Gegenstand der Erfindung sind selbsthaftende additionsvernetzende Siliconzusammensetzungen, enthaltend (A) mindestens ein Diorganopolysiloxan, (B) mindestens einen SiH-haltigen Vernetzer, enthaltend einen bestimmten Anteil an Resten, mit der Maßgabe, dass die bei 25°C bestimmte Viskosität des Organohydrogenpolysiloxans (B) 5 mPa·s bis 5 Pa·s beträgt, (C) mindestens ein Organohydrogenoligosiloxan und (D) mindestens einen Hydrosilylierungskatalysator.
Beschreibung[de]
Die Erfindung betrifft selbsthaftende, additionsvernetzende Siliconzusammensetzungen,
ein Verfahren zur Herstellung additionsvernetzter Siliconelastomere und Verbundmaterialien.
Bekanntermaßen ist die Haftung additionsvernetzter Siliconelastomere
auf zahlreichen Substraten, wie Kunststoffen, Metallen und Gläsern, gering
oder häufig wird sogar eine spontane Ablösung des Siliconelastomers vom
Substrat festgestellt. Da in zahlreichen Anwendungen jedoch eine feste und dauerhafte
Substrathaftung des Siliconelastomers von entscheidender Bedeutung ist, wurde eine
Vielzahl spezieller Maßnahmen vorgeschlagen, um eine feste Verbindung zwischen
Substrat und Siliconelastomer zu erzielen.
Grundsätzlich kann die Haftfestigkeit des Siliconelastomer-Substrat-Verbundes
erhöht werden, indem die chemische und/oder physikalische Beschaffenheit des
Substrates bzw. der Substratoberfläche vor dem Aufbringen der additionsvernetzenden
Siliconelastomerzusammensetzung in geeigneter Weise verändert wird. Dies kann
beispielsweise erfolgen durch die Vorbehandlung der Substratoberfläche mit
haftvermittelnden Additiven (so genannte Primer), durch Plasmabehandlung der Substratoberfläche,
durch Einmischen spezieller Zusätze in das Substrat durch gezielte Einstellung
der Morphologie des Substrates und durch Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit.
All diesen Maßnahmen gemein ist der Nachteil, dass zusätzliche Verfahrensschritte
erforderlich werden oder spezielle Anforderungen an die Beschaffenheit des Substrates
gestellt werden müssen.
Des Weiteren kann die Haftung von additionsvernetzenden Siliconelastomeren
auf verschiedenen Substraten durch ein oder mehrere Additive verbessert werden,
welche der unvernetzten Siliconmasse beigemischt werden. Hierzu zählen Verbindungen,
die hochreaktive funktionelle Gruppen enthalten, wie beispielsweise Alkoxy-, Epoxy-,
Carboxy- und Amino-Gruppen, wobei diese Gruppen zumeist so ausgewählt werden,
dass der Haftvermittler sowohl mit dem Substrat als auch mit einem Siliconelastomerbestandteil
zu reagieren vermag. Zwar kann durch derartige Haftvermittler auf eine Vorbehandlung
des Substrates teilweise verzichtet werden, doch entspricht die erzielte Haftfestigkeit
häufig nicht den gestellten Anforderungen. Auch ist eine Steigerung der Haftfestigkeit
durch höhere Gehalte an diesen Haftvermittlern nur bedingt möglich, da
sich die in ihm enthaltenen hochreaktiven Gruppen dann zunehmend nachteilig auf
die Gebrauchseigenschaften, wie beispielsweise Lagerstabilität, Vernetzungscharakteristik
(Inhibierung) und toxikologische Unbedenklichkeit auswirken. Daher gibt es Bestrebungen
den Gehalt an Haftvermittlern so niedrig wie möglich zu halten.
Die Patentschrift EP 0 875
536 A2 beschreibt eine selbsthaftende additionsvernetzende Siliconkautschukmischung,
die sich dadurch auszeichnet, dass der SiH-Vernetzer a) mindestens 20 SiH-Gruppen
enthält (übrige Reste sind aliphatisch gesättigt),
ein epoxyfunktionelles Alkoxysilan und/oder Alkoxysiloxan d) enthalten ist,
optional ein Peroxid g) enthalten ist.
Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung des Glycidyloxypropyltrimethoxysilans
(Glymo). Die in der Patentschrift EP 0 875
536 A2 beschriebene Siliconkautschukmischung eignet sich besonders zur
Herstellung von Verbundformteilen, die aus dem Siliconelastomer und einem organischen
Kunststoff bestehen. Die hier beschriebene Zusammensetzung weist jedoch den Nachteil
auf, dass nur bei Verwendung sehr SiH-reicher Vernetzer, mit durchschnittlich mindestens
20 SiH-Gruppen pro Molekül, eine ausreichende Haftfestigkeit erzielt werden
kann. In den dortigen Beispielen werden sogar Vernetzer mit 30 SiH-Gruppen je Molekül
verwendet. Die Verwendung derart hochfunktioneller Vernetzer vermindert die Lagerstabilität
additionsvernetzender Siliconkautschukmischungen erheblich, d.h., die Fließfähigkeit
wird massiv beeinträchtigt, was bis zur Verstrammung der Masse führen
kann, wodurch eine ordnungsgemäße Verarbeitung der Masse, z.B. im Spritzguss,
nicht mehr möglich ist. Zudem müssen, um eine hohe Haftfestigkeit zu erzielen,
relativ hohe Mengen an epoxyfunktionellem Alkoxysilan/-siloxan eingesetzt werden,
wodurch die Vernetzungsgeschwindigkeit erheblich vermindert wird. Zwar kann dies
teilweise durch Verwendung eines Peroxids, wie in der Patentschrift EP
0 875 536 A2 beschrieben, kompensiert werden, doch kommen hierfür
wegen der notwendigerweise niedrigen Vernetzungstemperatur (Erweichung des organischen
Kunststoffes) nur Peroxide mit niedriger Anspringtemperatur, wie das beschriebene
2,4-Dichlorbenzoylperoxid, in Frage, die zum einen wegen der freigesetzten Spalt-
und Folgeprodukte toxikologisch sehr bedenklich sind (PCB-Problematik), zum anderen
die Lagerstabilität der Masse weiter verschlechtern. Die Nachteile durch die
Verwendung von epoxyfunktionellen Alkoxysilanen/-siloxanen sind die Abspaltung der
Alkoholgruppe(n), die Verwendung von reaktiven und polaren Gruppen und im Falle
der funktionellen Alkoxysilane das Problem der „Ausblühungen" und des
„Ausschwitzen". Die Abspaltung des Alkohol kann zum einen abträglich
für eine gute Haftung sein, da der Alkohol sich an der Oberfläche des
Silicons anreichert und damit auch an der Fläche zum Substrat, wodurch der
Kontakt zwischen Silicon und Oberfläche verschlechtert wird
und zum anderen werden bevorzugt Methoxysilane eingesetzt, welche das als giftig
eingestufte Methanol freisetzen. Des Weiteren wird durch das frei werden von flüchtigern
Spaltprodukten (Alkoholabspaltung) eine nicht unerhebliche Schrumpfung am Siliconelastomer
beobachtet, die in der Regel unerwünscht ist.
Die Verwendung der reaktiven Epoxid- beziehungsweise Alkoxy-Gruppen
führt aufgrund ihrer Polarität zu einer thixotropen, gegebenenfalls nicht
mehr fließfähigen, Siliconkautschukzusammensetzung und zum anderen können
die reaktiven Gruppen bereits bei der Lagerung abreagieren und so für den Haftungsaufbau
nicht mehr zur Verfügung stehen. Werden funktionelle Alkoxysilane verwendet,
so wandern die bei der Vernetzung nicht abreagierten Silan-Moleküle mit der
Zeit an die Oberfläche des Siliconelastomers und hydrolisieren und kondensieren
dort zu Silsequioxanen, was sich als Ausblühungen an der Oberfläche zeigt
und zu einer Trübung des Elastomers führt. Zudem führen diese, da
sie an die Oberfläche wandern, beim Spritzguss zu Formablagerungen, was einen
erhöhten Reinigungsaufwand und längere Standzeiten der Spritzgussanlage
bedingt.
Die deutsche Patentanmeldung DE
102 04 893 A1 beschreibt selbsthaftende additionsvernetzende Siliconmischungen,
die sich dadurch auszeichnen, dass diese Mischung mindestens ein Organohydrogensiloxan
b) als Vernetzer enthält, welches folgende Bedingungen erfüllen muss.
i) eines der Organohydrogensiloxane enthält mehr als 7 mmol SiH/g und ii) eines
der Organohydrogensiloxane weist mindestens eine aromatische Gruppe im Molekül
auf, und iii) i) und ii) können im selben Organohydrogensiloxan oder in verschiedenen
Organohydrogensiloxanen verwirklicht sein. Trotz dieses speziellen Vernetzers b)
wird für eine gute Haftung noch mindestens ein Alkoxysilan und/oder Alkoxysiloxan,
benötigt, welches jeweils mindestens noch eine Epoxygruppe aufweist. Damit
bestehen auch hier die bereits beschriebenen Probleme mit den Alkoxy-/Epoxy-Haftvermittlern.
Die Patentschrift EP 0 686
671 A2 beschreibt eine selbsthaftende additionsvernetzende Masse, die keine
speziellen Haftvermittler verwendet, da der haftvermittelnde Bestandteil entweder
ein Organohydrogenpolysiloxan ist, welches durchschnittlich pro Molekül mindestens
zwei SiH-Gruppen besitzt und dessen monovalente Si-gebundene Reste zu mindestens
12 Mol.-% aus Kohlenwasserstoffresten mit einem aromatischen Ring bestehen (es wird
ausdrücklich darauf hingewiesen, dass keine zufrieden stellende Haftung erzielt
wird, wenn der Gehalt des aromatischen Ring tragenden organischen Rests unter 12
Mol-% liegt), oder eine solche Verbindung ist, die durchschnittlich pro Molekül
mindestens eine SiH-Gruppe besitzt und die eine Gruppe bestehend aus zwei aromatischen
Ringen enthält, wobei die beiden aromatischen Ringe durch -R13R14Si-,
-R13R14SiO-, -OR13R14SiO- oder -R13R14SiOR13R14Si-
voneinander getrennt sind und die Reste R13 und R14 einwertige
Kohlenwasserstoffreste darstellen. Der haftvermittelnde Bestandteil kann also zugleich
der Vernetzer der Siliconelastomermasse sein. Mit dieser Zusammensetzung wird eine
gute Haftung auf organischen Kunststoffen, insbesondere Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer
(ABS) erzielt, aber gleichzeitig eine leichte Entformbarkeit von Metallen zeigt.
Der hohe Gehalt an aromatische Ringe enthaltenden Resten in dem SiH-haltigen, haftvermittelnden
Bestandteil von mehr als 12 Mol.-% bedingt jedoch eine erhebliche Unverträglichkeit
mit den übrigen Bestandteilen der additionsvernetzenden Siliconelastomermasse.
Dies führt einerseits zu einer teilweisen Entmischung (Ausschwitzen) während
der Lagerung, was ein wiederholtes Homogenisieren der diesen Bestandteil enthaltenden
Komponente vor Gebrauch erforderlich macht. Diese Unverträglichkeit, die sich
bereits an einer milchigen Trübung der unvernetzten Masse zeigt, manifestiert
sich auch in einer deutlich verminderten Transparenz der daraus hergestellten Siliconelastomerteile.
Fungiert der haftvermittelnde Bestandteil zugleich als Vernetzer der Siliconelastomerzusammensetzung,
führt die Unverträglichkeit zu Vulkanisationsstörungen, die zu inhomogener
Netzwerkbildung und mangelhaften mechanischen Vulkanisateigenschaften führen.
Um diese Vulkanisationsstörungen zu umgehen, muss zusätzlich zum haftvermittelnden
SiH-haltigen Bestandteil ein mit der Siliconelastomermasse vollständig verträglicher
SiH-haltiger Vernetzer eingesetzt werden, was allerdings andere Nachteile, beispielsweise
erhöhte Werte des Druckverformungsrestes und erhöhte Ausschwitztendenz
des haftvermittelnden Bestandteils, zur Folge hat. Der hohe Gehalt an aromatischen
Ringen enthaltenden Resten in dem SiH-haltigen, haftvermittelnden Bestandteil von
mehr als 12 Mol.-% verursacht auch eine erhebliche Strukturviskosität und Thixotropie
der Siliconelastomermasse, die in zahlreichen Anwendungen, beispielsweise Spritzguss
von Flüssigsiliconkautschuk, unerwünscht ist.
In der Patentschrift EP 0 728
825 B1 werden selbsthaftende Siliconkautschuke beschrieben, welche als
Vernetzer R3Si(OSi(R)H)nOSiR3, -(OSi(R)H)n-
oder R4-1Si(OSi(R)2H)1 mit n mindestens 3 und 1
= 3 oder 4 und einen speziellen Haftvermittler enthalten. Bei diesem handelt es
sich um ein Molekül, welches mindestens eine aliphatisch ungesättigten
Gruppe und mindestens zwei Phenylengruppen enthält.
Die Patentschrift EP 1 106
662 B1 beschreibt selbsthaftende additionsvernetzende Massen, die durch einen
synergetischen Effekt aus der Kombination von einem speziellen Si-H-Vernetzer (B)
und einer Organosiliciumverbindung (C), mit Epoxidgruppen und hydrolisierbaren Gruppen,
eine gute Haftung ermöglichen. Diese Patentschrift bietet zwar eine Lösung
hinsichtlich des Vernetzers an, weist aber immer noch Nachteile hinsichtlich des
haftvermittelnden Additivs (C) auf.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass keine der herkömmlichen
additionsvernetzenden Siliconelastomerzusammensetzungen in befriedigender Weise
den Anforderungen gerecht wird, die an eine selbsthaftende Siliconelastomermasse,
welche insbesondere zur Herstellung von Verbundformteilen oder zum Verguss elektrischer/elektronischer
Teile Verwendung finden soll, gestellt werden, nämlich:
a) gute Fließfähigkeit (kein oder nur sehr geringe Thixotropie) und
gute Lagerstabilität
b) hohe Vernetzungsgeschwindigkeit bei relativ niedrigen Temperaturen
c) hohe Haftfestigkeit auf organischen Kunststoffen und Metallen
d) hohe Haftfestigkeit auch nach Lagerung der unvernetzten Komponenten und anschließender
Verarbeitung
e) hohe Haftfestigkeit des Verbunds auch nach dessen Lagerung
f) toxikologische Unbedenklichkeit bzw. Eignung für die Verwendung im Lebensmittel-
oder lebensmittelnahen Bereich.
g) hohes Niveau der Gebrauchseigenschaften (Transparenz, Nichtkorrosivität,
mechanisches Eigenschaftsprofil)
h) keine oder nur sehr geringe Formablagerungen in Spritzgussform,
i) nur geringen Schrumpf der Elastomerteile beim Spritzguss.
Es bestand daher die Aufgabe, eine auf organischen Kunststoffen und
Metallen gut selbsthaftende additionsvernetzende Siliconelastomermasse bereitzustellen,
die obige Nachteile nicht aufweist bzw. dem voranstehenden Anforderungsprofil gerecht
wird. Überraschend wurden mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
diese Anforderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch die erfindungsgemäße
selbsthaftende additionsvernetzende Zusammensetzung, deren gute selbsthaftende Eigenschaft
durch die Kombination von SiH-haltigen Vernetzern mit SiH-haltigen Oligosiloxanen
erzielt wird.
Gegenstand der Erfindung sind selbsthaftende additionsvernetzende
Siliconzusammensetzungen, enthaltend
(A) mindestens ein Diorganopolysiloxan der allgemeinen Formel (1)
R1aR2bSiO(4-a-b)/2(1),
in der
R1 Hydroxylrest oder einen monovalenten, gegebenenfalls halogensubstituierten,
gegebenenfalls O-, N-, S-, oder P-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffrest mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen, der frei von aliphatisch ungesättigten Gruppen ist,
R2 einen monovalenten, aliphatisch ungesättigten, gegebenenfalls
halogensubstituierten, gegebenenfalls O-, N-, S-, oder P-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffrest
mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen,
b Werte von 0,0003 bis 2 bedeuten,
mit der Maßgabe, dass 1,5 < (a + b) ≤ 3,0, dass pro Molekül
durchschnittlich mindestens zwei aliphatisch ungesättigte Reste
R2 enthalten sind und dass die bei 25°C bestimmte Viskosität
der Diorganopolysiloxane (A) 1 mPa·s bis 40 000 Pa·s beträgt,
(B) mindestens ein Organohydrogenpolysiloxan der allgemeinen Formel (2)
R3cR4dR5eHfSiO(4-c-d-2e-f)/2(2),
wobei
R3 einen monovalenten aliphatisch gesättigten Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R4 (a) einen gegebenenfalls halogensubstituierten monovalenten Kohlenwasserstoffrest
mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, welcher mindestens einen aromatischen C6-Ring
enthält, oder/und
(b) einen halogensubstituierten, gegebenenfalls O- oder N-Atome enthaltenden gesättigten
monovalenten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen,
R5 einen beidseitig Si-gebundenen bivalenten, gegebenenfalls halogensubstituierten,
gegebenenfalls O-, N-, S-, oder P-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffrest mit 6
bis 24 Kohlenstoffatomen, c und f positive Zahlen und
d und e Null oder eine positive Zahl
bedeuten, mit der Maßgabe, dass d und e nicht gleichzeitig Null sein dürfen
und dass die bei 25°C bestimmte Viskosität des Organohydrogenpolysiloxans
(B) 5 mPa·s bis 5 Pa·s beträgt,
(C) mindestens ein Organohydrogenoligosiloxan der allgemeinen Formel (3), (4),
(5), (6) oder (7)
(R6HSiO)n(3),(R63Si-O-(R6HSiO)m-SiR63(4),(HR62Si-O-(R6HSiO)m-SiHR62(5),(R63Si-O-(R62SiO)p(R6HSiO)o-SiR63(6),(HR62Si-O-(R62SiO)p(R6HSiO)o-SiHR62(7)
wobei
R6 einen monovalenten, gegebenenfalls halogensubstituierten, Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
n 4, 5, 6, 7, 8,
m 4, 5, 6,
o 3, 4, 5, und
p 3, 4, 5
bedeuten,
mit der Maßgabe, dass o ≥ p ist und
(D) mindestens einen Hydrosilylierungskatalysator.
Organohydrogenpolysiloxan (B) und Organohydrogenoligosiloxan (C) fungieren
als Vernetzer und zugleich völlig überraschend in synergistischer Weise
als Haftvermittler.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Siliconzusammensetzungen bestehen
darin, dass die Selbsthaftung durch einen ohnehin in additionsvernetzenden Massen
enthaltenen Bestandteil, nämlich den SiH-haltigen Vernetzer (B), in Kombination
mit der Verbindung (C), erzielt wird, wobei der SiH-Vernetzer (B) lediglich einige
Gruppen enthalten muss, welche die Verträglichkeit mit den übrigen Bestandteilen
der Masse (vor allem mit dem Diorganopolysiloxan) herabsetzen. Diese Gruppen stellen
zudem keine reaktiven funktionellen Gruppen dar, wodurch die toxikologische Unbedenklichkeit
der Masse (beispielsweise Trinkwasserzulassung; BfR/FDA-Zulassung) bewahrt bleibt,
keine Vulkanisationsstörungen auftreten, ausreichende Lagerstabilität
gegeben ist, die Transparenz des vernetzten Siliconelastomers bewahrt bleibt und
keine ausgasenden, ausschwitzenden oder extrahierbaren Bestandteile zugesetzt werden.
Die Kombination des vermindert verträglichen SiH-Vernetzers (B) mit Organohydrogenoligosiloxan
(C) macht es möglich, den Gehalt an unverträglichen Gruppen im SiH-Vernetzer
niedrig zu halten. Erst die Kombination beider Bestandteile (B) und (C) führt
zur Synergie der Selbsthaftungseffekte dieser beiden Bestandteile.
Insbesondere zeichnet sich die vorliegende Zusammensetzung dadurch
aus, dass
a) die Vernetzungsgeschwindigkeit nicht vermindert wird, bzw. teilweise sogar
erhöht wird,
b) keine nachteiligen Veränderungen der mechanischen Elastomereigenschaften
in Kauf genommen werden müssen,
c) die haftvermittelnden Bestandteile (B) und (C) zugleich als Vernetzer fungieren
(kein zusätzlicher SiH-Vernetzer erforderlich),
d) auch auf Metallen eine starke Selbsthaftung erzielt werden kann, ohne die
Entformbarkeit aus metallenen Vulkanisationsformen zu verhindern (es zeigt sich,
dass die Haftung auf Metall kurz nach der Vernetzung eine Entformung des Siliconelastomerteiles
erlaubt; wird der Siliconelastomer -Metall-Haftverbund jedoch gelagert, wächst
das Siliconelastomer innerhalb kurzer Zeit fest und dauerhaft auf die Metalloberfläche
auf),
e) die Fließfähigkeit der unvernetzten Masse kaum beeinträchtigt
wird,
f) die Transparenz nicht durch zusätzliche Haftvermittler herabgesetzt
wird,
g) keine ggf. toxische Spaltprodukte freigesetzt werden,
h) keine flüchtigen Bestandteile den Schrumpf negativ beeinflussen,
i) die erhaltenen Elastomere für Lebensmittelnahe und medizinische Anwendungen
geeignet sind.
Der haftvermittelnde Bestandteil (B) der vorliegenden Erfindung weist
zwar auch eine verminderte Verträglichkeit mit den übrigen Bestandteilen
der Masse auf, was an einer Trübung beim Einmischen erkennbar ist, doch verschwindet
diese Trübung vollständig, sobald die Masse zum Zwecke der Vernetzung
erwärmt wird; dies indiziert eine homogene Verteilung der Vernetzermoleküle
in der Masse zum Zeitpunkt der Vernetzung.
Wenn der haftvermittelnde SiH-haltige Bestandteil (B) in mindestens
12 Mol.-% der Reste Phenylgruppen enthält, bleibt hingegen diese Trübung
auch bei üblichen Vernetzungstemperaturen bestehen und indiziert eine inhomogene
Netzwerkbildung, was anhand der optischen Eigenschaften, der Vernetzungscharakteristik
und der mechanischen Eigenschaften auch belegt werden kann.
Die Komponenten (A), (B) und (C) können eine Verbindung oder
eine Mischung verschiedener Verbindungen enthalten.
Beispiele für die Reste R1 sind Alkylreste, wie Methyl-,
Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-,
tert.-Pentyl-, n-Octyl-, 2-Ethylhexyl-, 2,2,4-Trimethylpentyl-, n-Nonyl- und Octadecylrest;
Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Norbornyl-, Adamantylethyl-
oder Bornylrest; Aryl- oder Alkarylreste, wie Phenyl-, Ethylphenyl-, Tolyl-, Xylyl-,
Mesityl- oder Naphthylrest; Aralkylreste, wie Benzyl-, 2-Phenylpropyl- oder Phenylethylrest,
sowie halogenierte und mit organischen Gruppen funktionalisierte Derivate der voranstehenden
Reste, wie 3,3,3-Trifluorpropyl-, 3-Iodopropyl-, 3-Isocyanatopropyl-, Aminopropyl-,
Methacryloxymethyl- oder Cyanoethylrest. Bevorzugte Reste R1 enthalten
1 bis 10 Kohlenstoffatome sowie gegebenenfalls Halogensubstituenten. Besonders bevorzugte
Reste R1 sind Methyl-, Phenyl- und 3,3,3-Trifluorpropylrest, insbesondere
der Methylrest.
Die Reste R2 sind einer Hydrosilylierungsreaktion zugänglich.
Beispiele hierfür sind Alkenyl- und Alkinylreste, wie Vinyl-, Allyl-, Isopropenyl-,
3-Butenyl-, 2,4-Pentadienyl-, Butadienyl-5-Hexenyl-, Undecenyl-, Ethinyl-, Propinyl-
und Hexinylrest; Cycloalkenylreste, wie Cyclopentenyl-, Cyclohexenyl-, 3-Cyclohexenylethyl-,
5-Bicycloheptenyl-, Norbornenyl-, 4-Cyclooctenyl- oder Cyclooctadienylrest; Alkenylarylreste,
wie Styryl- oder Styrylethylrest, sowie halogenierte und Heteroatome enthaltende
Derivate der voranstehenden Reste, wie 2-Bromvinyl-, 3-Brom-1-propinyl-, 1-Chlor-2-methylallyl-,
2-(Chlormethyl)allyl-, Styryloxy-, Allyloxypropyl-, 1-Methoxyvinyl-, Cyclopentenyloxy-,
3-Cyclohexenyloxy-, Acryloyl-Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Methacryloyloxyrest.
Bevorzugte Reste R2 sind Vinyl-, Allyl- und 5-Hexenylrest, insbesondere
der Vinylrest.
Bei den Diorganopolysiloxanen (A) der allgemeinen Formel (1) beträgt
die bei 25°C bestimmte Viskosität vorzugsweise 100 mPa·s bis 30 000
Pa·s. Besonders bevorzugt ist der Viskositätsbereich von 1 bis 30 000
Pa·s. Je nach Art der additionsvernetzenden Masse, werden unterschiedliche
Viskositätsbereiche besonders bevorzugt. Für die als RTV-2 (kaltvulkanisierende
Siliconkautschuke) bekannten Massen werden Viskositäten von 100 bis 10 000
mPa·s besonders bevorzugt, für LSR (Flüssigsilikonkautschuke) von
1 bis 100 Pa·s, für HTV (heißvulkanisierende Silikonkautschuke) von
2 000 bis 40 000 Pa·s.
Beispiele für R3 sind Alkylreste, wie Methyl-, Ethyl-,
Propyl-, Isopropyl-, tert.-Butyl-, n-Octyl-, 2-Ethylhexyl- und Octadecylrest, sowie
Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Norbornyl- oder Bornylrest. Bevorzugte
Reste R3 sind Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen Besonders
bevorzugter Rest R3 ist der Methylrest.
Beispiele für R4 sind der Phenyl-, Tolyl-, Xylyl-,
Biphenylyl-, Anthryl-, Indenyl-, Phenanthryl-, Naphthyl-, Benzyl-, Phenylethyl-
oder Phenylpropylrest, sowie halogenierte und mit organischen Gruppen funktionalisierte
Derivate der voranstehenden Reste, wie o-, m-, p-Chlorphenyl-, Pentafluorphenyl-,
Bromtolyl-, Trifluortolyl-, Phenoxy-, Benzyloxy-, Benzyloxyethyl-, Benzoyl-, Benzoyloxy-,
p-tert.-Butylphenoxypropyl-, 4-Nitrophenyl-, Chinolinyl- oder Pentafluorbenzoyloxyrest.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R4 (b) mit 2
bis 20 Kohlenstoffatomen, wie 3-Chlorpropyl-, 3-Brompropyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl-,
2-Fluorethyl-, 1,1-Dihydroperfluordodecyl- oder der 2-Cyanoethylrest. Bevorzugte
Reste R4 sind der Phenylrest und der 3,3,3-Trifluorpropylrest.
Besonders bevorzugter Rest R4 ist der Phenylrest.
Bevorzugte Reste R5, entsprechen der allgemeinen Formel
(6)
-(O)s-(R7)t-(O)u-(X)w-(O)u-(R7)t-(O)s-,(6),wobei
s, t, u und w unabhängig voneinander die Werte 0, 1 oder 2,
R7 gleich oder verschieden sein können und einen bivalenten, gegebenenfalls
halogensubstituierten, gegebenenfalls O-, N-, S- oder P-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffrest,
der frei ist von aliphatisch ungesättigten Gruppen und 1 bis 10 Kohlenstoffatome
enthält, wie -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-,
-CF2-, -CH2-CF2-, -CH2-CH(CH3)-,
-C(CH3)2-, -CH2-C(CH3)2-,
-C(CH3)2-CH2-, -CH2-CH2-O-
oder -CF2-CF2-O-,
-(X)- einen bivalenten Rest, welcher ausgewählt wird aus
-Ph-, -Ph-O-Ph-, -Ph-S-Ph-, -Ph-SO2-Ph-, -Ph-C(CH3)2-Ph-,
-Ph-C(CF3)2-Ph-, -Ph-C(O)-Ph-, Cyclohexylen oder Norbornylen,
wobei -Ph- eine Phenylengruppe bezeichnet, bedeuten.
Besonders bevorzugter Rest R5 ist der Phenylenrest.
Das Organohydrogenpolysiloxan (B) enthält pro Molekül mindestens
2 SiH-Gruppen, vorzugsweise mindestens 5. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
enthält 5 bis 18 SiH-Gruppen pro Molekül. Die bei 25°C gemessene
Viskosität des Bestandteils (B) beträgt vorzugsweise 5 mPa·s bis
1 Pa·s.
Aufgrund der Labilität der SiH-Gruppe kann der Bestandteil (B)
herstellungsbedingt einen geringen Gehalt, typischerweise < 100 Gew.-ppm, Si-gebundener
OH-Gruppen aufweisen.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R6 sind Alkylreste,
wie Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-iso-Pentyl-,
neo-Pentyl-, tert.-Pentyl-, n-Octyl-, 2-Ethylhexyl-, 2,2,4-Trimethylpentyl- und
n-Nonylrest. Arylreste, wie Phenyl-, Ethylphenyl-, Tolyl-, Xylyl-, Mesityl- oder
Naphthylrest; Aralkylreste, wie Benzyl-, Phenylethyl- oder Phenylpropylrest; sowie
halogensubstituierte oder Heteroatome enthaltende Derivate der voranstehenden Reste,
wie 3-Chlorpropyl-, 3-Brompropyl-, (p-Chlormethyl)phenyl-, (p-Chlormethyl)phenethyl-,
Hydroxymethyl-, Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl-, Hydroxybutyl, 3,3,3-Trifluorpropyl-,
Acetyl-, Acetoxymethyl-, Acetoxyethyl-, Acetoxypropyl-, 3-Phenoxypropyl-Benzoyloxypropylrest.
Bevorzugte Reste R6 sind Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Octyl-, Phenyl-
und 3,3,3-Trifluorpropylrest. Besonders bevorzugte Reste R6 sind Methyl-,
und Phenylrest, wobei hiervon die Methylgruppe der besonders bevorzugte Rest ist.
Beim Organohydrogenoligosiloxan (C) handelt es sich bevorzugt um Verbindungen
der Formeln (3) und (5) und besonders bevorzugt um Verbindungen der Formel (3).
Für Verbindung der Formel (3) sind Werte für n von 4 bis 6 bevorzugt und
besonders bevorzugt ist 5 und 6, da damit die Formklebrigkeit niedriger ist, als
mit n gleich 4 und die Haftung zugleich optimiert wird. Bei n größer 8
wird die Haftung wiederum wesentlich verschlechtert und der synergetische Effekt
von (B) und (C) bzgl. Haftung kann nicht mehr beobachtet werden.
Auf 100 Gew.-Teile Diorganopoylsiloxan (A) werden 0,1 bis 30 Gew.-Teile,
vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-Teile insbesondere 1 bis 5 Gew.-Teile Organohydrogenpolysiloxan
(B) eingesetzt. Vom Organohydrogenoligosiloxan (C) werden üblicherweise von
0,02 bis 9 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,1 bis 3 Gew.-Teile und insbesondere 0,1 bis
1,0 Gew.-Teile verwendet. Liegt der Gehalt an Organohydrogenoligosiloxan (C) unter
den 0,02 Gew.-Teile, so wird der synergistische Effekt nicht beobachtet. Der volle
Effekt wird ab einem Gehalt an 0,1 Gew.-Teile beobachtet. Bei Gehalten über
9 Gew.-Teile wird der synergistische Effekt, abhängig vom Verhältnis von
(B) und (C), wieder wesentlich schwächer. Zudem ist es dann kaum mehr möglich
Siliconelastomere mit höheren Shore A-Härten (über 45) zu erhalten.
Außerdem nimmt mit zunehmendem Gehalt an Organohydrogenoligosiloxan (C) die
Formklebrigkeit, die sich negativ auf die Verarbeitung auswirkt, zu.
Das Verhältnis der Gesamtmenge an Si-H-Gruppen zur Gesamtmenge
der Si-Vinylgruppen kann in Bereichen von 0,5 bis 15 variieren, wobei 1,0 bis 7
bevorzugt ist und 1,2 bis 4,5 besonders bevorzugt ist.
Hydrosilylierungskatalysator (D) dient als Katalysator für die
als Hydrosilylierung bezeichnete Additionsreaktion zwischen den aliphatisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffresten R2 der Diorganopolysiloxane (A) und den siliciumgebundenen
Wasserstoffatomen der Organohydrogenpolysiloxane (B) und der Organohydrogenoligosiloxane
(C). In der Literatur sind zahlreiche geeignete Hydrosilylierungskatalysatoren beschrieben.
Prinzipiell können alle dem Stand der Technik entsprechenden und in additionsvernetzenden
Siliconkautschukmassen eingesetzten Hydrosilylierungskatalysatoren verwendet werden.
Als Hydrosilylierungskatalysator (D) können Metalle und deren
Verbindungen, wie Platin, Rhodium, Palladium, Ruthenium und Iridium, vorzugsweise
Platin und Rhodium, eingesetzt werden. Die Metalle können gegebenenfalls auf
feinteiligen Trägermaterialien, wie Aktivkohle, Metalloxiden, wie Aluminiumoxid
oder Siliciumdioxid, fixiert sein. Vorzugsweise werden Platin und Platinverbindungen
verwendet. Besonders bevorzugt werden solche Platinverbindungen, die in Polyorganosiloxanen
löslich sind. Als lösliche Platinverbindungen können
beispielsweise die Platin-Olefin-Komplexe der Formeln (PtCl2·Olefin)2
und H(PtCl3·Olefin) verwendet werden, wobei bevorzugt Alkene mit
2 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Ethylen, Propylen, Isomere des Butens und Octens,
oder Cycloalkane mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, wie Cyclopenten, Cyclohexen und
Cyclohepten, eingesetzt werden. Weitere lösliche Platin-Katalysatoren sind
der Platin-Cyclopropan-Komplex der Formel (PtCl2C3H6)2,
die Umsetzungsprodukte von Hexachloroplatinsäure mit Alkoholen, Ethern und
Aldehyden bzw. Mischungen derselben oder das Umsetzungsprodukt von Hexachloroplatinsäure
mit Methylvinylcyclotetrasiloxan in Gegenwart von Natriumbicarbonat in ethanolischer
Lösung. Auch Platin-Katalysatoren mit Phosphor-, Schwefel- und Aminliganden
können verwendet werden, z.B. (Ph3P)2PtCl2.
Besonders bevorzugt sind Komplexe des Platins mit Vinylsiloxane, wie sym-Divinyltetramethyldisiloxan.
Die Menge des eingesetzte Hydrosilylierungskatalysators (D) richtet
sich nach der gewünschten Vernetzungsgeschwindigkeit sowie ökonomischen
Gesichtpunkten. Üblicherweise werden pro 100 Gew.-Teile Diorganopolysiloxane
(A) 1 × 10–5 bis 5 × 10–2 Gew.-Teile,
vorzugsweise 1 × 10–4 bis 1 × 10–2
und insbesondere 5 × 10–4 bis 5 × 10–3
Gew.-Teile Platin-Katalysatoren, berechnet als Platin-Metall eingesetzt.
Die selbsthaftenden additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen
können gegebenenfalls weitere Bestandteile (E), enthalten ausgewählt aus
der Gruppe enthaltend Inhibitoren, Stabilisatoren, Katalysatoren, Füllstoffe,
wie verstärken e und nicht verstärkende Füllstoffe, Weichmacher,
Haftvermittler, lösliche Farbstoffe, anorganische und organische Pigmente,
Lösungsmittel, Fungicide, Duftstoffe, Dispergierhilfsmittel, rheologische Additive,
Korrosionsinhibitoren, Oxidationsinhibitoren, Lichtschutzmittel Hitzestabilisatoren,
flammabweisend machende Mittel und Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften.
Um eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit des vernetzten Siliconkautschuks
zu erzielen, ist es bevorzugt, aktiv verstärkende Füllstoffe als Bestandteil
(F) in die additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen einzuarbeiten. Als aktiv
verstärkende Füllstoffe (F) werden vor allem gefällte und pyrogene
Kieselsäuren, sowie Gemische derselben verwendet. Die spezifische Oberfläche
dieser aktiv verstärkenden Füllstoffe sollte mindestens 50 m2/g
betragen oder vorzugsweise im Bereich von 150 bis 400 m2/g gemäß
der Bestimmung nach der BET-Methode liegen. Derartige aktiv verstärkende Füllstoffe
sind auf dem Gebiet der Siliconkautschuke sehr gut bekannte Materialien.
Die Compoundierung der selbsthaftenden additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen
erfolgt durch Mischen der oben aufgeführten Komponenten in beliebiger Reihenfolge.
Die Vernetzung der selbsthaftenden additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen
zu Siliconelastomeren und Verbundmaterialien erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen,
vorzugsweise bei 40 bis 250°C, bevorzugt bei mindestens 50°C, insbesondere
bei mindestens 80°C, bevorzugt bei höchstens 200°C, insbesondere
bei höchstens 180°C.
Gegenstand der Erfindung sind auch die additionsvernetzten Siliconelastomere
und Verbundmaterialien.
Beim Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterialien wird die Siliconzusammensetzung
auf das Substrat aufgebracht und anschließend vorzugsweise durch Erwärmen
auf 40 bis 250°C zu einem Verbundmaterial vernetzt.
Die selbsthaftenden additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen
können insbesondere überall dort mit Vorteil eingesetzt werden, wo eine
gute Haftfestigkeit zwischen dem additionsvernetzten Siliconelastomer und einem
Substrat, vorzugsweise bestehend aus organischen Kunststoffen, Metallen oder Gläsern,
erwünscht wird. Das Substrat kann als Formteil, Folie oder Beschichtung vorliegen.
Die selbsthaftenden additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen eignen sich zur
Herstellung von Verbundmaterial durch Beschichten, Verkleben, Vergießen und
zur Herstellung von Formartikeln. Insbesondere eignen sich die selbsthaftenden additionsvernetzenden
Siliconzusammensetzungen zum Verguss und zum Verkleben elektrischer und elektronischer
Teile sowie zur Herstellung von Verbundformteilen. Unter Verbundformteilen wird
hier ein einheitlicher Formartikel aus einem Verbundmaterial verstanden, der aus
einem aus den Siliconzusammensetzungen hergestelltem Siliconelastomerteil und mindestens
einem Substrat so zusammengesetzt ist, dass zwischen beiden Teilen eine feste, dauerhafte
Verbindung besteht. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung eines solchen Verbundformteiles,
indem ein organischer Kunststoff zu einem Formartikel verarbeitet wird und anschließend
die Siliconzusammensetzungen mit diesem Formteil in Verbindung gebracht und vernetzt
werden, was beispielsweise im Spritzgussverfahren, mittels Extrusion oder im sog.
press-moulding-Verfahren erfolgen kann. Verbundmaterialien und insbesondere Verbundformteile
können in vielfältigsten Anwendungsbereichen zum Einsatz
kommen, beispielsweise in der Elektronik-Haushaltgeräte-, Gebrauchsgüter-,
Bau- und Automobilindustrie, in der Medizintechnik, der Sport- und Freizeitartikelherstellung.
Beispiele
In den nachfolgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben,
alle Drücke 0,10 MPa (absolut);
alle Temperaturen 23°C.
Substrate
Die Haftung der erfindungsgemäßen sowie nicht erfindungsgemäßen
additionsvernetzten Siliconelastomere wurde auf folgenden Substraten getestet:
a) PBT (Polybutylenterephthalat): Ultradur® B4300G6 der Firma
BASF AG, Ludwigshafen, Deutschland; 30% Glasfaserverstärkt (GF)
b) PBT: Pocan® B3235 der Firma Bayer AG, Leverkusen, Deutschland;
30% (GF)
c) Polyamid 6: Durethan® BKV 30 der Firma Bayer AG, Leverkusen,
Deutschland; 30% (GF)
d) Aluminium (Industriequalität; nicht grundiert)
e) Stahl: VA-Stahl (Industriequalität)
Charakterisierung der Haftung
In eine Edelstahlpressform wird ein Substratstreifen der Abmessungen
60 × 25 × 2 mm eingelegt und die Form mit der zu testenden additionsvernetzenden
Siliconelastomermasse gefüllt. Um zu verhindern, dass sich das Siliconelastomer
bei den Zugversuchen zu stark dehnt wird ein Textilband in das Siliconelastomer
einvernetzt. Die Pressvulkanisation erfolgt während 3 min bei einer Temperatur
von 170°C und einer Druckkraft von 30 to. Nach Entnahme des Laminates und Lagerung
von mindestens 16 Stunden bei Raumtemperatur wird der starre Substratkörper
fest eingespannt und die maximale Trennkraft bestimmt, die notwendig ist, den anhaftenden
Siliconelastomerstreifen im Schälversuch abzulösen. Die Bestimmung der
Trennkraft (TK) erfolgt in ähnlich DIN ISO 813 und wird in N/mm angegeben.
Je Beispiel werden 4 Laminate gemessen, die Trennkraft als Mittelwert bestimmt und
der Anteil an kohäsivem Versagen in Prozent ermittelt. Kohäsives Versagen
(KV) von 0% bedeutet, dass das Siliconelastomer vollständig und rückstandsfrei
von der Substartoberfläche abgelöst wurde. Kohäsives Versagen von
100 bedeutet, dass die Delaminierung ausschließlich durch Rißwachstum
innerhalb des Siliconelastomers erfolgte.
Beispiel 1 (erfindungsgemäß)Grundmasse 1 (GM):
In einem Laborkneter wurden 156 g eines vinyldimethylsiloxy-terminierten
Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 20 000 mPa·s (25°C)
vorgelegt, auf 150°C aufgeheizt und mit 116 g einer hydrophoben pyrogenen Kieselsäure
mit einer spezifischen Oberfläche von 300 m2/g und einem Kohlenstoffgehalt
von 4,2 Gew.-% versetzt. Diese hochviskose Masse wurde anschließend mit 141
g des oben genannten Polydimethylsiloxanes verdünnt. Durch kneten unter Vakuum
(10 mbar) bei 150°C wurden innerhalb einer Stunde flüchtige Bestandteile
entfernt.
Herstellung der A-Komponente:
100 g Grundmasse 1 werden mit 1,0 g eines dimethylvinylsiloxyendgestoppten
Polydimethylsiloxan mit Methylvinylsiloxygruppen mit einem Vinylgehalt von 2,5 mmol/g
und einer Viskosität von 350 mm2/s und 0,2 g einer Katalysatorlösung
mit einem Pt-Gehalt von 1 Gew.-%, welche einen Platin-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex
in Siliconpolymer enthält, vermischt.
Herstellung der B-Komponente:
79,5 g Grundmasse 1 werden mit 0,1 g 1-Ethinyl-1-cyclohexanol, 15
g eines vinyldimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität
von 20 000 mPa·s (25°C), 4,8 g eines Mischpolymerisats aus Dimethylsiloxy-,
Methylhydrogensiloxy-, Phenylsiloxy- und Trimethylsiloxy-Einheiten mit einer Viskosität
von 65 mm2/s und einem Si-H-Gehalt von 0,9% und 0,5 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
vermischt.
Beispiel 2 (nicht erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B statt 0,5 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
0,5 g 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan verwendet wurde.
Beispiel 3 (nicht erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B anstatt 0,5 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
0,5 g eines Mischpolymerisats aus Methylhydrogensiloxa- und Trimethylsiloxy-Einheiten
mit einem mittleren Gehalt von 30 MethylSiH-O-Gruppen und einem mittleren Si-H-Gehalt
von 15 mmol/g (entspricht einem Si-H-Gehalt von ca. 1,5 Gew.-%).
Beispiel 4 (nicht erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B anstatt 0,5 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
insgesamt 5,8 des – in Beispiel 1 genannten – Mischpolymerisats verwendet
wurde.
Beispiel 5 (erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B statt 0,5 g insgesamt 1,0 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
verwendet wurden.
Beispiel 6 (erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B statt 0,5 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
1,0 g eines Trimethhylsiloxy-endgestoppertes Si-H-Siloxan mit im Durchschnitt 5
Si-H-Gruppen verwendet wurde.
Beispiel 7 (erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B statt 4,8 g des Mischpolymerisats aus
Dimethylsiloxy-, Methylhydrogensiloxy-, Phenylsiloxy- und Trimethylsiloxy-Endgruppen
5,2 g eines Mischpolymerisat aus Dimethylsiloxy-, Methylhydrogensiloxy-, Methylphenylsiloxy-
und Trimethylsiloxy-Endgruppen mit einer Viskosität von 34 mm2/s
und einem Si-H-Gehalt von 0,79 Gew.-% verwendet wurden.
Beispiel 8 (erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B statt von 4,8 g Mischpolymerisat 5,2 g
eines anderes Mischpolymerisats aus Methylhydrogensiloxy-, Diphenylsiloxy- und Trimethylsiloxy-Endgruppen
mit einer Viskosität von 69 mm2/s und einem Si-H-Gehalt von 0,8
Gew.-% verwendet wurden.
Beispiel 9 (erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B anstatt von 4,8 g Mischpolymerisat 5,0
g eines Mischpolymerisat aus Methylhydrogensiloxy-, -OSi(Me)2-C6H4-Si(Me)2O- und
Trimethylsiloxy-Endgruppen mit einer Viskosität von 73 mm2/s und
einem Si-H-Gehalt von 0,82 Gew.-% verwendet wurden.
Beispiel 10 (erfindungsgemäß)
Die Herstellung von GM 1, Komponente A und B erfolgt analog Beispiel
1, mit der Ausnahme, dass in Komponente B statt 0,5 g Tetramethylcyclotetrasiloxan
0,5 g eines Hydrogendimethhylsiloxy-endgestoppertes Si-H-Siloxan mit im Durchschnitt
6 Si-H-Gruppen und einem Si-H-Gehalt von 1,6 Gew.-% verwendet wurde.
Für die Haftversuche wurden jeweils Komponente A und B im Verhältnis
1:1 vermischt und wie oben beschrieben auf dem jeweiligen Substrat vernetzt. Die
Ergebnisse der Beispiele (Bsp) 1 bis 10 für die Trennkraftmessungen
(TK) in [N/mm], und das kohäsive Versagen (KV) in [%], auf den verschiedenen
Substraten (Sub) a) bis e) sind in Tabelle 1 und 2 angegeben.
Tabelle 1Tabelle 2
* erfindungsgemäß
– nicht bestimmt
Die in Tabelle 1 und 2 angegebenen Werte belegen die hohe Haftfestigkeit
von Laminaten, bestehend aus dem erfindungsgemäßen additionsvernetzten
Siliconelastomer (Beispiel 1) und organischen Kunststoffen bzw. Metallen, für
den Fall der Preßvulkanisation. Mit den erfindungsgemäßen Siliconkautschukmischungen
konnten auf allen untersuchten Substraten hohe Haftwerte ohne Ausfallerscheinungen
erzielt werden. Auch in der Gesamtsumme der Einzelhaftungen (TK) in [N/mm] schneidet
die erfindungsgemäße Siliconkautschukmischung mit Abstand am besten ab.
Wie anhand des Beispiels 2 zu ersehen ist, führt das alleinige
Vorhandensein des Bestandteils (B) in Kombination mit einem Haftvermittler (z.B.
Glycidyloxypropyltrimethoxysilan) zwar zu insgesamt guten Haftwerten. Diese sind
allerdings wesentlich niedriger als die der erfindungsgemäßen Siliconkautschukmischung. Zudem
ist die Haftung auf Pocan b) äußerst mäßig. Die Kombination
des Bestandteils (B) mit einem sehr Si-H-reichen langkettigen Vernetzer, wie aus
Beispiel 3 ersichtlich, führt nur zu äußerst mäßigen Haftwerten.
Wie anhand des Beispiels 4 zu ersehen ist, führt auch das alleinige Vorhandensein
des Bestandteils (B) nicht zu einer hohen Haftfestigkeit, sondern nur in Verbindung
mit einem erfindungsgemäßen Bestandteil (C). Dies ist Beleg einer Synergie
der haftungsvermittelnden Bestandteile (B) und (C) der erfindungsgemäßen
Siliconkautschukmassen.
Um die Stabilität des Haftverbundes zu untersuchen wurden jeweils
4 Verbundproben bei RT bei 80% Luftfeuchtigkeit für vier Wochen gelagert und
anschließend den Haftuntersuchungen, wie oben beschrieben unterzogen. Die Ergebnisse
sind aus Tabelle 3 ersichtlich.
Tabelle 3
* erfindungsgemäß
Wie aus Beispiel 1 hervorgeht ändern sich die Haftwerte nach
Lagerung des Verbunds kaum. Im Gegensatz dazu nimmt bei den nicht erfindungsgemäßen
Massen die Haftung auf einigen Substraten stark ab.
Der Einfluss der Stabilität der jeweiligen A- und B-Komponenten
wurden untersucht, indem diese nach dem Herstellen vier Wochen bei RT gelagert wurden
und dann erst wurden Haftverbunde nach oben beschriebenen Verfahren hergestellt
und hinsichtlich Haftung untersucht. Diese Ergebnisse sind aus Tabelle 4 ersichtlich.
Tabelle 4
* erfindungsgemäß
Wie aus Beispiel 1 hervorgeht ändern sich die Haftwerte auch
nach Lagerung der unvernetzten A- und B-Komponenten kaum. Im Gegensatz dazu nimmt
bei den nicht erfindungsgemäßen Massen die Haftung auf einigen Substraten
stark ab.
In Tabelle 5 ist die Viskosität in [Pa·s] der B-Komponenten
der Beispiele 1 bis 4, gemessen am Rheometer bei einer Scherrate von D = 0,98 abgebildet.
Es wurde sowohl die Viskosität sofort nach der Herstellung der Mischung als
auch nach zwei Wochen Lagerung der Komponenten bei Raumtemperatur gemessen.
Tabelle 5
*erfindungsgemäß
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, weißt die erfindungsgemäße
Siliconkautschukmischung aus Beispiel 1 die niedrigste Viskosität und den niedrigsten
Viskositätsanstieg nach Lagerung auf.
In Tabelle 6 sind die mechanischen Eigenschaften der Beispiele 1 bis
4 wiedergegeben.
Tabelle 6
* erfindungsgemäß
Wie aus Tabelle 6 hervorgeht sind die mechanischen Eigenschaften der
erfindungsgemäßen Siliconkautschukmischung sehr gut und ausgewogen. Insbesondere
weist die Masse eine hohe Reißdehnung und hohe Reißfestigkeit bei hohem
Weiterreißwiderstand auf.
Anspruch[de]
Selbsthaftende additionsvernetzende
Siliconzusammensetzungen, enthaltend
(A) mindestens ein Diorganopolysiloxan der allgemeinen Formel (1)
R1aR2bSiO(4-a-b)/2(1),
in der
R1 Hydroxylrest oder einen monovalenten, gegebenenfalls halogensubstituierten,
gegebenenfalls O-, N-, S-, oder P-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffrest mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen, der frei von aliphatisch ungesättigten Gruppen ist,
R2 einen monovalenten, aliphatisch ungesättigten, gegebenenfalls
halogensubstituierten, gegebenenfalls O-, N-, S-, oder P-Atome
enthaltenden Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen,
b Werte von 0,0003 bis 2
bedeuten,
mit der Maßgabe, dass 1,5 < (a + b) ≤ 3,0, dass pro Molekül
durchschnittlich mindestens zwei aliphatisch ungesättigte Reste R2
enthalten sind und dass die bei 25°C bestimmte Viskosität der Diorganopolysiloxane
(A) 1 mPa·s bis 40 000 Pa·s beträgt,
(B) mindestens ein Organohydrogenpolysiloxan der allgemeinen Formel (2)
R3cR4dR5eHfSiO(4-c-d-2e-f)/2(2),
wobei
R3 einen monovalenten aliphatisch gesättigten Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R4 (a) einen gegebenenfalls halogensubstituierten monovalenten Kohlenwasserstoffrest
mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, welcher mindestens einen aromatischen C6-Ring
enthält, oder/und
(b) einen halogensubstituierten, gegebenenfalls O- oder N-Atome enthaltenden gesättigten
monovalenten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen,
R5 einen beidseitig Si-gebundenen bivalenten, gegebenenfalls halogensubstituierten,
gegebenenfalls O-, N-, S-, oder P-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffrest mit 6
bis 24 Kohlenstoffatomen,
c und f positive Zahlen und
d und e Null oder eine positive Zahl
bedeuten, mit der Maßgabe, dass d und e nicht gleichzeitig Null sein dürfen
und dass die bei 25°C bestimmte Viskosität des Organohydrogenpolysiloxans
(B) 5 mPa·s bis 5 Pa·s beträgt,
(C) mindestens ein Organohydrogenoligosiloxan der allgemeinen Formel (3), (4), (5),
(6) oder (7)
(R6HSiO)n(3),(R63Si-O-(R6HSiO)m-SiR63(4),(HR62Si-O-(R6HSiO)m-SiHR62(5),(R63Si-O-(R62SiO)p(R6HSiO)o-SiR63(6),(HR62Si-O-(R62SiO)p(R6HSiO)o-SiHR62(7)
wobei
R6 einen monovalenten, gegebenenfalls halogensubstituierten, Kohlenwasserstoffrest
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
n 4, 5, 6, 7, 8,
m 4, 5, 6,
o 3, 4, 5, und
p 3, 4, 5
bedeuten,
mit der Maßgabe, dass o ≥ p ist und
(D) mindestens einen Hydrosilylierungskatalysator.Siliconzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass weitere Bestandteile (E) enthält, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend
Inhibitoren, Stabilisatoren, Katalysatoren, Füllstoffe, wie verstärkende
und nicht verstärkende Füllstoffe, Weichmacher, Haftvermittler, lösliche
Farbstoffe, anorganische und organische Pigmente, Lösungsmittel, Fungizide,
Duftstoffe, Dispergierhilfsmittel, rheologische Additive, Korrosionsinhibitoren,
Oxidationsinhibitoren, Lichtschutzmittel Hitzestabilisatoren, flammabweisend machende
Mittel und Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften.Verfahren zur Herstellung von addititonsvernetzten Siliconelastomeren
und Verbundmaterialien bei dem die Siliconzusammensetzung gemäß Anspruch
1 und 2 auf 40 bis 250°C erhitzt wird.Additionsvernetzte Siliconelastomere und Verbundmaterialien erhältlich
nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3.Verwendung der additionsvernetzenden Siliconzusammensetzung zur Herstellung
von Verbundmaterial, Formartikeln, zum Verguss und zum Verkleben elektrischer und
elektronischer Teile sowie zur Herstellung von Verbundformteilen.