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DE2262909A1 - Neue organosilane - Google Patents

Neue organosilane

Info

Publication number
DE2262909A1
DE2262909A1 DE2262909A DE2262909A DE2262909A1 DE 2262909 A1 DE2262909 A1 DE 2262909A1 DE 2262909 A DE2262909 A DE 2262909A DE 2262909 A DE2262909 A DE 2262909A DE 2262909 A1 DE2262909 A1 DE 2262909A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
groups
carbon atoms
glass fibers
organosilanes
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2262909A
Other languages
English (en)
Inventor
Eugen Dr Meyer-Simon
Wolfgang Dr Schenk
Franz Dr Schmidt
Friedrichm Dr Thurn
Werner Will
Rolf Dr Wurmb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
BASF SE
Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE, Degussa GmbH filed Critical BASF SE
Priority to DE2262909A priority Critical patent/DE2262909A1/de
Priority to US426028A priority patent/US3887602A/en
Priority to FR7345807A priority patent/FR2211497B1/fr
Publication of DE2262909A1 publication Critical patent/DE2262909A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C08J5/08Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials glass fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/24Coatings containing organic materials
    • C03C25/40Organo-silicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/22Emulsion polymerisation
    • C08F2/24Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • C08F2/30Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents non-ionic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2/00Addition polymers of aldehydes or cyclic oligomers thereof or of ketones; Addition copolymers thereof with less than 50 molar percent of other substances
    • C08G2/30Chemical modification by after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Organosilane mit polymeren Batisteinen als Bindeglied zwischen zwei an den Enden des Moleküls befindlichen Silangruppen. Sie finden bevorzugt Verwendung zur Verbesserung der Eigenschaften von Erzeugnissen aus thermoplastisch zu verarbeitenden Kunststoffen auf Basis von Formaldehyd oder Trioxan und festen anorganischen Werkstoffen.
Es ist bekannt, bifunktionell wirkende Organosilane als Haftvermittler, d.h. zur Verbesserung der Haftfähigkeit von organischen Polymeren an festen anorganischen Substraten, zu verwenden· Ein Teil des Organosilanmoleküls ist stets eine hydrolisierbare Silylgruppe, von der angenommen wird, dass sie und bzw« oder deren-Hydrolyseprodukte sich mit dem festen anorganischen Substrat verbinden. Als Kupplungsmechanismus zwischen siliziumfunktionellem Teil des Haftverraittlermoleküls und Substrat wird angenommen, dass die sich bei der Hydrolyse bildenden Silanolgruppen, mit Oberflächensilanolgruppen von beispielsweise Glasfasern oder.anderen silikatischen Werkstoffen unter Siloxanbrückenbildung kondensieren. Im Falle von Metallen und anderen nicht silikatischen Substraten ist eine Umsetzung der Silanolgruppen mit Metalloxidgruppen oder mit einer monomolekularen Wasserschicht auf der Oberfläche des Substrats möglich.
Die zweite Funktion eines Organosilan-Haftvermittlers wird normalerweise durch eine reaktive organofunktionelle Gruppe, welche mit dem Siliziuraatom durch eine stabile Bindung, wie etwa eine Silizium-Kohlenstoff-Bindung verknüpft ist, ausgeübt. Die organofunktionelle Gruppe des Haftvermittiermoleküls soll in der Lage sein, vorzugsweise mit funktionellen Gruppen des Polymeren,
. /2
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ζ. B. eines Polyacetals, eine chemische Bindung einzugehen. Polyacetale sind Werkstoffe, die sich durch gute mechanische Eigenschaften auszeichnen. Trotzdem besteht schon seit langem, der Wunsch, die Eigenschaften dieser Werkstoffe und namentlich die Steifigkeit und Zugfestigkeit weiter zu verbessern. Man hat hierzu bereits Glasfasern verwendet, die mit HaftVermittlern auf Basis von Organosilanen der allgemeinen Formel
(R1O)3 Si — R" ,
in der R· niederes Alkyl und R" Vinyl-, Methacryloxypropyl-, Aminopropyl- oder Glycidoxypropylgruppen bedeuten, ausgerüstet waren. Diese Haftvermittler, die ursprünglich für die Glasfaserverstärkung von härtbaren Polymeren, wie ungesättigte Polyester und Epoxidharze entwickelt worden sind, brachten jedoch bei PoIyacetalen nur bescheidene Effekte. So sind die Zugfestigkeiten der glasfaserverstärkten Polyacetale bei Verwendung der bekannten OrganosilanhaftVermittler gegenüber den Zugfestigkeiten von glasfaserverstärkten Polyacetalen ohne Verwendung dieser Haftvermittler nur um etwa 30 bis kO $> erhöht, während zum Vergleich bei glasfaserverstärkten ungesättigten Polyestern unter Verwendung von Organosilanhaftvermittlern Verbesserungen der Zugfestigkeiten von 200 bis 250 $ erreicht werden können. Demnach eignen sich die genannten konventionellen Haftvermittler mit organofunktioneilen Gruppen im Molekül nicht oder nur sehr schlecht für glasfaserverstärktes Polyacetal.
Es wurde auch bereits versucht, die Wirkungsweise der herkömmlichen Haftvermittler zu verbessern. So wird in der USA-Patentschrift 3 455 867 ein Verfahren beschrieben, bei dem durch Vernetzung mit Isocyanaten die Haftfestigkeit zwischen einem Polyoxymethylen und Glasfasern verbessert werden soll. Weiterhin ist aus der britischen Patentschrift 1 178 "}hk ein Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Polyoxymethylenen bekannt, bei welchem die Copolymerisation von Trioxan und kleinen Mengen eines cyclischen Äthers oder Acetals in Gegenwart von Glasfasern, die mit einem Epoxidgruppen enthaltenden Silan oder Siloxan ausgerüstet sind, vorgenommen worden ist.
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Die erfindungsgemässen Organosilane sind Verbindungen der allgemeinen Formel
(i) XoSi-H—LoHr (OCH2) J O-R-SiX, ,
worin bedeuten
X gleich oder verschieden: Halogen, Hydrocarbonoxygruppen mit
1 bis 7 Kohlenstoffatomen, Acyloxygruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen oder Hydroxylgruppen,
H gleich oder verschieden: geradkettige oder verzweigte, zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, die mit dem Siliziumatom über eine Silizium-Kohlenstoff-Bindung verknüpft und gegebenenfalls ein- oder mehrmals durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sind,
R1 einen Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls eine oder zwei Sauerstoffbrückeri aufweist *
η eine Zahl von 1 bis 5» vorzugsweise 1, und m eine Zahl von etwa 10 bis 200.
Die sechs Liganden X an den beiden Siliziumatoinen der Verbindungen gemäss Formel I können gleiche oder verschiedene sein. Das
bedeutet auch, dass die drei Liganden an einem Siliziumatom verschieden sein können, z.B. eine oder zwei Älkoxygruppen in Kombination mit zwei oder einer Hydroxylgruppe; eine oder zwei Acyloxygruppen in Kombination mit zwei oder einer Hydroxylgruppe; eine
oder zwei Halogenatome in Kombination mit zwei oder einer Hydroxylgruppe bzw. mit zwei oder einer Alkoxygruppe u.s.f.; im Extremfall können sogar die drei der genannten Liganden X an einem Siliziumatom verschieden sein; in allen diesen beispielhaften
Varianten sind selbstverständlich auch "symmetrische" Liganden
am anderen Siliziumatom denkbar; oder auch bezüglich beider
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Siliziuinatotne im Molekül ist eine gemischte, d.h. statistische Verteilung der sechs Liganden möglich. Bis zu maximal zwei Liganden je Siliziumatoin können auch durch weitere bisher nicht genannte organische Gruppen wie beispielsweise niedere Alkylgruppen oder Phenylreste ersetzt sein. Bevorzugt werden die Hydrocarbonoxygruppen und davon wiederum die Alkoxygruppen, insbesondere Methoxy- und Äthoxy-, also niedere Alkoxygruppen sowie Hydroxylgruppen, wiederum gleich oder verschieden. Mindestens ein Ligand X je Siliziumatom muss eine Hydroxylgruppe oder ein hydrolysierbarer Rest sein, vorzugsweise aber alle drei·
Unter hydrolysierbaren Resten sind allgemein solche Reste zu verstehen, die durch Einwirkung von Wasser bei Raumtemperatur vorn Siliziumatom abgetrennt werden können.
Bei den erfindungsgemässen Haftvermittlern handelt es sich um siliziumhaltige Derivate von Polyformalen, die keine Gruppen besitzen, die als organofunktionelle Gruppen bezeichnet werden, weil sie in der Lage Bind mit funktioneilen Gruppen des Polymeren unter chemischer Brückenbildung zu reagieren. Trotzdem wird überraschenderweise bei ihrer Einwirkung auf Polyacetale eine bisher nicht bekannte gute Haftung zwischen) dem Kunststoff und festen Werkstoffen, insbesondere silikatischen Werkstoffen, vorzugsweise Glasfasern, erreicht. Diese gute Haftung drückt sich insbesondere durch verbesserte mechanische Eigenschaften der daraus hergestellten Erzeugnisse aus.
Beispiele von erfindungsgemässen Silanen sind solche der folgenden Formeln (worin die für m in der allgemeinen Formel I gefundenen Werte abgerundete Werte sind. Hierzu wird auf die Tabelle 1 im Anhang verwiesen):
409827/0426 /5
(H3CO)3Si-(CH2J3-JO-CH2-O-(CH2J2] 56-OCH2-O-(CH2)3-Si(OCH3) (H5C2O)3Si-(CH2)3-JO-CH2-O
(H5C2O) (H3CO) 3
(CH3O) 3Si-(CH2)3-JO-CH2-O-(CH2)2-O-CH2-O-(CH2)4"J1O-OCH2-O-(CH2)3-
J Si(OCH3)3
(C2H5O)3Si-(CH2)3-rO-CH2-O-(CH2)2-O-CH2-O-(CH2)^|lo-OCH2-O-(CH2)3
. ■ ^ Si(0C2H5)3
Die erfindurigsgemässen Organosilane können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Addition von Silanen, die an Silizium gebundene Wasserstoffatome besitzen,'an Polyforraale mit ungesättigten Bndgruppen in Gegenwart von 'Platinkatalysatoren· Diese Polyformale wiederum sind zugänglich durch Polymerisation von cyclischen Formalen, wie z.B. 1,3-Dioxolan oder Butandiolformal, in Gegenwart von Dialkenylforraalen, wie z.B. Diallylfonnal, sowie gegebenenfalls in Anwesenheit von anderen kationisch polymerisierbaren Verbindungen, wie z.B. Allylglycidyläther. '
Die allgemeine Reaktionsgleichung für die Herstellung der erfindungsgenässen Organosilane lautet;
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2 X5SiH + CH2 =CH-R2-F(O-CH2 Jn-O-R1I -0-R2-CH=CH2
(KataIysatorzugabe) X3 Si-CH2-CH2-R2-T(O-CII2 Jn-O-R1I-O-R2-CH2-CH2-SiX3
Eine vorgezogene Herstellungsvariante ist die Addition von Trimethoxysilan an Polyformale' mit Allylätherendgruppen nach der folgenden Reaktionsgleichung:
2 HSi(OCH3 )3 + H2 C=CH-CH2 -OCH2 -Γθ-R1 (OCH2 )n 1 m-0CH2 -CH=CH,
(Katalysatorzugabe) (H3CO)3Si-(CH2 J3-O-CH2-JOR1 (OCH2 )nl-0-( CH2 )3 -Si(OCH3 )3
In diesen beiden Reaktionsgleichungen haben X, R1 , η und ■ die weiter oben bereits genannten Bedeutungen. R2 ist ein geradkettiger oder verzweigter, zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls ein- oder mehrfach durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sind, wobei R2 gleich oder verschieden sein kann oder R2 ist eine einfache chemische Bindung zwischen der benachbarten Methylengruppe und dem benachbarten Sauerstoffatom·
Die Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen ist sowohl unter homogener als auch unter heterogener Katalyse möglich. PUr homogene Katalyse sind unter anderem als Katalysatoren geeignet Lösungen von Hexachloroplatinsäure oder von Dichlorplatinacetylacetonat in organischen Lösungsmitteln, so z.B. in Isopropanol, Aceton oder Methanol. Für die Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen unter heterogener Katalyse ist Platin auf verschiedenen Trägermaterialien, z.B. auf Aktivkohle, Siliziumdioxid, Asbest oder^-Aluminiumoxid geeignet. Vorzugsweise werden die erfindungsgemässen Verbindungen unter Verwendung von Piatin-Aktivkohle-Katalysatoren hergestellt. Verglichen mit der homogenen Katalyse ergibt sich als verfahrenstechnischer
-T-
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Vorteil der heterogenen Katalyse die leichte Trennniöglichkeit des Uinsetzimgsproduktes vom Katalysator, z.B. durch Filtration." Die erfindungsgernässen Silane können mit besonderem Vorteil in thermoplastische Formmassen, die im wesentlichen ein oder mehrere Polyacetale sowie einen oder mehrere feste anorganische mineralische oder silikatische Stoffe, vorzugsweise Glasfasern oder Glasfasererzeugnisse, eingearbeitet werden.' Diese Formmassen können ausserdein bekannte Zusätze wie z.B. Farbstoffe, Pigmente, Nucleierungsraittel, Stabilisatoren, -Weichmacher, Verarbeitungshilf smittel oder andere organische Polymere, die die Eigenschaften der Erzeugnisse aus den Formmassen günstig beeinflussen, enthalten.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der Organosilane der allgemeinen Formel (i) als Haftvermittler in den angegebenen thermoplastischen Formmassen bzw. thermoplastisch verformbaren Massen oder Mischungen, wobei die neuen Organosilane insbesondere die physikalischen Eigenschaften der aus den thermoplastischen Formmassen hergestellten Erzeugnisse wesentlich verbessern.
Polyacetale, auf die sich die neuen Haftvermittler mit besonderen Vorteilen anwenden lassen, sind vorzugsweise Horno- oder Copolymere •des Formaldehyds oder des Trioxans. Die Homopolymeren sollen thermisch stabile Endgruppen, wie z.B. Ester- oder Ätherendgruppen, besitzen. Die Copolymeren sollen zu mehr als 50$, vorzugsweise zu mehr als etwa 75 $t bezogen auf das Gewicht des Copolymeren, Oxymethylengruppen besitzen und mindestens etwa 0,1 $ (mit gleichem- Bezug) Gruppen des Comonomeren, das mindestens zwei benachbarte Kohlenstoffatome in die Oxymethylenkette einführt, enthalten. Solche Copolymere können in bekannter Weise durch .Copolymerisation mit geeigneten Comonomeren, z.B. mit- cyclischen
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Äthern oder Acetalen, wie z.D. Äthylenoxid, 1,3-Dioxolan, 1,3-Dioxani 1,3-Dioxacycloheptan, 1,3»S-Trioxacycioheptan oder 1,3»orTrioxacyclooctan oder mit linearen Oligo- oder Polyformalen oder -acetcilen, wie z.B. Polydioxolan, Polybutandiolforrnal usw. hergestellt werden. Weitere bekannte copolymerisierbare Verbindungen für sich oder in Mischungen können verwendet werden, ausserdein Molgewich,tsregler und rnehrf unktionelle, verzweigende Comonomere. Die Polymeren können Stabilisatoren gegen Hitze und Oxydation, eventuell auch gegen Licht, 'enthalten.
Als feste anorganische, insbesondere silikatische Werkstoffe können beispielsweise Glasfasern, Glasfasergebilde, wie Glasfaserstränge, -matten, -gewebe sowie Glasseidengewebe verschiedenster Webart und Fadendichte, weiterhin Glasseidenstränge, -matten oder dergleichen bekannte, zur Verstärkung von Kunststoffen geeignete Erzeugnisse aus anorganischem Glas, einschliesslich Glasfolien und Glasscheiben oder -platten, ferner auch Glaspulver, hochdisperse Kieselsäuren, Silikate oder Ton verwendet werden. Glasfaser- und Glasseidengebilde werden bevorzugt eingesetzt. Beispiele für ebenfalls mit Erfolg verwendbare feste Werkstoffe sind Metalloxide oder Metalloidoxide, und zwar ausser dem schon genannten Siliciumdioxid z.B. Aluminiumoxid, Eisenoxide öder Titanoxide in Pulver- oder feinverteilter Form bekannter Art, ferner auch entsprechende Mischoxide oder Oxidgemische.
Die erfindungsgemässen haftverniittelten Verbindungen können bei der Herstellung der Mischung aus dem Polymeren und z.B. Glasfasern diesen direkt zugesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Glasfasern vor der Mischungsherstellung mit den erfindungsgemässen Organosilanhaftvermittlern auszurüsten und die so behandelten Glasfasern dann mit dem Kunststoff zu vermischen. Dazu kann z.B. ein wassergeschlichteter Glasfaserstrang verwendet werden. Neben den Haftvermittlern können auf die Glasfasern noch andere insbesondere filmbildende polymere Substanzen aufgebracht sein, die die Aufgabe haben, die empfindliche Glasfaseroberfläche vor mechanischer Verletzung zu schützen.
Die neuen Organosilanhaftvermittler werden für die übliche An-
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wendung in Mengen von 0,1 bis 3 Prozent, vorzugsweise in Mengen zwischen 0,2 bis 2,0 Prozent, bezogen auf das Gewicht der genannten anorganischen Werkstoffe, insbesondere der Glasfasererzeugnisse, angewendet. Bei Schlichtung der Glasfasern bzw. der Ausrüstung der anorganischen Werkstoffe rait den erf iiidungsgernässen Haftvermittlern hat sich im allgemeinen ein Auftrag zwischen 0,2 und 0,6 Prozent, bezogen auf das Gewicht der Glasfasern bzw. Werkstoffe, als zweckmässig erwiesen; werden sie bei der Konfektionierung zusammen mit dem Granulat eingesetzt, ist eine Menge zwischen 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent besonders zweckmässig.
Das Verhältnis von beispielsweise Polyacetal zu Glasfasern bzw. anderen der genannten Werkstoffe, z.B. auch weiteren mineralischen Fasern, in den Formmassen kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Beispielsweise können die Formmassen zwischen 10 und 50 Prozent, bezogen auf das Gewicht der Formmassen, an festen anorganischen Werkstoffen, insbesondere Glasfasern, enthalten. Besonders vorteilhaft ist ein diesbezüglicher Bereich von 25 bis 35 Gewichtsprozent.
Zur Herstellung der Formmassen kann beispielsweise, ein Granulat, das mit den Haftvermittlern gemischt wurde, zusammen mit geeigneten käuflichen Glasfasern, wie etwa Glasfasersträngen auf geeigneten Kneteinrichtungen, vorzugsweise auf einem zweiwelligen Schneckenextruder, verarbeitet werden. Man kann aber auch Glasfasern, besonders vorteilhaft endlose Glasseidenstränge, die bereits mit den neuen Organosilanen ausgerüstet sind, zusammen mit den Polyacetylen konfektionieren.
Die im folgenden angeführten Beispiele sollen die Erfindung verdeutlichen. · .
/10
409827/0A26
B e i s ρ i e 1 e
1. Herstellung der erfindungsgemässen Organosilane, In einem
1 Liter-Dreihalskolben mit Rührwerk, Rückflusskühler, Tropftrichter und Sumpf thermometer werden 500 g eines Polyforiiials mit Allylätherendgruppen zusammen mit einem handelsüblichen Platin-Aktivkohle-Katalysator, (enthaltend 0,1 Gewichtsprozent Platin) in der Menge von 5 C pro Mol O-C-Doppelbindung iia PoJyfortnal vorgelegt und unter Ausschluss von Feuchtigkeit unter Stickstoff auf 80°C erhitzt. Im Verlauf von 20 Minuten werden nun 1,5 Mol Trialkoxysilan je Mol C-C-Doppelbindung zugetropft (50?3 Überschuss). Dabei läuft eine exotherirre Reaktion ab, die durch zweistündiges Erhitzen auf 1200C vervollständigt wird.
Nach dem Abkühlen wird das überschüssige Trialkoxysilan durch Vakuumdestillation entfernt und das UrnsetzungsproduKt durch Heissfiltration vom Katalysator getrennt'. Bei hoher Viskosität der Ausgangs- und Endprodukte wird in Benzol als Verdünnungsmittel gearbeitet.
Bei den erhaltenen Umsetzungsprodukten handelt es sich um hochviskose bzw. kristalline farblose Substanzen, die in organischen Lösungsmitteln und in Wasser löslich sind.
Der Ablauf der Umsetzung gernäss den oben angegebenen allgemeinen Reaktionsgleichungen \\rurde durch Kernresonanzspektroskopie nachgewiesen.
In der Tabelle 1 des Anhanges sind weitere Herstellungsbeispiele (l bis Vl) mit analytischen Daten enthalten.
Die Einarbeitung der vorbehandelten Verstärkungsrnaterialien in beispielsweise Polyacetale kann nach dem üblichen Verfahren erfolgen. Infrage kommt z.B. das Urnrnantelungsverfahren, bei dem die Glasfasern bzw. der Glasfaserstrang oder dergleichen von
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409827/0426
einer Polymerschmelsse umhüllt worden. Der umhüllte Strang wird anschliessend gekühlt und kann in Granulate geschnitten werden. Bei einem weiteren Verfahren wird das Kunststoffgranulat mit den geschnittenen atisgerüsteten Glasfasern bzw, mit anderen vorbehandelten Fest- oder Füllstoffen vermischt, die Mischung'über den Schmelzpunkt des Polymeren erhitzt und die Schmelze nach, dem Abkühlen zerkleinert. Liegt die Glasfaser in Form von sogenannten Rovings vor, so wird der Kunststoff in einer Knetmaschine zunächst plastifiziert. Die ausgerüsteten Glasfasern werden stromabwärts in die Schmelze eingeführt, in der Maschine zerkleinert und homogen eingemischt. Nach dem Abkühlen wird die Schmelze granuliert. Sollen Glasfasern ohne Organosilan-Vorbehandlung eingesetzt werden, so können die neuen Haftvermittler auf das Kunststoffgranulat bei Einarbeitung der Glasfasern, z.B. in einer Trommel oder einer ähnlichen Vorrichtung aufgebracht werden.
In den nachfolgenden Anwendungsbeispielen 2 und 3 sind auch analytische Daten der Ausgangsverbindungen und der daraus her-, gestellten Organosilanhaftvermittler enthalten. Im Zusammenhang mit diesen Beispielen stehen die Tabellen 2 und 3 ini Anhang."
In einem"zweiwelligen Schneckenextruder vom Typ ZSK der Firma Werner und Pfleiderer wurde ein Copolymeres aus Trioxan und 2$ Äthylenoxid aufgeschmolzen. Der Schmelzindex bei 1900C und 2,lo kp Last war 9. Nach der Aufschmelzzone war in der Extruderwandung eine Öffnung vorhanden, durch die endlose Glasfaser— stränge eingezogen'werden konnten. Diese Glasfaserstränge waren mit drei verschiedenen Haftvermittlern, wie in der Tabelle 2 angegeben, ausgerüstet worden.
Die Schmelze, die die zerkleinerten Glasfasern enthält, wurde über eine Düse ausgepresst, als Strang abgezogen und. mit einer geeigneten Vorrichtung granuliert. Aus diesem Granulat wurden Prüfkörper gespritzt, an denen die in.Tabelle 2 angegebenen
409827/042 6 - 12 -'
'mechanischen Werte gemessen wurden.
3. Ein Polyf ormaldehyd mit einem Schinelzindex (bei 19O0C und 2,16 kp Last) von 8 bis 10 wurde in einem Extruder gleicher Bauart (siehe Beispiel 2) zusammen mit Glasfasern in .Strangforrri, wobei ein handelsüblicher Roving, der für die Verstärkung geeignet ist, eingesetzt wurde, und jeweils einem der drei Haftvermittler des Beispiels 2 aufgeschmolzen und homogen vermischt. Nach Extrudierung und Granulierung wurden wiederum, wie im Beispiel 2 beschrieben, Prüfkörper hergestellt und daran die in Tabelle 3 zusaiumenges tell ten Ergebnisse gemessen.
409827/0426
Tabelle 1 (Herstellungsbeispiele)
O CD CO
Bei
spiel
eingesetz
tes Poly-
formal
JodzahlX'
vor der
Umsetzung
Molekular
gewicht
berechnet
aus JZ
m
(berechnet
aus JZ)
zur Um
setzung
verwendetes
Silari
nach der
Umsetzung
Si-Gehalt
des Um
setzungs
produktes
in $
I a 72 70 k '8,2 r^ 8 1 .d 3,5 5,82
II a 39 1300 1.6,25 r-^l6 d k 3,pO
III a Zk 2110 .27,2 rv^27 e Ui ■ 2,19
IV a 12 4235 55,9 r^/56 e 3 1,07
V b Zk 2110 19,7 »^20 d 2,5 2,35
VI C 28 1810 d k 2,70
a: Polydioxolan
b: Polybutadiolformal
c: Mischpolymeres aus Dioxolan und Butandiolformal (l:l)
d: Trimethoxysilan es Triäthoxysilan
x) Jodzahl JZ ·
(iodine number) siehe RÖMPP.: Chemielexikon 6. Auflage, 19O6 Band II, Seite 2039
mit Allylätherendgruppen
tabelle 2
Mechanische Daten von PrüfkHrpern aus dein Copolyineren (Beispiel 2), das mit vorher präparierten Glasfasern verstärkt worden war
(Die Prozentzahlen sind bezogen auf das Gewicht des Copolyineren plus Glasfasern)
Copoiy- Glas- Haftvermittler nier- faserrnenge menge
Menge des Haftverini t ti erzusatzes
Zugfestigkeit
Schlagzähigkeit
(in kp/cin2 ) (in crakp/cm2 ) gemäss gemäss BIN 53 '»55 DIN 53
70 $ 70 $>
70
65 $
30 30
30
35
keiner 650
Haftvermittler A:
(CH3 O)3 Si-(CH2)3-OCH2- ^OCH2CII2OCH2- ^J 0( CH2 )3 Si( OCH3 )3 1 050
Molgewicht
etwa 1000 0,2 fa
Haftvermittler B:
Formel wie Haftvermittler A,
jedoch Molgewicht etwa 2 000 0,h <$> . 1 125
Haftvermittler C:
Formel siehe Haftvermittler Λ, jedoch
Molgewicht etwa 1 5OO 0,3 $> 1 O80
8,5 12,2
13,2
11,8
K)
N) CD O CD
Tabelle
Zugfestigkeiten und Schlagzähigkeiten von Prüfkörpern aus einein Polyforinaidehyd (Beispiel 3) Verstärkung mit Glasfasern unter Zugabe der Haftvermittler über das Granulat
(Die Prozentzahlen sind bezogen auf das Gewicht von Polyformaidehyden plus Glasfasern)
O ■C-ΓΟ CO
Polyformaldehyd-
menge
Glasfaser-
ir'ienge
Haftvermittler
(s.Tabelle 2)
und
Zugab em enge
Zugfestigkeit
(in kp/cm2)
geniäss
DIN 53 455
Schi agzähiglc ext
(in cmkp/cm2)
geniäss
din 53 453
70 ia 30 ia 0,5 # A 1 045 10,2
70 i 30 <fo ^Λ 5Ϊ Cr TJ
U , ^ /ο ö
1 130 ' 12,4
70 $ 30 °/o 0,5 ^ C 1 086 12,8
70 $> 3O fa 810 8,9
O CO

Claims (2)

P at e η t a η s ρ r ü c h e
1. Organosilane der allgemeinen Formel
(I) X3Si-R—UOR1 (OCJI2 )n -L-O-R-SiX3 , worin bedeuten
X gleich oder verschieden: Halogen, Hydrocarbonoxygimppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, Acyloxygruppen mit 1 bis Kohlenstoffatomen oder Hydroxylgruppen,
R gleich oder verschieden: geradkettige oder verzweigte, zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, die mit dem Siliziumatom über eine Silizium-Kohlenstoff-Bindung verknüpft und gegebenenfalls ein- oder mehrmals durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sind,
R1 einen Alkylenrest mit 2 bis ό Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls eine oder zwei Sauerstoffbrücken aufweist
η eine Zahl von 1 bis 5t vorzugsweise 1, und m eine Zahl von etwa 10 bis 200.
2. Organoeilane der allgemeinen Formel (i) gemüse Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass X ein- oder zweimal je Siliziumatom eine niedere Alkylgruppe (l bis 5 Kohlenetoffatome) und/oder die Phenylgruppe ist.
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