Vodné disperzie organopolysiloxánov, spôsob ich výroby a spôsob výroby elastomérov pri ich použití

Je ešte 2 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vodné disperzie organopolysiloxánov, ktoré neobsahujú organické zlúčeniny prechodných kovov ani organické zlúčeniny kovov III., IV. a V. hlavnej skupiny, sa pripravujú z východiskových látok (A) organopolysiloxánov obsahujúcich skupiny schopné kondenzácie, (B) organokremičitej zlúčeniny obsahujúcej skupiny schopné kondenzácie a (C) organokremičitej zlúčeniny obsahujúcej bázický dusík a prípadne emulgátor (D), ďalšie prísady (F) a plnidlá (E). Použitie vodných disperzií ako tesniacich a povlakových hmôt.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka vodných disperzií organopolysiloxánov, ktoré sa po odstránení vody môžu previesť na elastoméry, spôsobu ich výroby a ich použitia ako tesniacich hmôt a hmôt na vytváranie povlakov.Opatrenia na ochranu životného prostredia nútia vo zvýšenej miere k vylučovaniu organických rozpúšťadíel z chemických prípravkov. V dôsledku toho sa stále viac používajú vodné systémy.Vodné disperzie organopolysiloxánov sú samy osebe dobre známe. Základná zostava takýchto disperzií, ktoré vulkanizujú už pri teplote miestnosti na elastoméry, pozostáva z lineámeho polyméru, zosieťujúcej zložky a zosieťujúceho katalyzátora. Všeobecne sa navrhuje vodná emulzía polydiorganosiloxánu, ktorého koncové skupiny obsahujú skupiny schopné kondenzácie. Tieto vysokomolekuláme polysiloxány sa emulgujú bud priamo alebo sa väčšinou emulzía vyrába zvyčajnýmí spôsobmi polymerizáciou,kondenzáciou a ekvilibráciou z lineámych alebo cyklických nízkomolekulámych polysiloxánov. Polymérna emulzía sa potom všeobecne zmieša so zosieťujúcou zložkou a kondenzačným katalyzátorom ako substanciou alebo ako emulzía a s ďalšími zložkami ako plnidlami, látkami sprostredkujúcimi priľnavosť atď., pričom v prípade katalyzátora ide takmer výhradne jedná o (organo)-kovové zlúčeniny.Takmer bez výnimky používané (organo)-kovové katalyzátory majú nevýhodu, že jednak negatívne ovplyvňujú stabilitu nevulkanizovanej hmoty pri skladovaní, ale tiež stálosť vulkanizovaného elastoméru, jednak sa pokladajú za toxikologicky nepriaznivé. Pri vysokých počtoch doterajších vývojových prác predstavuje veľmi nákladná, časovo náročná a tým i nákladovo náročná výroba vodných emulzii nevýhodu. Tieto problémy vyplývajú hlavne z nárokov na reakčnú dobu pri emulznej polymerizácii, emulznej kondenzácii, prípadne ekvilibrácii použitých polydiorganosiloxánov, ktoré musia pri výrobe konečného produktu predchádzať primiešaniu ďalších zložiek. Ďalšia nevýhoda väčšiny doteraz známych vodných emulzii spočíva vjej malom obsahu pevných látok. Vysoký obsah pevnej látky však vytvára predpoklad pre malé alebo zanedbateľné zmršťovanie pri vulkanizácii, čo je pre väčšinu oblastí používania žiaduce.Vodné disperzie organopolysiloxánov z organopolysiloxánov, silikónových živíc, polyvinylalkoholu, (organo)-kovových katalyzátorov a látok s amínovou skupinou,schopných kondenzácíe, ktoré poskytujú transparentné vulkanizáty, opisuje napríklad nemecká prihláška DE 42 17 56 l (Wacker - Chemie GmbH, prihlásená 27. mája 1992), prípadne zodpovedajúca americká prihláška so seriovým číslom USSN 08/056 088.Dalej sú v US-A 5 045 231 (lNacker - Chemie GmbH,vydané 3. septembra 1991), prípadne zodpovedajúca DE-A 39 22 025, nárokované vodné disperzíe organopolysiloxánov z organopolysiloxánov (organo)-kovových katalyzátorov organopolysiloxánových živíc a diorganosilanolátov schopných kondenzácie, pričom obsah pevnej látky v disperzii môže byť až 90 .VDE-B 1037707 (Dow Coming, vydané 28. augusta 1958) je zverejnený spôsob výroby emulzii vysokomolekulámych organopolysiloxánov, vychádzajúci z emulzie nízkomolekulárnych siloxánov. Požadovaná veľkosť molekúl sa dosahuje pomocou silne kyslýeh alebo alkalických katalyzátorov. Tieto emulzie nevedú k vzniku elastomérovPodľa US-A 5 004 771 (Rhone Poulenc, vydané 2. apríla 1990), prípadne v zodpovedajúcej EP-A 365 439 sa vo vodnej emulzii vykonáva kyslá kondenzácia polydiorganosiloxánu s blokovanými OH-koncovými skupinami. Po neutralizácii polymémej emulzie sa pridávajú ďalšie zložky, ako roztok metylsilikonàtu a nesilikátově plnidlo, nie však zlúčeniny obsahujúce bázický dusík. Opísané emulzie,ktoré majú obsah pevnej látky menej ako 90 , však nevedú k vzniku elastomérov.V US-A 4 894 412 (Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., vydané 16. januára 1990) sa opisuje proces výroby prostriedkov na povliekanie textilu. Ide tu o emulzie polysiloxánov s nízkym obsahom pevnej látky z organokremičitej zložky,aminofimkčného siloxánu a organosilánu. Opísaný proces zahrnuje emulznú polymerizáciu a následnú neutralizáciu. Získaná disperzia sa nanáša vtenkej vrstve na textílie a vulkanizuje sa za tepla, napríklad pri teplote 105 °C počas 3 hodín.(Wacker Chemie GmbH, prihlásenej 26. novembra 1993),prípadne v zodpovedajúcej americkej prihláške so sériovým číslom USSN 08/342 192 opisujú vodné disperzie z organopolysiloxánov, nízkomolekulámych silíkónových živíc a zlúčenín s amínovou skupinou, schopných kondenzácie,ktoré neobsahujú organické zlúčeniny prechodových kovov.Predmetom vynálezu sú vodné disperzie organopolysiloxánov, ktoré neobsahujú organické zlúčeniny prechodných kovov a organické zlúčeniny kovov III., IV. a V. hlavnej skupiny, ktoré sa môžu vyrábať s použitím východiskových látok A. organopolysiloxánov obsahujúcich skupiny schopné kondenzácie, B. organokremičitej zlúčeniny vzorcai(RO)3 SĺR 3 eR 21-eiaSKORLI-a (H), kde R môže byť rovnaké alebo rozdielne a znamená vodíkový atóm alebo alkylový zvyšok s 1 až 6 uhlíkovými atómami,R 2 môže byť rovnake alebo rozdielne a znamená uhľovodíkové zvyšky viazané SiC-väzbou s 1 až 18 uhlíkovými atómami, ktoré sú prípadne substituované halogénovými atómami, éterovými skupinami, esterovýmí skupinami, epoxidovými skupinami, merkaptoskupinami, kyánovými skupinami alebo (poly)glykolovými zvyškami, pričom posledné uvedené sú vybudované z oxyetylénových a/alebo oxypropylénových jednotiek aR 3 môže byť rovnaké alebo rozdielne a znamená dvojmocný uhľovodíkový zvyšok,a znamená O alebo 1 a e znamená 0 alebo l,a/alebo ich čiastkové hydrolyzáty s najviac 8 kremíkovými atómami a organokremičitej zlúčeniny obsahujúcej bázický dusík.Kovy III., IV. a V. hlavnej skupiny periodického systému mýú v rámci predloženého vynálezu zahrňovať hliník, gálium, indium, tálium, germáníum, cín, olovo, antimón a bizmut.V rámci predloženého vymálezu má výraz schopný kondenzácie zahrňovať tiež prípadne predchádzajúcu hydrolýzu.Podľa vynálezu používané organopolysiloxány obsahujúce skupiny schopne kondenzácie (A) sú výhodne organopolysiloxány vzorcaR 1 môže byť rovnaké alebo rozdielne a znamená uhľovodíkové zvyšky viazané SiC-väzbou s l až 18 uhlíkovými atómami, ktoré sú pripadne subsütuované halogénovanými atómami, éterovými skupinami, esterovými skupinami,epoxidovými skupinami, merkaptoskupinami, kyánovými skupinami alebo (poly)glykolovými zvyškami, pričom posledné uvedené sú vybudované z oxyetylénových a/alebo oxypropylénových jednotiek an je celé číslo s veľkosťou najmenej 30.Príkladmi uhľovodíkových zvyškov R 1 sú alkylové zvyšky,ako metylový zvyšok, etylový zvyšok, n-propylový zvyšok,izopropylový zvyšok, l-n-butylový zvyšok, 2-n-butylový zvyšok, izobutylový zvyšok, terc.-butylový zvyšok, n-pentylový zvyšok, izopentylový zvyšok, ncopentylový zvyšok,terc-pentylový zvyšok, hexylový zvyšok ako n-hexylový zvyšok, heptylový zvyšok ako n-heptylový zvyšok, oktylove zvyšky ako n-oktylový zvyšok a izooktylový zvyšok ako 2,2,4-triInetylpentylový zvyšok, nonylový zvyšok ako n-nonylový zvyšok, decylový zvyšok ako n-decylový zvyšok, dodecylový zvyšok ako n-dodecylový zvyšok, oktadecylový zvyšok ako n-oktadecylový zvyšok, alkenylovć zvyšky ako Vinylový zvyšok a allylový zvyšok, cykloalkylové zvyšky ako cyklopentylový zvyšok, cyklohexylový zvyšok, cykloheptylový zvyšok a metylcyklohexylový zvyšok, arylové zvyšky ako fenylový zvyšok, naftylový zvyšok, antrylový zvyšok a fenantrylový zvyšok, alkarylove zvyšky ako o-, m-, p-tolylový zvyšok, xylylový zvyšok a etylfenylový zvyšok, aralkylove zvyšky ako benzylový zvyšok, a- a Š-fenyletylový zvyšok.Príkladmi substituovaných uhľovodikových zvyškov R 1 sú halogćnované zvyšky ako 3-chlórpropylový zvyšok,3,3,3-triíluórpropylový zvyšok, chlórfenylový zvyšok, hexafluórpropylové zvyšky ako 1-trlfluórmetyl-2,2,2-tritluóretylový zvyšok, 2-(perfluórhexyl)etylový zvyšok, l,1,2,2-tetrafluóretyloxypropylový zvyšok, l-triíluónnetyl-2,2,2-triíluóretyloxypropylový zvyšok, perfluórizopropyloxyetylový zvyšok, perfluórizopropyloxypropylový zvyšok, éterové funkčné zvyšky ako 3-metoxypropylový zvyšok a 3-etoxypropylový zvyšok, kyánový funkčný zvyšok ako 2-kyanoetylový zvyšok, esterové funkčné zvyšky ako glycidoxypropylový zvyšok a siru obsahujúci funkčný zvyšok ako 3-merkaptopropylový zvyšok.Výhodne ako zvyšky R sú uhľovodíkové zvyšky s 1 až 10 uhlíkovými atómami, pričom obzvlášť výhodne 80 ,obzvlášť výhodne 90 zvyškov R 1 sú metylovć zvyšky.Priemerná hodnota pre číslo n vo vzorci (I) sa výhodne zvolí tak, aby organopolysiloxán vzorca (I) mal viskozitu viac ako 1000 mmZ/s, obzvlášť výhodne viac ako 10 000 mrnz/s, obzvlášť výhodne asi so 000 mm 2/s, vždy merané pri teplote 25 °C.Hoci to vo vzorci (I) nie je uvedené, môže byť až 10 mólových diorganosiloxánových jednotiek nahradených inými siloxánovými jednotkami, vyskytujúcimi sa väčšinou však len ako viac alebo menej ťažko zamedziteľnć znečisteniny, ako R 13 SiO 2-, RISiOyZ- a SíOm, pričom R 1 má uvedený význam.Polydiorganosiloxány podľa vzorca (I) sa môžu vyrábať spôsobmi známymi V odbomom svete, napríklad polymerizáciou, prípadne kondenzáciou nízkomolekulámych cyklických, pripadne lineámych organopolysiloxánov, blokovaných koncovou hydroxy- a/alebo alkoxy- skupinou.Vprípade organopolysiloxánov (A), použitých podľa vynálezu, obsahujúcich skupiny schopné kondenzácie, môže ísť o jediný druh rovnako ako o zmes najmenej dvoch druhov takýchto organopolysiloxánov obsahujúcich skupiny schopné kondenzácie.Pri organokremičitých zlúčeninách vzorca (II) môže ísť o silán vzorcaPríkladmi pre zvyšok R sú príklady uvedené pre R, pričom výhodné sú uhľovodíkové zvyšky s l až 18 uhlíkovými atómami a obzvlášť výhodné sú metylovć, etylové, vinylové a fenylové zvyšky a obzvlášť výhodné sú metylové zvyšky.Výhodnými zvyškami R sú vodíkový atóm a alkylovć skupiny s 1 až 4 uhlíkovými atómami, pričom metylové a etylové zvyšky sú obzvlášť výhodné, V prípade zvyšku R 3 výhodne ide o dvojmocný uhľ vodíkový zvyšok s l až 6 uhlíkovými atómami, ako napríklad metylćnové, etylénové, propylénové a butylénove zvyšky, pričom etylćnovć a propylćnové zvyšky sú obzvlášť výhodné.Príkladmi organokremičitej zlúčeniny (B), použitej podľa vynálezu sú metyltrimetoxysílán, metyltrietoxysilán,vinyltrimetoxysilán, vinyltrietoxysilán, fenyltrimetoxysilán,fenyltrietoxysilán, tetraetoxysilán, tetrapropoxysilán, metakryloxypropyltrimetoxysilán a (C 2 H 5 O)3 Sl-CH 2 CH 3-SÍ(OCZI-ls) a ich čiastkové hydrolyzáty s najviac 8 kremíkovými atómami, ako hexaetoxydisiloxán, pričom výhodne ide o metyltrimetoxysilán, metyltrietoxysilán, vinyltrimetoxysilán, vinyltrietoxysilán a tetraetoxysilán a ich čiastkové hydrolyzáty s najviac 6 kremíkovými atómami.(II) a o zmesi silánov vzorca (II) a ich čiastkové hydrolyzáty s najviac 6 kremíkovými atómami s podielom čiastkového hydrolyzátu najviac 90 hmotnostných, obzvlášť výhodne najviac 50 hmotnostných, vždy vzťahujúc na hmotnosť zmesi silán/čiastkový hydrolyzát.Na výrobu vodných disperzií organopolysiloxánov podľa vynálezu sa organokremičitá zlúčenina (B) použije V množstve výhodne 0,01 až 50 hmotnostných dielov, obzvlášť výhodne 0,1 až 20 hmotnostných dielov a obzvlášť výhodne 0,1 až 5 hmotnostných dielov, vzťahujúc vždy na 100 hmotnostných dielov organopolysiloxánu (A), obsahujúceho skupiny schopne kondenzácie.Pri organokremičítých zlúčeninách (B), použitých podľa vynálezu môže ísť o jediný druh alebo tiež o zmes najmenej dvoch druhov takýchto organokremičitých zlúčenín.V prípade zlúčenín obsahujúcich bázícký dusík (C) použitých podľa vynalezu ide výhodne o zlúčeniny pozostávajúce z jednotiek vzorca4 - 5 R aYcSKÚR )d° 4-b-c-d z (IV),kde R môže byť rovnake alebo rozdielne a znamená jedno mocný organický zvyšok viazaný SiC-väzbou, neobsahujúcou bázícký dusík, SK 282688 B 6R 5 môže byť rovnake alebo rozdielne a znamená vodíkový atóm, alkylový zvyšok, katión alkalického kovu, amóniovú alebo fosfóniovú skupinu, Y môže byť rovnake alebo rozdielne a znamená jednomocný zvyšok viazaný SiC-väzbou, obsahujúcou bázický duslk,bje 0, l, 2 alebo 3, eje 0, l, 2, 3 alebo 4 adje 0,1, 2 alebo 3, s tým, že súčet b, c a d je menší alebo sa rovná 4 a v každej molekule je prítomný najmenej jeden zvyšok Y.V prípade zvyšku R ide výhodne o uhľovodíkový zvyšok s l až 18 uhlíkovými atómami, pričom sú obzvlášť výhodné metylový, etylový a propylový zvyšok, obzvlášť výhodný metylový zvyšok.Príkladmi pre zvyšok R 4 sú príklady uhľovodíkových zvyškov uvedených pre R 1.Vprípade zvyškov R 5 ide výhodne o vodíkový atóm,metylový, etylový zvyšok a katión alkalickeho kovu, príčom vodíkový atóm, metylový a etylový zvyšok, sodný a draselný katión sú obzvlášť výhodné.Príkladmi pre zvyšok R 5 sú uhľovodíkove zvyšky uvedené pre zvyšok R, katióny alkalických kovov, ako lítium,sodík, draslík, rubídium a eézium a ďalej zvyšky vzorcaNRG. (V) alebo R 54 (v 1),kde R 5 môže byť rovnaké alebo rozdielne a znamená uhl vodíkový zvyšok s 1 až 6 uhlíkovými atómami. Výhodne majú zvyšky Y vzorecRQNRS- (VII), kde R 7 môže byť rovnaké alebo rozdielne a mamená vodíkový atóm, alkylový, cykloalkylový alebo aminoalkylový zvyšok a RS znamená dvojmocný uhľovodíkový zvyšok.Príklady pre alkylové a cykloalkylove zvyšky R platia v plnom rozsahu tiež pre alkylovć a cykloalkylovć zvyšky RVýhodne je na každý dusíkový atóm vo zvyškoch vzorca (VII) viazaný najmenej jeden vodíkový atóm.V prípade zvyšku R výhodne ide o dvojmocné uhľovodikové zvyšky s l až 10 uhlíkovými atómami, najmä výhodne s l až 4 uhlíkovými atómami, obzvlášť výhodne potom o n-propylénový zvyšok.Príkladmi pre zvyšok R sú metylénový zvyšok, etylćnový zvyšok, propylćnový zvyšok, butylénový zvyšok,cyklohexylénový zvyšok, oktadecylénový zvyšok, fenylénový zvyšok a butenylćnový zvyšok.Príkladmi pre zvyšky Y súVýhodne v prípade Y ide o H 2 N(CH 2)3-,H 2 N-(CH 2)2 NH(CHz)s-, HaCNH(CH 2)a-, C 2 HsNH(CH 2)- a cyklo-C 6 HNH(CH,)3-, kde sú obzvlášť výhodné H,N(CH 2)2 NH(CH 2)3- a cyklo-C 6 H 11 NH(CH 2)3-.Pokial ide v prípade organokremičitých zlúčenín z jed~ notiek vzorca (IV) o silány, potom je b výhodne 0, l alebo 2, obzvlášť výhodne 0 alebo l, c je výhodne l alebo 2, obzvlášť výhodne l a d je výhodne l, 2 alebo 3, obzvlášť výhodne 2 alebo 3 s tým, že súčet b, c a d sa rovná 4.Príkladmi silánov podľa vynálezu vzorca (IV) súsú obzvlášť výhodné a x sa rovná O, l, 2 alebo 3, y sa rovná O, 1 alebo 2 a M znamená katión sodíka alebo draslíka.Silány vzorca (IV) sú bežné obchodné produkty a môžu sa vyrábať bežnými postupmi lcremíkovej chémie.Pokiaľ v prípade organokremičitej zlúčeniny z jednotiek vzorca (IV) ide o organopolysiloxány, je priemerná hodnota b výhodne medzi 0,5 a 2,5, obzvlášť výhodne medzi 0,8 a 2,0, priememá hodnota c výhodne medzi 0,01 a 1,5, obzvlášť výhodne medzi 0,01 a 1,0 a priemerná hodnota d výhodne medzi 0 a 2,0, obzvlášť výhodne medzi 0 a 0,2 s tým, že súčet b, c a dje menší alebo sa rovná 3.Organopolysiloxány zjednotiek vzorca (IV) použité podľa vynálezu majú viskozitu pri teplote 25 °C, výhodne 5 až 105 rnmz/s, obzvlášť výhodne 10 až 10 mmz/s.Príkladmi organopolysiloxánov z jednotiek vzorca (lV) použitých podľa vynálezu súpričompomerkkumtuje medzi 2 3 a 9 l asúčetkam je medzi l 0 alO 00 a aH 2 NÝCH 2) 2 (C 32) 3 CI-I 30 CH 3 Si 0 n-CH 3 (IVe) , kde n má hodnotu medzi 5 a 100, Organopolysiloxány z jednotiek vzorca (IV) sú bežné obchodné produkty a môžu sa vyrábať bežnými postupmi v chémii kremíka.Výhodne sa ako zložky (C) použijú N-(2-aminoetyl)-3-aminopropylmetylsilanolát draselný, N-(2-aminoetyl)-3-amínopropylmetylsilanolát sodný, alfa, omega-dimetoxypoly(N-(2-aminoetyl)-3-aminopropylmetylsiloxám a N-(2-aminoetyl)-3-aminopropylmetyldimetoxysilán).V prípade zlúčeniny (C) obsahujúcej bázický dusík,použitej podľa vynálezu môže isť o jednotlivé druhy rovnako ako o zmesi najmenej dvoch druhov takýchto zlúčenin.Na výrobu vodných disperzií organopolysiloxánov podľa vynálezu sa použije zložka (C) vtakom množstve,aby obsah bázického dusíka bol výhodne 0,01 až 5 hmotnostných dielov, obzvlášť výhodne 0,0 l až l hmotnostných dielov, obzvlášť výhodne 0,04 až 0,5 hmotnostných dielov,vzťahujúc vždy na 100 hmotnostných dielov organopolysiloxánu (A) obsahujúceho skupiny schopne kondenzácie.Vodné disperzie organopolysiloxánov podľa vynálezu sa všeobecne stabílizujú emulgátonni (D). Môžu sa používať katiónaktívne, aniónaktívne, amfolytické a neiónové emulgátory. Tieto emulgátory a ich dávkovanie sú odborníkom dostatočne známe. Môže sa použiť jeden druh emulgátora, napríklad aniónaktívny, môžu sa použiť tiež zmesi najmenej dvoch druhov emulgátorov, napríklad zmes najmenej jedného aniónaktívneho s najmenej jedným neiónovýnn emulgátorom.Emulgátory (D) sa môžu k dispergovaným zmesiam alebo k zmesiam, ktoré sa majú stabilizovať ako disperzie,pridávať samotné, môžu byť tiež vytvorené chemickou reakciou alebo chemickými reakciami v dispergovanej forme,prípadne v zmesí, ktorá sa má stabilizovať ako disperzia z predstupňa, napriklad zodpovedajúcej kyseliny, bázy alebo soli vhodného emulgátora.Aniónaktívne emulgátory sú výhodne soli povrchovo aktívnych sulfónovýeh kyselín, používaných pri emulznej polymerizácii na vytvorenie organopolysiloxánu (A), obsahujúceho skupiny schopné kondenzácie podľa US-A 3 294 725 (D. E. Fíndley, Dow Coming Corporation, vydané 27. decembra 1966), kde sú uvedené povrchovo aktívne sulfónovć kyseliny a ich soli. Výhodné sú alkalické a amóniovć soli sulfónových kyselín, najmä draselné soli.Ako príklady sulfónových kyselín možno uviesť alifa ticky substituované benzénsulfónovć kyseliny, alifaticky substituované naftalćnsulfónové kyseliny, alifatické sulfó novć kyseliny, silylalkylsulfónovć kyseliny a alifaticky substítuované difenylétersulfónové kyseliny.Ďalej sa môžu ako aniónová emulgačné prostriedky používať tiež alkalisulforieínoleáty, sulfónované glyceiinove estery mastných kyselín, soli sulfónovaných jednosýt

MPK / Značky

MPK: C08L 83/04, C08J 3/03, C08K 5/54

Značky: vodné, elastomérov, spôsob, výroby, disperzie, použití, organopolysiloxánov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/10-282688-vodne-disperzie-organopolysiloxanov-sposob-ich-vyroby-a-sposob-vyroby-elastomerov-pri-ich-pouziti.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Vodné disperzie organopolysiloxánov, spôsob ich výroby a spôsob výroby elastomérov pri ich použití</a>

Podobne patenty