Органополисилоксановые материалы, которые могут быть поперечно сшиты расщепляющими спиртами в эластомеры
Описывается способ получения полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами, заключающийся в том, что полиорганосилоксан с концевыми ОН-группами подвергают взаимодействию с алкоксисиланом и/или с его частичными гидролизатами в присутствии кислого эфира фосфорной кислоты и ВКТ-1-композиции, в состав которых входит получаемый полиорганосилоксан с концевыми алкоксигруппами. Техническим результатом является упрощение способа получения полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами, отсутствие побочных реакций и необходимости последующей дезактивации кислых эфиров фосфорной кислоты. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к получению полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами и к применению этого полиорганосилоксана в качестве компонента ВКТ-1-алкоксикомпозиций (ВКТ означает "вулканизация при комнатной температуре").
Понятие "полиорганосилоксаны" в контексте настоящего описания включает димерные, олигомерные и полимерные силоксаны. Полиорганосилоксановые композиции, пригодные к хранению в условиях, исключающих доступ влаги, и способные к сшиванию при доступе влаги при комнатной температуре при отщеплении спиртов, так называемые ВКТ-1-алкоксикомпозиции, известны уже с давних пор. В их состав входят в основном полиорганосилоксан с концевыми органилоксигруппами, а в качестве других компонентов - сшивающие агенты с по меньшей мере тремя гидролизуемыми группами, катализатор и необязательно аддитивы. Преимущество этих ВКТ-1-алкоксикомпозиций состоит в том, что в процессе сшивания в качестве продуктов расщепления высвобождаются не обладающие каким-либо запахом, нейтральные и экологически безвредные спирты. Полиорганосилоксан с концевыми алкоксигруппами получают взаимодействием полиорганосилоксана с концевыми ОН-группами и алкоксисиланов. Такой способ описан, в частности, в патенте US-A 4942211. Недостаток этого способа заключается в том, что для осуществления данной реакции при комнатной температуре требуется несколько часов. И хотя при повышении температуры удается сократить продолжительность реакции, тем не менее необходимо выждать еще какое-то время, пока с помощью образовавшегося полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами и других компонентов не будет завершено получение ВКТ-1-алкоксикомпозиций. Предложения по ускорению взаимодействия между полиорганосилоксаном с концевыми ОН-группами и алкоксисиланами за счет использования различных катализаторов известны. Так, например, согласно заявке ЕР-А 763557 это взаимодействие осуществляют в присутствии кислых диалкиловых эфиров фосфорной кислоты, однако по завершении реакции указанные эфиры необходимо подвергать дезактивации основаниями, поскольку в противном случае полиорганосилоксаны с концевыми алкоксигруппами деполимеризуются и их способность к сшиванию утрачивается. С учетом вышеизложенного в основу изобретения была положена задача разработать способ, который обеспечивал бы предельно простую возможность получения полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами для ВКТ-1-алкоксикомпозиций. Объектом изобретения в соответствии с этим является способ получения полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами, в котором (А) полиорганосилоксан с концевыми ОН-группами подвергают взаимодействию с (Б) алкоксисиланом общей формулы III R5


R3 и R4 - водород или С1-С10алкильная группа и
М - одновалентный необязательно замещенный гидроксильными группами, фтором, хлором, бромом, С1-С10алкоксиалкильными или цианогруппами С1-С20углеводородный радикал,
при условии, что R1 и R2 у каждого атома углерода могут только один раз представлять собой гидроксильную группу. В соответствии с предлагаемым способом реакция протекает уже при комнатной температуре с исключительно высокой скоростью и избирательностью, что позволяет непосредственно после смешения компонентов (А), (Б) и (В) использовать образовавшийся полиорганосилоксан с концевыми алкоксигруппами, необязательно после примешивания других компонентов, в качестве ВКТ-1-алкоксикомпозиции. При такой технологии можно отказаться от необходимости контроля за полнотой химического превращения. Еще одно преимущество описанного способа следует усматривать и в том, что при его осуществлении не происходит никаких побочных реакций и, в частности, в линейном полиорганосилоксане не наблюдается образование Т- и Q-звеньев. Кроме того, отпадает необходимость в непосредственной последующей дезактивации кислых эфиров фосфорной кислоты (В). Предпочтительно с = 2-10, прежде всего 2, 3, 4 или 5;
L - предпочтительно остаток -О-;
М - предпочтительно необязательно замещенный С1-С10алкоксиалкильными группами С1-С20углеводородный радикал, прежде всего незамещенный С5-С18углеводородный радикал. Предпочтительным значением R1 и R2 является водород. Предпочтительно b и d = 2. В качестве полиорганосилоксана (А) с концевыми ОН-группами предпочтительно применяют линейные


OH-[R2SiO]m-H,
где R - одновалентные необязательно замещенные фтором, хлором, бромом, С1-С4алкоксиалкильными или цианогруппами С1-С8углеводородные радикалы, а
m - такие числа, которые соответствуют вязкости полиорганосилоксана (А) с концевыми ОН-группами от 0,05 до 1000 Па







(ОН)1РО[(ОСН2СН2)3-4-O-(СН2)11-14-СН3]a и
(ОН)2РО[(ОСН2СН2)3-4-O-(СН2)11-14-СН3]1. Непосредственно после этого добавляли 25 г метилтриметоксисилана и гомогенизировали под вакуумом в течение 5 мин. Затем, продолжая смешивание по обычной для ВКТ-1-композиций технологии, в следующей последовательности добавляли:
13,5 г

80 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с удельной БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
5,0 г продукта превращения, полученного в результате 6-часового нагревания смеси из 4 частей тетраэтилсиликата и 2,2 частей диацетата ди-н-бутилолова до 120oС при давлении окружающей атмосферы при перемешивании и одновременной отгонке образующегося этилового эфира уксусной кислоты. По завершении гомогенизации под вакуумом смесь помещали в небольшие герметичные сосуды. По истечении различных промежутков времени отбирали пробы и определяли продолжительность образования пленки (при 23oС и относительной влажности воздуха 50%) у полученных из указанных ингредиентов эластомеров. Результаты этого определения представлены в таблице (КТ означает "комнатная температура"). Наряду с этим выявляли механические свойства эластомеров. Было установлено, что твердость А по Шору равна 10; прочность на разрыв составляет 1,0 Н/мм2; относительное удлинение при разрыве составляет 560%; сопротивление разрастанию трещин составляет 2,7 Н/мм2; модуль растяжения при удлинении на 100% равен 0,2 Н/мм2. Пример 2. Работали аналогично примеру 1. К 600 г


280 г полидиметилсилоксана с -Si(СН3)3-концевыми группами,
10 г алкоксилированных эфиров фосфорной кислоты из примера 1,
25 г винилтриметоксисилана,
15 г

70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
5 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. Продолжительность образования пленки у полученных из этих ингредиентов эластомеров представлена в таблице. Пример 3. Работали аналогично примеру 1. К 500 г


380 г полидиметилсилоксана с -Si(СН3)3-концевыми группами,
10 г алкоксилированных эфиров фосфорной кислоты из примера 1,
25 г метилтриметоксисилана,
10 г 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилана,
70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
4 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. Продолжительность образования пленки у полученных из этих ингредиентов эластомеров представлена в таблице. Пример 4. Работали аналогично примеру 1. При этом смешивали:
500 г


380 г полидиметилсилоксана с -Si(СН3)3-концевыми группами,
10 г алкоксилированных эфиров фосфорной кислоты из примера 1,
25 г метилтриметоксисилана,
8 г

70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
4 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. Продолжительность образования пленки у полученных из указанных ингредиентов эластомеров представлены в таблице. Пример 5. Работали аналогично примеру 1. При этом смешивали:
500 г


380 г полидиметилсилоксана с -Si(СН3)3-концевыми группами,
10 г алкоксилированных эфиров фосфорной кислоты из примера 1,
25 г винилтриметоксисилана,
25 г аминофункционального силоксана: продукт равновесной реакции между аминопропилтриэтоксисиланом и конденсатом/гидролизатом из метилтриэтоксисилана с аминным числом 2,2,
70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
5 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. Продолжительность образования пленки у полученных из указанных ингредиентов эластомеров представлена в таблице. Пример 6. В планетарной мешалке с устройством для вакуумирования при отсутствии доступа влаги смешивали до достижения гомогенности 600 г полидиметилсилоксана, имевшего в концевых звеньях соответственно по одной гидроксильной группе и с вязкостью 80000 мПа

15 г

70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с удельной БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
5 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. По завершении гомогенизации при пониженном давлении смесь помещали в небольшие герметичные сосуды. После однодневного хранения при комнатной температуре определяли продолжительность образования пленки, составлявшую, как было установлено, 10 минут (при 23oС и относительной влажности воздуха 50%). После дополнительного хранения в течение 7 дней при 50oС продолжительность образования пленки составляла 15 минут. Пример 7. Работали аналоигчно примеру 6, однако в предварительно приготовленную смесь того же самого состава другие ингредиенты добавляли в иной последовательности, а именно:
70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с удельной БЭТ-поверхностью 150 м2/г,
15 г

5 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. По завершении гомогенизации при пониженном давлении смесь помещали в небольшие герметичные сосуды. После однодневного хранения при комнатной температуре определяли продолжительность образования пленки, составлявшую, как было установлено, 12 минут (при 23oС и относительной влажности воздуха 50%). После дополнительного хранения в течение 7 дней при 50oС продолжительность образования пленки составляла 15 минут. Пример 8. Работали аналогично примеру 6. В предварительно приготовленную смесь того же самого состава другие ингредиенты добавляли следующим образом:
70 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с удельной БЭТ-поверхностью 150 м2/г и
5 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1. По завершении гомогенизации при пониженном давлении смесь помещали на хранение в течение 3 ч в условиях, исключающих доступ влаги, и затем примешивали 15 г



15 г

73 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с БЭТ-поверхностью 150 м2/г,
5 г продукта взаимодействия тетраэтилсиликата и диацетата ди-н-бутилолова из примера 1 и
200 г измельченного, обработанного стеариновой кислотой мела. После однодневного хранения при комнатной температуре определяли продолжительность образования пленки, которая составляла 15 минут. После дополнительного хранения в течение 7 дней при 50oС продолжительность образования пленки составляла 20 минут. Пример 10. Работали аналогично примеру 9, с тем, однако, отличием, что вместо измельченного, обработанного стеариновой кислотой мела использовали такое же количество измельченного, но необработанного мела. После однодневного хранения при комнатной температуре определяли продолжительность образования пленки, которая составляла 20 минут. После дополнительного хранения в течение 7 дней при 50oС продолжительность образования пленки составляла 25 минут. Пример 11. Работали аналогично примеру 9, с тем, однако, отличием, что вместо 73 г пирогенной, гидрофильной кремниевой кислоты с БЭТ-поверхностью 150 м2/г вводили только 50 г этой кислоты, а вместо 200 г измельченного, обработанного стеариновой кислотой мела использовали такое же количество осажденного, обработанного стеариновой кислотой мела с удельной поверхностью 19 м2/г. После однодневного хранения при комнатной температуре определяли продолжительность образования пленки, которая составляла 15 минут. После дополнительного хранения в течение 7 дней при 50oС продолжительность образования пленки составляла 25 минут. Пример 12. Работали аналогично примеру 1, смешивая в указанной последовательности следующие ингредиенты:
95,3 г


1,2 г алкоксилированных эфиров фосфорной кислоты из примера 1 и
3,5 г метилтриметоксисилана. Измерения вязкости смеси дали следующие результаты:
по истечении 1 ч 60000 мПа

по истечении 2 ч 62400 мПа

по истечении 3 ч 60800 мПа

95,3 г


1,2 г ди-2-этилгексилфосфата (согласно заявке ЕР-А 763557)
3,5 г метилтриметоксисилана. Измерения вязкости смеси дали следующие результаты:
по истечении 1 ч 32000 мПа

по истечении 2 ч 12000 мПа

по истечении 3 ч 2000 мПа

Формула изобретения
R5


где R5 и R6 - одновалентные необязательно замещенные фтором, хлором, бромом, С1-С4алкоксиалкильными или цианогруппами С1-С13углеводородные радикалы;

и/или с его частичными гидролизатами в присутствии (В) кислого эфира фосфорной кислоты общей формулы I
(НО)аОР(-О-[(CR2 1)b-O] c[(CR2 2)d] e-L-M)(3-a), (I)
в которой а = 1 или 2;
R1 и R2 - водород, метильная или гидроксильная группа;
b и d = 2 или 3;
с = 2-15, целые числа;
е = 1;
L - остаток из группы -О-, -СОО-, -ООС-, -СОNR3-, -NR4СО- и -СО-;
R3 и R4 - водород или С1-С10алкильная группа;
М - одновалентный необязательно замещенный гидроксильными группами, фтором, хлором, бромом, С1-С10алкоксиалкильными или цианогруппами С1-С20углеводородный радикал, при условии, что R1 и R2 у каждого атома углерода могут только один раз представлять собой гидроксильную группу. 2. Способ по п. 1, в котором в качестве полиорганосилоксана (А) с концевыми ОН-группами применяют линейные


OH-[R2SiO] m-H, (II)
где R - одновалентные необязательно замещенные фтором, хлором, бромом, С1-С4алкоксиалкильными или цианогруппами С1-С8углеводородные радикалы;
m - такие числа, которые соответствуют вязкости полиорганосилоксана (А) с концевыми ОН-группами от 0,05 до 1000 Па

РИСУНКИ
Рисунок 1