Chelate des Siliciums

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DE2000225A1
DE2000225A1 DE19702000225 DE2000225A DE2000225A1 DE 2000225 A1 DE2000225 A1 DE 2000225A1 DE 19702000225 DE19702000225 DE 19702000225 DE 2000225 A DE2000225 A DE 2000225A DE 2000225 A1 DE2000225 A1 DE 2000225A1
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silicon
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chelate
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    • Y10S528/901—Room temperature curable silicon-containing polymer

Description

Dr. rer. nah Horst Schüler PATENTANWALT
Frankfurt/Main 1, den 2 .Jan. 1970 NiddastraB· 52 Dr. Sch. /ro
Telefon (0611) 237220 Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M. Bank-Kontos 523/3148 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.
1366-8DW-54O
GENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road Scheneetady, N.Y., U.S.A.
Neue Chelate des Siliciuras
Die vorliegende Erfindung betriffjb die Herstellung einer neuen Klasse von Chelaten des Silicium mit der Formel
(D
SiXY
3-a
In dieser Formel ist R aus der Klasse aus niederem (C- bis Cg)Alkyl, niederem (CL bis Cg)Alkoxy und Fhenylsubstituenten ausgewählt; R' ist ein Rest der Formel "(CHg)n - CH=; X ist
009823/1573 ORIGINAL INSPECTED
aus der Klasse aus Acyloxy mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen und Halogenidresten ausgewählt; Y ist aus der Klasse aus niederem (C1 bis Cg)Alkyl und Phenylsubstituenten ausgewählt, a beträgt 2 bis 3 und η beträgt O bis 2.
Es wurde gefunden, dass die Materialien im Rahmen der Pormel(l) ausserordentlich brauchbar sind für die Härtung von Organopolysiloxanen mit Silanolendgruppen bei niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise Raumtemperatur.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Chelate des Siliciums keine zusätzlichen Materialien erfordern, um die Härtung der mit Silanol endenden Organopolysiloxane zu bewirken. Die Materialien der Formel (1) können in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Chloroform, gelöst und die beiden Materialien können gemischt werden und der Luft zur Härtung ausgesetzt werden.
Die Materialien gemäss Formel (1) können durch Reaktion eines Diketons der Formel
0 O
ti η
(2) R-C-R"-C-R mit einem Organosilan der Formel
<3> Y3-aSiXa*l
hergestellt werden, worin R, X und Ϊ die vorstehend gegebene Definition besitzen und R" ein Alkylenrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist. In Formel (3) stellt a die Zahl der Mole des Diketone der Formel (2) dar, welche mit jedem Mol des Organosilans umgesetzt werden. Die X-Gruppe in dem Organosilan kann, wie vorstehend bereits definiert, eine Acyloxy- . gruppe sein, in welchem Falle das Chelat direkt mit einem
009829/1973 är,q1nal inspected
solchen'Substituenten gebildet wird, oder sie kann ein Halogenid sein und die Acyloxygruppe kann., falls gewünscht,
durch Reaktion mit einem Alkalimetallsalz der entsprechenden organischen Säure gebildet werden.
Die gemäss der vorliegenden Erfindung gebildeten Chelate des Siliciums können, wie bereits erwähnt, durch folgende
Reaktion gebildet werden
Il
It
R-C-R"-C-R
SiXY
+aHX
worin R, R1, R", X, Y und a die vorstehend gegebene Bedeutung besitzen.
In den vorstehenden Formeln stellt R niedere Alkylgruppen, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Hexyl, Isopropyl, Isobutyl usw., niedere* Alkoxyreste, wie Methoxy, Äthoxy, Propoxy,
Hexyloxy, Isopropoxy usw., und Phenyl dar. R! gibt Reste der Formel -(CH2) - CH= wieder, worin η von 0 bis 2 beträgt
und so Reste wie -CHg-CH=, -CH2CH2CH= und -CH= einschliesst. R" ist aus der Klasse aus Alkylenresten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ausgewählt und umfasst somit Methylen, Äthylen und Propylen.
Die von X dargestellten funktioneilen Substituenten umfassen Chlorid, Bromid, Jodid, Acetoxy, Propionoxy, üsw. Unter den von Y wiedergegebenen niederen Alkylgruppen sind solche, die vorstehend für R aufgeführt sind.
009829/1973
Die Reaktion zwischen den Materialien wird in einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispielsweise Äther, durchgeführt und die Menge des Äthers reicht aus, um die Reaktionsteilnehmer in Lösung zu halten.^ Als Xther sind insbesondere zu nennen Diäthylather und Tetrahydrofuran.
Die Reaktion wird vorzugsweise bei Raumtemperatur ausgeführt. Es können jedoch auch Temperaturen von 10 bis 500C wirksam verwendet werden. Die Reaktionsbestandteile können in stöchiometrischem Verhältnis umgesetzt werden, oder es kann ein überschuss der Organosiliciumverbindung von bis zu 30 % oder mehr für die Bildung der Chelate des Siliciums benutzt werden.
Die Chelate fallen aus der Lösung als kristalline Materialien aus und können von der Lösung abfiltriert werden. Sie werden dann zur Reinigung mit dem Reaktionslösungsmittel gewaschen.
Die flüssigen mit Silanol endenden Organopolysiloxane, die bei niederen Temperaturen, einschliesslich Raumtemperatur, durch die Materialien der Formel (1) gehärtet werden können, sind sehr geeignet zur Erzeugung von cyclischen Organopolysiloxanen der allgemeinen Formel
(1») (ZZ'SiO)m,
worin Z und Zf organische Reste von nicht mehr als 18 Kohlen* Stoffatomen darstellen, die jeweils aus der Klasse aus AlkyIresten, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Hexyl usw., Arylresten wie Phenyl, Diphenyl, Naphthyl usw., Alkarylresten wie ToIy1, Xylyl, Äthylphenyl usw., Aralkylrtflten wi* Benzyl, Phenäthyl usw., Halogenarylreeten wie Chlorphenyl, Teträchlorphenyl, Dichlorphenyl usw. und Alkenylresten, wie Vinyl, ' ' Allyl usw. ausgewählt sind und die zweckmäesigerweiee in Mengen'
009829/1173 X*v*
ORIGINAL INSPECTED
von weniger als 5 bis IO % der Gesamtzahl von siliciumgebundenen organischen Resten in den Ausgangsmaterialien vorliegen. Weiterhin ist m eine ganze Zahl, die wenigstens gleich 3 ist, beispielsweise von 3 bis 10 oder mehr in Abhängigkeit von der organischen Gruppe in dem Ausgangsorganopolysiloxan.
Die mit Silanol zum Kettenabbruch gebrachten Organopolysiloxane sind im allgemeinen lineare flüssige Methylpolysiloxane, die endständige silic!umgebundene Hydroxylgruppen aufweisen, und im Durchschnitt etwa zwei Methylgruppen pro Siliciumatom besitzen. Diese Materialien sind allgemein bekannt und können beispielsweise aus zyklischen Dimethy!polysiloxanen der Formel
(5) /"(CH3)2Si0_7m
hergestellt werden, worin m die vorstehend gegebene Definition besitzt. Unter den bevorzugten cyclischen Dimethy!polysiloxanen, die als Ausgangsmiaterialien Verwendung finden, können beispielsweise Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan und Decamethylcyclopentasiloxan sowie Mischungen dieser drei cyclischen Dimethy!polysiloxane allein oder mit höheren Cyclopolysiloxanen genannt werden,
Bei der Herstellung des linearen flüssigen Dimethylpoly- · siloxane, das endständige siliciumgebundene Hydroxylgruppen enthält, werden die als Ausgangsmaterialien verwendeten cyclischen Dimethy!polysiloxane vorteilhaft mit kleinen Mengen eines Siloxanumlagerungs- und Kondensationskatalysators (etwa 0,001 bis 0,01 Qevi,-%, bezogen auf das Gewicht des cyclischen Qrganopolysiloxans), wie Kaliumhydroxyd, Tetrabutylphosphoniumhydroxyd usw., auf Temperaturen von etwa 125 bie 1500C erhitat. Die-Temperatur und die Zeit, während welcher ditee Erhitzung stattfindet, variiert in Abhängigkeit
009829/1973 original insfected
von Paktoren, wie dem verwendeten besonderen cyclischen Dimethylpolysiloxan, dem verwendeten Siloxänumlagerungs- und Kondensationskatalysator, der Konzentration des Katalysators, der gewünschten Viskosität usw. Im allgemeinen wird die Polymerisation eine ausreichende Zeit lang durchgeführt, um ein hochmolekulares Produkt mit einer Viskosität von etwa 150 000 bis 2 000 000 Cöntipoises, gemessen bei 250C, zu erhalten. Im allgemeinen wird dieses Produkt in einer Zeit von wenigen Minuten bis zu 4 bis 6 oder mehr Stunden erhalten, in Abhängigkeit von den Reaktionsbestandteilen und den Reaktionsbedingungen.
Das so erhaltene hochmolekulare Produkt wird dann mit Wasser behandelt, um seine Viskosität auf etwa 100 bis 100 000 Centipoises bei 25°C zu vermindern. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass Dampf eine ausreichende Zeit auf die Oberfläche des hochmolekularen Produktes geblasen wird, um so ein Material mit niedrigerer Viskosität und mit endständigen silifiiumgebundenen Hydroxylgruppen zu ergeben. Anstatt den Dampf auf die Oberfläche des hochmolekularen Produktes zu blasen, kann derselbe auch durch das Produkt hindurchgeleitet werden. Das erhaltene lineare flüssige Organopolysiloxan mit den endständigen siIieiumgebundenen Hydroxylgruppen hat die allgemeine Formel
(6) H-
CH,
Si - 0· CH3
worin χ eine ganze Zahl grosser als 1, z.B. von 50 bis 5 000 oder mehr ist. Solohe Massen und Verfahren zu ihrer Herstellung sind im einzelnen in dem US-Patent 2 607 792
009829/1973 original inspected
beschrieben. Die Verwendung des Dampfes in dieser Weise bewirkt eine Herabsetzung der Viskosität des hochmolekularen Produktes und gleichzeitig die Bildung linearer Polysiloxane mit den endständigen siliciumgebundenen Hydroxylgruppen.
Eine abgewandelte Methode zur Herstellung der linearen flüssigen Dimethy!polysiloxane, die. endständige siliciumgebundene Hydroxylgruppen aufweisen, besteht darin, den vorstehend beschriebenen hochmolekularen Polymeren Wasser in solchen Mengen zuzusetzen, dass dann, wenn sie auf erhöhte Temperaturen z.B. auf etwa 150 bis 1700C erhitzt werden, die Viskosität auf den gewünschten Wert von 100 bis 100" 000 Centipoises vermindert wird. Die Menge des verwendeten Wassers variiert in Abhängigkeit von den Paktoren, wie dem Molekulargewicht des zu behandelnden Polymeren, der Zeit und der Temperatur, auf die das zu behandelnde Polymere erhitzt wird,, die letztlich gewünschte Viskosität usw. Die Menge des zur Verminderung des Molekulargewichtes verwendeten Wassers kann leicht feestimmt werden. Sp kann z.B. ein lineares flüssiges Dimethylpolysiloxan mit endständigen siliciumgebundenen Hydroxylgruppen und einer Viskosität von 1000 bis 2000 Centipoises aus einem hochmolekularen Dimethylpolysiloxan, das gemäss den vorstehenden Angaben hergestellt worden ist und eine Viskosität von etwa 2 000 000 Centipoises aufweist, durch etwa zweistündiges Erhitzen mit 0,5 Gew.-J6 Wasser auf 150 bis 1700C erhalten werden.
Obgleich das Polydimethylsiloxan mit Silanolendgruppen im allgemeinen bevorzugt wird, können doch bis zu etwa 50 % des Polysiloxans aus Siloxyeinheiten gebildet werden, die die anderen vprstehend genannten organischen Reste enthalten. So kann beispielsweise eine Mischung aus Octamethylcyclotetrasiloxan und einem cyclischen Polymeren dee Äthylmethylsiloxans der Formel
(7) T(CH3) (c2H5)sio_7m , 009829/1973
worin m die vorstehend gegebene Definition besitzt, verwendet werden. Weiterhin sind für die Verwendung gemäss der vorliegenden Erfindung Mischungen von cyclischen Polymeren des Polydimethylsiloxans mit cyclischen Polymeren des PoIydiphenylsiloxans, Polymethylphenylsiloxans usw. als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Organopolysiloxanen mit Silanolendgruppen brauchbar.
Im allgemeinen enthält die bei Raumtemperatur vulkanisierende Silicongummimasse auf der Basis von 100 Teilen des mit Silanolendgruppen versehenen Organopolysiloxans 2 bis 15 Teile des Chelats nach Formel (1) und vorzugsweise 5 bis 10 Teile.
Zusätzlich zu der Verbindung der Formel (1) und dem Silanolendgruppen aufweisenden Organopolysiloxan kann die bei Raumtemperatur vulkanisierende Masse einen Füllstoff enthalten. Es können verschiedenartige Füllstoffe verwendet werden, z.B. Titandioxyd, Lithopone, Zinkoxyd, Zirkoniumsilikat, Silicaaerogel, Eisenoxyd, Diatomeenerde, Calciumcarbonat, rauchendes Siliciumdioxyd, ausgefälltes Siliciumdioxyd, feinverteilte Glasfasern usw. Wenn diese Füllstoffe verwendet werden, sollten sie in Mengen von 10 bis 300 Teilen und vorzugsweise von 20 bis 100 Teilen pro 100 Qewichtsteile des mit Silanolendgruppen versehenen Organopolysiloxans vorliegen. Weiterhin können auch andere Materialien in diese Zubereitung aufgenommen werden, um verschiedenartige Eigenschaften zu erzielen, z.B. kupferartige Materialien, wie Kupfer, Kupferoxyde und Kupferhalogenide, um Flammbeständigkeit zu erreichen.
.Zusätzlich kann zur Bildung der Chelate nach Formel (1) durch Reaktion der Materialien gemäss Formeln (2) und (3) die Reaktion zwischen dem Organosilan der Formel (3) und einem Diketonderivat, beispielsweise dem Mononatriurasalz de· Diketons, durchgeführt werden. Weitere Verfahren sind dem Fachmann geläufig.
009829/1973
ORIGINAL fNSPECTED
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfiridungs ohne sie indessen in irgendeiner Weise zu beschränken. Alle Teile in diesen Beispielen beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1
In ein Reaktionsgefass wurden 64 Teile trockenen Diäthyläther und 10 Teile Methyltrichlorsiian gegeben. Zu der erhaltenen Lösung wurden 10 Teile 2,4-Pentandion zugesetzt. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde eine halbe Stunde stehengelassen, wonach eine grosse Ausbeute an weissen Kristallen erhalten wurde. Diese Kristalle, die das gewünschte Produkt der Formel
(8)
Cl
darstellen, wurden durch Dekantieren der überstehenden Flüssigkeit isoliert. Sie wurden dann mit einer geringen zusätzlichen Menge Diäthylather gewaschen und dann im Vakuum getrocknet.
Beispiel 2
4 Teile des Chelates nach Formel (8) wurden in 30 Teilen trockenem Chloroform gelöst und die Lösung mit 5 Teilen wasserfreiem Natriumacetat behandelt, Dann wurden 10 Teile Diäthylather zugegeben, worauf eine augenblickliche exotherme Reakbi m nbiibbVuwX, Die Reakbionmnifjchtw, wurde gerührt,
BAD ORIGINAL
- ίο -
bis keine weitere Erwärmung mehr auftrat. Die Mischung wurde filtriert und das Piltrat eingedampft, um die Lösungsmittel zu entfernen. Das Infrarotspektrum der erhaltenen klaren Flüssigkeit war identisch mit der Strukturformel
Beispiel 3
Ähnlich der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wurden entsprechende Mengen des Mononatriumsalzes von 2,4-Pentandion der Formel
0 ONa
t
(10) CH C-CH=C-CH,
und Methyltriazetoxysilan unter Bildung des Produktes nach Formel (9) umgesetzt.
Beispiel 4
Das in Beispiel 1 beschriebene Material wurde als Härtungsmittel für ein mit endständigem Silanol versehenes Organopolysiloxan entsprechend Formel (6) verwendet, da s bei 25°C eine ungefähre Viskosität von 3000 Centipoises aufwies. 0,6 Teile des Materials nach Formel (8) wurden in 1,5 Teilen Chloroform gelöst und zu 10 Teilen der vorbes;hriebenen Ot'ganopo lyslloxanfltksn Lgke Lt gegeben. Die Mischung wurde
009829/19 7 3 BAD ORIGINAL
- 11 -
innig vermischt und wurde dann an der Atmosphäre stehengelassen. Während der anfänglichen Härtungsstufe wurde ein Chlorwasserstoff geruch wahrgenommen. Nach 24-stündigem Stehen war die Masse ausgehärtet und die Oberfläche war nicht mehr klebrig. Nach 40 Stunden wurde eine vollständige Härtung eines 6,2 mm (1/4 inch) dicken Teiles erreicht, und es ergab sich ein Material mit einer leicht opaken, leicht gelben Farbe.
Beispiel 5
Ein Teil des nach Beispiel 2 hergestellten Materials wurde in 1,5 Teilen Chloroform gelöst und zu 10 Teilen der in Beispiel 4 verwendeten Organopolysiloxanflüssigkeit gegeben. Das . Material wurde innig vermischt und dann stehengelassen. An der Oberfläche' des Materials wurde der Geruch nach Essigsäure bemerkbar und nach einer Stunde war die Oberfläche klebfrei. Während der ersten 15 Stunden war die Härtung bis zu einer Tiefe von ungefähr 3 mm (1/8 inch) fortgeschritten und sie war nach 40 Stunden vollständig.
Obgleich bei der Härtung der mit Silanolendgruppen versehenen Polysiloxane unter Verwendung der erfindungsgemässen Chelate, Metallsalze nicht notwendig sind, so können sie doch zur Erzielung einer schnelleren Härtung brauchbar sein. Im allgemeinen leiten sich die Metallsalze der organischen Säuren von der folgenden Klasse von Metallen ab, die aus Blei, Zinn, Zirkonium, Antimon, Eisen, Cadmium, Barium, Calcium, Titan, Wismut und Mangan bestehen und die Säurereste tragen. Geeignete Säurereste sind solche, die zu Resinaten, Linoleaten, Stearaten, Oleaten oder niederen Säureresten, so-wie solche, die zu Acetat, Butyrat, das Octoat usw. führen. Beispiele brauchbarer Metallsalze von Carbonsäuren umfassen Dibutylzinn-diacetat, Zinnnaphthenat, Zinnoctoat, Zinnoleat, Zinnbutyrat, Dibutylzinndilaurat usw.
009829/1973

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Chelat des Siliciums der Formel
    C = O
    C-O
    Sm3-a ·
    worin R aus der Klasse aus niederen Alkylresten, niederen Alkoxyresten und Phenyl ausgewählt ist, R1 einen Rest der
    Formel ~(CH 2^n ~ CH=> darafcellt» worin η gleich 0 bis 2 ist, X Acyloxy ist und Y aus der Klasse aus niederem Alkyl und Phenyl ausgewählt ist.
  2. 2. Chelat des Siliciums der Formel
    CH
    - O
    ?H
    -O - C
    OC-CH^CH,
    jt
    CH
    009829/1973
  3. 3. Chelat des Silioiums der Formel
    CH.
    CH
    CH.
    OC-CH1.
    Il J
    O = C
    0 - C
    'CH,
    CH
    CH,
  4. 4. Bei Raumtemperatur vulkanisierende Organopolysiloxanmasse, dadurch gekennzeichnet , dass sie
    a) 100 Teile einer mit Silanolendgruppen versehenen Organopolysiloxanflüssigkeit und
    b) 2 bis 15 Teile eines Chelates des Siliciums mit der Formel
    six
    Va
    enthält, worin R aus der Klasse aus niederen Alkylresten, niederen Alkoxyresten und Phenyl auegewählt ist, Rf ein Rest der Formel "(CHg)n - CH=, ist, worin η = 0 bis 2 beträgt, X aua der Klasse aus Acyloxy und 'Halogenid ausgewählt ist und Y aus der Klasse aus niederem Alkyl und Phenyl ausgewählt ist,
    009829/1173
    ORIGINAL INSPECTED
  5. 5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet , dass das Chelat des Siliciums der folgenden Formel entspricht:
    CH-
    ,CH.
    C-O.
    C = O
    .0 = C
    .0 - C
    Cl
    'CH-
  6. 6. Masse nach Anspruch 4, dadurch ge kenn zeichnet , dass das Chelat des Siliciums der folgenden Formel entspricht:
    CH
    'CH,
    00912971173
DE19702000225 1969-01-03 1970-01-03 Neue Chelate des Siliciums Pending DE2000225A1 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2413439A1 (fr) * 1977-12-29 1979-07-27 Toray Silicone Co Compositions d'organopolysiloxanes durcissables

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