PL212486B1 - Sposób sieciowania kauczuków silikonowych - Google Patents

Sposób sieciowania kauczuków silikonowych

Info

Publication number
PL212486B1
PL212486B1 PL368485A PL36848504A PL212486B1 PL 212486 B1 PL212486 B1 PL 212486B1 PL 368485 A PL368485 A PL 368485A PL 36848504 A PL36848504 A PL 36848504A PL 212486 B1 PL212486 B1 PL 212486B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
catalyst
cross
linking
mmol
general formula
Prior art date
Application number
PL368485A
Other languages
English (en)
Other versions
PL368485A1 (pl
Inventor
Bogdan Marciniec
Paulina Błażejewska-Chadyniak
Ireneusz Kownacki
Karol Szubert
Original Assignee
Univ Adama Mickiewicza
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 Univ Adama Mickiewicza filed Critical Univ Adama Mickiewicza
Priority to PL368485A priority Critical patent/PL212486B1/pl
Publication of PL368485A1 publication Critical patent/PL368485A1/pl
Publication of PL212486B1 publication Critical patent/PL212486B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sieciowania kauczuków silikonowych na drodze katalitycznej reakcji poliwodorosiloksanem o ogólnym wzorze 1, w którym „m” i „n” są liczbami całkowitymi, z poliwinylosiloksanem o ogólnym wzorze 2, w którym „o” i „n” są liczbami całkowitymi.
Spośród wielu procesów katalitycznych zachodzących w obecności kompleksów metali przejściowych z udziałem różnorodnych związków krzemu, hydrosililowanie jako jedyne znalazło zastosowanie w przemysłowej syntezie różnorodnych organofunkcyjnych związków krzemu [B. Marciniec, Comprehensive Handbook on Hydrosilylation (Ed.), Pergamon Press, Oxford, 1992] oraz sieciowaniu (wulkanizacji) kauczuków silikonowych.
„Kauczukami silikonowymi są nazywane materiały, których zasadniczym składnikiem są wielkocząsteczkowe poli(diorgano)siloksany o strukturze bardzo długich liniowych łańcuchów polisiloksanowych, z dwiema grupami organicznymi przy każdym atomie krzemu, zakończonych w większości grupami silanolowymi o konsystencji ciekłej lub stałej” [Rościszewski P., Zielecka M. „Silikony właściwości i zastosowanie” WNT 2002 str.42-43].
Intensywny rozwój przemysłów samochodowego oraz elektrotechnicznego spowodował wzrost zapotrzebowania na gumy silikonowe charakteryzujące się wysoką odpornością chemiczną i mechaniczną. Tego typu materiały polimerowe otrzymuje się głównie w wyniku wysokotemperaturowego katalitycznego procesu sieciowania kauczuków silikonowych polegającego na addycji wiązań ESi-H jednego polimeru siloksanowego do grup winylowych CH2=CHSi- drugiego polisiloksanu.
Liczne publikacje wskazują, że tego typu proces prowadzony jest głównie w obecności kompleksu Karstedta [Pt(O)], w połączeniu z różnego typu związkami organicznymi jako inhibitorami, np. estrami kwasów maleinowego i fumarowego (opisy patentowe USA nr 4 256 870, 4 340 647, 4 448 815, 4 774 111, 5 036 117). W addycyjnym sieciowaniu kauczuków silikonowych stosowane są również katalizatory powstałe na bazie kompleksu Karstedta oraz alkinów (opisy patentowe USA nr
472 563, 4 465 818, 5 328 974) lub alkinoalkoholi (opisy patentowe USA nr 4 336 364, 4 490 488,
064 916, 5 370 936, 5 328 974). W ostatnim czasie wzrasta również zainteresowanie związkami kompleksowymi platyny (0), w których atom metalu stabilizowany jest ligandami zawierającymi w strukturze różnorodne heteroatomy jako atomy donorowe, np.: azotu (opisy patentowe USA nr 4 640 939, 5 331 075, 5 122 585, 5 206 329, 5 523 436, 4 710 559, 4 791 186) lub siarki (opis patentowy USA nr 6 235 861).
Istota wynalazku, w którym sieciowania kauczuków silikonowych dokonuje się na drodze katalitycznej reakcji poliwodorosiloksanu o ogólnym wzorze 1, w którym „m” i „n” są liczbami całkowitymi, z poliwinylosiloksanem o ogólnym wzorze 2, w którym „o” i „n” są liczbami całkowitymi, polega na tym, 1 że jako katalizator stosuje się kompleks rodu (I) o ogólnym wzorze 3, w którym R1 oznacza grupę trimetylosiloksylową lub dimetylowinylosiloksylową. W odmianie wynalazku jako katalizator stosuje się 2 kompleks rodu (I) o ogólnym wzorze 4, w którym „cod” oznacza cyklooktadien, R2 oznacza grupę cy23 kloheksylową lub fenylową, przy czym jeśli R2 jest grupą cykloheksylową, to R3 jest grupą metylową 23 lub izopropylową, a jeśli R2 jest grupą fenylową, to R3 jest grupą metylową.
W rozwiązaniu według wynalazku proces addycyjnego sieciowania rozpoczyna się w temperaturze ok. 110°C. Wyznaczone eksperymentalnie ciepło reakcji hydrosililowania w układzie polimerowym dla siloksylowych kompleksów Rh (I) o stężeniu 100 ppm wynosiło -18 - -30 J/g i było zniżone do wartości otrzymanych porównawczo dla platynowego kompleksu Karstedta (-38 J/g), najczęściej stosowanego katalizatora w tym procesie. Pomiary ciepła sieciowania wskazują na to, że w obecności siloksylowych kompleksów rodu (I) proces wulkanizacji przebiega najefektywniej w temperaturach wyższych niż 200°C o czym świadczą bardziej ujemne wartości ciepła sieciowania -53 - -84 J/g w tym zakresie temperatur.
Zastosowane w wynalazku siloksylowe kompleksy rodu (I) są aktywnymi katalizatorami procesu addycyjnego sieciowania kauczuków silikonowych, przy czym proces ten zachodzi już dla stężeń katalizatora rzędu 10 ppm, podobnie jak dla katalizatorów platynowych.
Szczególną zaletą wynalazku jest fakt, że użyte w procesie sieciowania katalizatory rodowe nie wykazują aktywności katalitycznej dla układów polimerowych w temperaturze pokojowej, zatem nie jest konieczne stosowanie inhibitorów co ma miejsce w przypadku kompleksów platynowych, a w szczególności katalizatora Karstedta.
PL 212 486 B1
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady, przy czym w przykładach od I do III pokazano sposób przygotowania mieszaniny poliwinylosiloksanów z poliwodorosiloksanem do wykonania procesów sieciowania pokazanych w dalszych przykładach.
P r z y k ł a d I
W kolbie kulistej o pojemności 50 mL zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne umieszczono 35 g (4,65 mmol CH2=CHSin) poliwinylosiloksanu zawierającego 0,133 mmol/g grup winylowych (polimer 1) oraz 5,36 g (9,31 mmol HSin) poliwodorosiloksanu. Mieszając zawartość kolby przez 24 godziny przy użyciu mieszadła magnetycznego składniki poddano procesowi homogenizacji.
P r z y k ł a d II
W kolbie kulistej o pojemności 50 mL zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne umieszczono 35 g (4,41 mmol CH2=CHSin) poliwinylosiloksanu w postaci cieczy, zawierającego 0,126 mmol/g grup winylowych (polimeru 2) oraz 5,08 g (8,82 mmol HSin) poliwodorosiloksanu. Mieszając zawartość kolby przez 24 godziny przy użyciu mieszadła magnetycznego składniki poddano procesowi homogenizacji.
P r z y k ł a d III
W kolbie kulistej o pojemności 50 mL zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne umieszczono 35 g (4,41 mmol CH2=CHSin) poliwinylosiloksanu w postaci pasty, zawierającego 0,126 mmol/g grup winylowych (polimer 3) oraz 5,08 g (8,82 mmol HSin) (H-polisiloksanu). Mieszając zawartość kolby przez 24 godziny przy użyciu mieszadła mechanicznego składniki poddano procesowi homogenizacji.
P r z y k ł a d IV
Porcję mieszaniny o masie 2 g mieszaniny otrzymanej w przykładzie I umieszczono w szklanej fiolce do której następnie wprowadzono 1,09 x 10- mmol di^-trimetylosiloksy-di-(1,5-cyklooktadien)dirodu (I), zwanego dalej katalizatorem 1, w postaci toluenowego roztworu ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4). Zawartość fiolki mieszano przez godzinę w celu homogenizacji katalizatora. Po tym czasie pobrano porcję około 30 mg mieszaniny i wykonano pomiar ciepła sieciowania przy użyciu techniki DSC (tabela). Pozostałą część mieszaniny umieszczono w komorze cieplnej w temperaturze 220°C. Po czterech minutach prowadzenia reakcji otrzymano całkowicie usieciowany materiał w formie elastycznego krążka.
P r z y k ł a d V
Według procedury opisanej w przykładzie IV przygotowano porcję mieszaniny z przykładu II
-5 -4 z 1,1 x 10- mmol katalizatora 1 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-). Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w warunkach jak w przykładzie IV. Po czterech minutach prowadzenia reakcji otrzymano całkowicie usieciowany elastyczny materiał w formie krążka.
P r z y k ł a d VI
Według procedury opisanej w przykładzie IV przygotowano porcję mieszaniny z przykładu III
-5 -4 z 1,1 x 10- mmol katalizatora 1 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-). Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w warunkach jak w przykładzie IV uzyskując identyczny rezultat.
P r z y k ł a d VII
Porcję mieszaniny z przykładu I z 2,18 x 10- mmol di^-dimetylowinylosiloksy-di-(1,5-cyklooktadien)di rodu (I), zwanego dalej katalizatorem 2, ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4) przygotowano jak w przykładzie IV. Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w identycznych warunkach jak w przykładzie IV uzyskując po czterech minutach materiał w pełni usieciowany.
P r z y k ł a d VIII
Porcję mieszaniny z przykładu Il z 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 2 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4) przygotowano jak w przykładzie IV. Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w identycznych warunkach jak w przykładzie IV uzyskując po czterech minutach materiał w pełni usieciowany.
P r z y k ł a d IX
Porcję mieszaniny z przykładu III z 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 2 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4) przygotowano jak w przykładzie IV. Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w identycznych warunkach jak w przykładzie IV uzyskując po czterech minutach materiał w pełni usieciowany.
PL 212 486 B1
P r z y k ł a d X
Według metodyki z przykładu IV przygotowano porcję mieszaniny z przykładu I z 2,18 x 10-5 mmol (1,5-cyklooktadien)tricykloheksylofosfinatrimetylosiloksyrodu (I), zwanego dalej katalizatorem 3, ([CH2=CHSiE] : [Rh] = 1 : 10-4). Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w warunkach jak w przykładzie IV uzyskując po pięciu minutach materiał w pełni usieciowany.
P r z y k ł a d XI
Według procedury zawartej w przykładzie IV przygotowano porcję mieszaniny z przykładu II
-5 -4 z 2,2 x 10- mmol katalizatora 3 ([CH2=CHSiE] : [Rh] = 1 : 10). Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w identycznych warunkach jak w przykładzie IV uzyskując po pięciu minutach materiał w pełni usieciowany.
P r z y k ł a d XII
Porcję mieszaniny z przykładu III z 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 3 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4) przygotowano jak w przykładzie IV. Po godzinnym okresie homogenizacji katalizatora wykonano pomiar ciepła sieciowania (tabela) oraz przeprowadzono proces sieciowania w komorze cieplnej w identycznych warunkach jak w przykładzie IV uzyskując po pięciu minutach materiał w pełni usieciowany.
T a b e l a
Rezultaty badań procesu sieciowania przy użyciu techniki DSC
Katalizator CH2=CH-polisiloksany Maks. Temp. [°C] Zmiana entalpii Δ H [J/g]
Polimer 1 276,4 -53,7
Polimer 2 107,1 -18,85
1 251,5; 281,1 -45,91
Polimer 3 109,0 -24,27
276,9 -84,36
Polimer 1 107,5 -27,91
252,4; 276,90 -79,26
2 Polimer 2 107,3 -18,27
251,8; 276,1 -52,85
Polimer 3 106,4 -21,35
253,4 -82,46
Polimer 1 108,5 -29,4
230,6; 254,4 -76,3
3 Polimer 2 107.3 -28,9
234,2; 256,1 -53,1
Polimer 3 108,6 -26,8
243,6; 253,2 -81,2
Warunki reakcji: [HSi=] : [CH2=CHSia] : [RH] = 2 : 1 : 10-4
Przyrost temperatury 10°C/min., hel
Stosując mieszaniny polisiloksanów opisane w przykładach I i II przeprowadzono proces addycyjnego sieciowania przedstawione w pozostałych przykładach, stosując jako katalizatory (1,5-cyklooktadien)trifenylofosfinatrimetylosiloksyrod (I) - katalizator 4 oraz (1,5-cyklooktadien)tricykloheksylofosfinatriizopropylosiloksyrod (I) - katalizator 5.
P r z y k ł a d XIII g mieszaniny z przykładu I, 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 4 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 12 min.
PL 212 486 B1
P r z y k ł a d XIV g mieszaniny z przykładu I, 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 5 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 9 min.
P r z y k ł a d XV g mieszaniny z przykładu II, 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 4 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 13 min.
P r z y k ł a d XVI g mieszaniny z przykładu II, 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 5 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-4), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 9 min.
W analogiczny sposób jak w poprzednich przykładach stosując mieszaninę reagentów z przykładu I przeprowadzono proces addycyjnego sieciowania stosując stężenia katalizatorów 1, 2, 3, 4, 5 na poziomie 10 ppm. Stężenia katalizatorów oraz warunki procesu podano w poniższych przykładach.
P r z y k ł a d XVII g mieszaniny z przykładu I, 1,09 x 10-6 mmol katalizatora 1 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-5), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 6 min.
P r z y k ł a d XVIII g mieszaniny z przykładu I, 2,2 x 10-5 mmol katalizatora 2 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-5), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 7 min.
P r z y k ł a d XIX g mieszaniny z przykładu I, 2,23 x 10-6 mmol katalizatora 3 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-5), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 8 min.
P r z y k ł a d XX g mieszaniny z przykładu I, 2,23 x 10-6 mmol katalizatora 4 ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-5), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 15 min.
P r z y k ł a d XXI g mieszaniny z przykładu VII, 2,2 x 10-6 mmol kompleksu (V) ([CH2=CHSin] : [Rh] = 1 : 10-5), temperatura 220°C, czas pełnego usieciowania 13 min.

Claims (2)

1. Sposób sieciowania kauczuków silikonowych na drodze katalitycznej reakcji poliwodorosiloksanu o ogólnym wzorze 1, w którym m i n są liczbami całkowitymi z poliwinylosiloksanem o ogólnym wzorze 2, w którym o i n są liczbami całkowitymi, w obecności kompleksu metalu przejściowego jako katalizatora, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się kompleks rodu (I) o ogólnym wzorze 3, 1 w którym R1 oznacza grupę trimetylosiloksylową lub dimetylowinylosiloksylową.
2. Sposób sieciowania kauczuków silikonowych na drodze katalitycznej reakcji poliwodorosiloksanu o ogólnym wzorze 1, w którym m i n są liczbami całkowitymi z poliwinylosiloksanem o ogólnym wzorze 2, w którym o i n są liczbami całkowitymi w obecności kompleksu metalu przejściowego jako katalizatora, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się kompleks rodu (I) o ogólnym wzorze 4, 2 w którym cod oznacza cyklooktadien, R2 oznacza grupę cykloheksylową lub fenylową, przy czym jeśli 2 3 2
R2 jest grupą cykloheksylową, to R3 jest grupą metylową lub izopropylową, a jeśli R2 jest grupą feny3 lową to R3 jest grupą metylową.
PL368485A 2004-06-14 2004-06-14 Sposób sieciowania kauczuków silikonowych PL212486B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL368485A PL212486B1 (pl) 2004-06-14 2004-06-14 Sposób sieciowania kauczuków silikonowych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL368485A PL212486B1 (pl) 2004-06-14 2004-06-14 Sposób sieciowania kauczuków silikonowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL368485A1 PL368485A1 (pl) 2005-12-27
PL212486B1 true PL212486B1 (pl) 2012-10-31

Family

ID=37495761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL368485A PL212486B1 (pl) 2004-06-14 2004-06-14 Sposób sieciowania kauczuków silikonowych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL212486B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL368485A1 (pl) 2005-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100713090B1 (ko) 가교성 폴리유기실록산 조성물
US5354830A (en) Vulcanizable one-component polysiloxanes
US3383356A (en) Halocarbon catalyst inhibitors for reactive organosilicon compositions
US3159601A (en) Platinum-olefin complex catalyzed addition of hydrogen- and alkenyl-substituted siloxanes
EP0662490B1 (en) One part curable compositions containing deactivated hydrosilation catalyst and method for preparing same
EP0057459A1 (en) Platinum-styrene complexes as catalysts for hydrosilation reactions and a process for preparing the same
JP2000063672A (ja) 硬化可能なオルガノポリシロキサン材料および該材料から架橋によって得られた成形体
BRPI0210980B1 (pt) Composição de silicone reticulável e complexos metálicos
CN113993933B (zh) 作为用于Si-H和Si-OR之间的反应的热触发剂的桥联受阻路易斯对
JPS62135562A (ja) 熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物
Kownacki et al. Effect of triorganophosphites on platinum catalyzed curing of silicon rubber
JPH0352785B2 (pl)
KR100595338B1 (ko) 불포화 화합물의 수소규소화용 금속 카르벤계 촉매의 제조방법 및 이로부터 수득한 촉매
JP2002020492A (ja) 直鎖状コポリシロキサンの製造法
US3992427A (en) Preparation of organosilicon compounds
US4529553A (en) Nickel complex catalyst for hydrosilation reaction
JPH051237A (ja) 表面処理アルミナ及びそれを含有する熱伝導性シリコーン組成物
PL212486B1 (pl) Sposób sieciowania kauczuków silikonowych
JP7560489B2 (ja) Si-Hとアルファ-ベータ不飽和エステルとの反応のための熱トリガとしての架橋型フラストレイテッドルイスペア
KR20190119117A (ko) 플루오르화된 측기를 갖는 실리콘 엘라스토머
Jiang et al. Synthesis of alkynyl phosphite ligands and its application in the preparation of high stability one‐component heat‐curable silicone rubber
KR20110009057A (ko) 경화성 실리콘 조성물
JPH0616812A (ja) 三官能性の水素化シロキサン流体
JP2020529486A (ja) 貴金属触媒の安定化
JPH0366731A (ja) シルエチニルシロキサン共重合体およびその製造方法