WO1998029418A1 - Harnstoffgruppen aufweisende organosiliciumverbindungen, deren herstellung sowie deren verwendung - Google Patents

Harnstoffgruppen aufweisende organosiliciumverbindungen, deren herstellung sowie deren verwendung Download PDF

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WO1998029418A1
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Stefan Oberneder
Wolfgang Hechtl
Erich Pilzweger
Doris Filusch
Michael Stepp
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    • C08K5/544—Silicon-containing compounds containing nitrogen
    • C08K5/5455—Silicon-containing compounds containing nitrogen containing at least one group

Definitions

  • Organosilicon compounds containing urea groups their preparation and their use
  • the invention relates to organosilicon compounds which have urea groups linked via Si-N bonds, their preparation and their use.
  • Silylation products of urea e.g. N, N'-bis (trimethylsilyl) urea and its derivatives are already known.
  • urea e.g. N, N'-bis (trimethylsilyl) urea and its derivatives
  • US 3,346,609 General Electric Co .; issued October 10, 1967
  • US 3,239,489 Monsanto Co .; issued on March 8, 1966
  • polymers which consist of the sequence - silane unit - urea unit - hydrocarbon chain - which are produced by reacting silazanes with diisocyanates.
  • US 4,959,407 (General Electric Co .; issued on September 25, 1990) discloses siloxane chains blocked by urea units with a maximum of 10 siloxane units as chain extenders.
  • the invention relates to organosilicon compounds with at least three silicon atoms from units of the formula
  • R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R and R can each independently be the same or different and denote hydrogen atom or optionally substituted monovalent hydrocarbon radicals having 1 to 20 carbon atoms, a is 0, 1, 2 or 3, k is 0, 1, 2 or 3, t is 0, 1, 2, 3 or 4, n is 0, 1, 2, 3 or 4, m is 0 or 1, r is 0 or 1, s represents an integer from 1 to 20, p is 0, 1, 2 or 3 and q is 0, 1, 2 or 3, with the proviso that
  • the organosilicon compound according to the invention contains at least one unit of the formula (I) with t different 0.
  • the sum k + t + n is preferably different.
  • hydrocarbon radicals R and R are alkyl radicals, such as the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, 1-n-butyl, 2-n-butyl, iso-butyl, tert. -Butyl-, n-pentyl-, iso-pentyl-, neo-pentyl-, tert.
  • Pentyl residue Hexyl radicals, such as the n-hexyl radical; Heptyl residues, such as the n-heptyl residue; Octyl radicals, such as the n-octyl radical and iso-octyl radicals, such as the 2, 2, 4-trimethylpentyl radical; Nonyl radicals, such as the n-nonyl radical; Decyl radicals, such as the n-decyl radical; Dodecyl radicals, such as the n-dodecyl radical; Octadecyl radicals, such as the n-octadecyl radical; Alkenyl groups such as the vinyl and allyl groups; Cycloalkyl residues such as cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl residues and methylcyclohexyl residues; Aryl radicals such as the phenyl, naphthyl, anthryl and phen
  • substituted hydrocarbon radicals R and R are halogenated radicals, such as the 3-chloropropyl radical, the 3, 3, 3-trifluoropropyl radical, chlorophenyl radicals, hexafluoropropyl radicals, such as the l-trifluoromethyl-2, 2, 2-trifluorethyl radical; the 2- (perfluorohexyl) ethyl radical, the 1, 1, 2, 2-tetrafluoroethyloxypropyl radical, the l-trifluoromethyl-2, 2, 2-trifluoroethyloxypropyl radical, the perfluoroisopropyloxyethyl radical and the perfluoroisopropyloxypropyl radical; residues substituted by amino groups, such as the N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl residue, the 3-aminopropyl residue, the 3- (cyclohexylamino) propyl residue, 3- (N, N-die
  • Preferred radicals R and R are, in each case independently of one another, hydrocarbon radicals having 1 to 10 carbon atoms, hydrocarbon radicals having 1 to 10 carbon atoms substituted by amino groups or fluorine radicals, and optionally substituted amino and bonded to the silicon atom via alkyl radicals having 2 to 6 carbon atoms Glycidoxy groups.
  • R and R radicals are particularly preferably each independently of the other alkyl radicals and alkenyl radicals having 1 to 4 carbon atoms, such as the methyl and vinyl radicals, and optionally substituted compounds which are linked to the silicon atom via alkylene radicals having 2 to 6 carbon atoms Amino and glycidoxy groups, such as the 3- (2-aminoethylamino) propyl radical, the 3- (cyclohexylamino) propyl radical or the 3- (glycidoxy) propyl radical.
  • both R and R 6 are the methyl radical.
  • radicals R, R, R and R which are optionally substituted hydrocarbon radicals are the examples given above for radical R and R.
  • Preferred radicals R 1, R2, R3 and R4 are each independently hydrogen and hydrocarbon radicals having 1 to 10 carbon atoms.
  • radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms and the radicals R 1 , R 2 , R 3 and RR and, independently of one another, are particularly preferably hydrogen atoms
  • radical R examples are the examples given above for radical R and R. ⁇
  • the radical R is preferably a hydrogen atom and hydrocarbon radicals having 1 to 10 carbon atoms and also amino-functional and fluorine-substituted hydrocarbon radicals, R 5 being particularly preferably a hydrogen atom.
  • a is preferably 1, 2 or 3.
  • k is preferably 0, 1 or 2.
  • t is preferably 1, 2 or 3.
  • n is preferably 1 or 2.
  • s is preferably 2.
  • p is preferably 0, 1 or 2.
  • q is preferably 1 or 2.
  • Si Si [SiMe (NH-C 0-NH) ⁇ / 2 ° i / 2 ] ° 3/2 ;
  • Si [SiMe 22) Si ts 1 to 20, where Me is methyl.
  • the organosilicon compounds according to the invention preferably have 3 to 1000 silicon atoms, particularly preferably 3 to 300 silicon atoms.
  • organosilicon compounds of units of the formula (I) according to the invention are preferably those in which r is 0.
  • the invention further relates to a process for the preparation of the organosilicon compounds according to the invention by reacting urea (derivatives) of the formula
  • R, R, Y, a, n, m, r and s can each be the same or different and have a meaning given above therefor and u is 0, 1, 2, 3 or 4, with the proviso that the sum a + n + m + r + u is 4 and at least one compound of units of the formula (IV) with at least one chlorine atom per molecule is present,
  • the HCl formed is preferably removed.
  • Examples of the urea (derivatives) used in process A according to the invention are urea, N-methylurea, N, N "-dimethylurea, N-vinylurea, N, N" -divinylurea, N-phenylurea, N, N * " -Diphenylurea, N-ethylurea, N, N "-diethylurea, N- (trifluoropropyl) urea, N, N" -Di (trifluoropropyl) urea, N-cyclohexylurea, N, N "- dicyclohexylurea, N-benzylurea "N" -dibenzylurea, urea being particularly preferred.
  • the compounds containing chlorine residues used in process A according to the invention can be monomeric, oligomeric or polymeric compounds, the type and amount of course being chosen so that the organosilicon compounds formed have at least 3 silicon atoms.
  • organosilicon compounds containing chlorine residues used in process A according to the invention are a) Me 3 Si (OSiMe 2 ) e Cl; Cl (SiMe 2 0) e SiMe 2 Cl; MeSiCl 3 ; SiCl 4 with e equal to 0 to 1000; b) ViMe 2 Si (OSiMe 2 ) e (OSiViMe) f Cl; Cl (SiMe 2 0) e (SiViMeO) f SiMe 2 Cl; ViSiCl 3 with e equal to 0 to 1000 and f equal to 0 to 100; c) PhMe 2 Si (OSiMe 2 ) e (OSiPhMe) f Cl; Cl (SiMe 2 0) e (SiPhMeO) f SiMe 2 Cl; PhSiCl 3 with e equal to 0 to 1000 and f equal to 0 to 100; (Trifluoropropy
  • urea (derivative) is preferably used in amounts of 0.01 to 10 mol, particularly preferably 0.1 to 2 mol, in each case based on 1 mol of chlorine of the organosilicon compound containing chlorine radicals used according to the invention.
  • organosilicon compounds containing chlorine residues used according to the invention and the urea (derivatives) are commercially available products or can be prepared by methods customary in chemistry become.
  • Process A according to the invention is carried out at temperatures of preferably from -80 to 200 ° C., particularly preferably from 0 to
  • Process A according to the invention is preferably carried out in an inert atmosphere, an inert atmosphere in the sense of the invention being used to denote an atmosphere which is essentially free of oxygen and water, e.g. Nitrogen or argon atmosphere.
  • the reaction according to the invention is preferably carried out in the presence of solvents which are inert to the reactants, e.g. Aromatics, hydrocarbons, ethers, chlorinated hydrocarbons or ⁇ , ⁇ -trimethylsilylpolydimethylsiloxanes, the solvents which may be used are preferably largely free of water or contain water in amounts of up to 0.2% by weight.
  • solvents which are inert to the reactants e.g. Aromatics, hydrocarbons, ethers, chlorinated hydrocarbons or ⁇ , ⁇ -trimethylsilylpolydimethylsiloxanes
  • solvent A is used in process A according to the invention, it is preferably ether and optionally substituted hydrocarbons, such as e.g. Benzene, toluene, xylene, chloroform, methylene chloride, trichloroethane, trichloropropane, hexane, heptane, octane, decane, dodecane, petroleum ether, diethyl ether and tetrahydrofuran.
  • hydrocarbons such as e.g. Benzene, toluene, xylene, chloroform, methylene chloride, trichloroethane, trichloropropane, hexane, heptane, octane, decane, dodecane, petroleum ether, diethyl ether and tetrahydrofuran.
  • the amounts are preferably 1 to 1000 parts by weight, particularly preferably 20 to 400 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organosilicon compound containing chlorine residues.
  • the hydrogen chloride formed in the reaction according to the invention is preferably removed using bases, such as ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, butylamine, di-butylamine, tributylamine, octylamine, dioctylamine, trioctylamine, nonylamine, dinonylamine and trinonylamine.
  • bases such as ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, butylamine, di-butylamine, tributylamine, octylamine, dioctylamine, trioctylamine, nonylamine, dinonylamine and trinonylamine.
  • base amines particularly preferably tertiary amines, such as Triethylamine or pyridine used.
  • the amounts are preferably 0.1 to 20 mol, particularly preferably 0.5 to 5 mol, in each case based on one mol of chlorine of the organosilicon compound containing chlorine radicals used according to the invention.
  • the salt formed by the capture reaction preferably an ammonium hydrochloride, e.g. Triethylammonium chloride, is preferably, e.g. by filtration or centrifugation, removed from the reaction mixture. If desired, the filtrate is freed of any organic solvent used, for example by distillation.
  • an ammonium hydrochloride e.g. Triethylammonium chloride
  • the organosilicon compounds containing chlorine residues are added to a mixture of urea (derivatives), optionally base and optionally organic solvent and allowed to react.
  • Organosilicon compounds are added to a mixture of urea (derivatives), base and organic solvent and allowed to react, the salt formed being filtered off after the end of the reaction and the organic solvent being separated off.
  • the components used in process A according to the invention can each be a single type of one Component as well as at least two different types of such components.
  • the organosilicon compound containing chlorine residues used according to the invention is preferably a mixture of different types.
  • Another object of the invention is a process for the preparation of the organosilicon compounds according to the invention, characterized in that ' in a 1st step
  • R 9 2 NH (V) q are reacted, where R can be the same or different and has a meaning given for the radical R, and in a second step the organosilicon compounds obtained in the first step with urea (derivatives) of the formula (III) , with the proviso that at least one compound of formula (III) with at least one radical R equal to hydrogen atom is used, optionally in the presence of a catalyst.
  • the radical R is preferably hydrogen atom and alkyl radicals having 1 to 20 carbon atoms, hydrogen atom and alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms being particularly preferred.
  • amino compounds of the formula (V) are ammonia, methylamine, dimethylamine, ethylamine, diethylamine, propyla in, dipropylamine, butylamine, dibutylamine, pentyla in, dipentylamine, octylamine, nonyla in, decyla in, coconut fatty amine, olefin amine, stearylamine , Tallow fatty amine, cyclohexylamine, benzylamine, Phenylethylamine, ethylenediamine, diaminobutane, diaminohexane, aniline, methylaniline, diphenylaniline, toluidine, chloranil, nitraniline and phenylenediamine, ammonia, methylamine, diethylamine, ethylamine, diethylamine, propylain, particularly preferred being dipropylamine, butylamine and ammonia and dibuty
  • organosilicon compounds containing units of the formula (IV) containing chlorine residues can be the same as described in process A, the type and amount of course being chosen so that the organosilicon compounds formed have at least 3 silicon atoms.
  • step 1 of process B according to the invention amino compound of the formula (V) is used in amounts of preferably 0.5 to
  • step 1 of process B according to the invention can furthermore be carried out in a manner already known.
  • the reaction of chlorosiloxanes with ammonia or amines is described, for example, in DE-A 29 53 680 and in the literature cited therein.
  • the urea (derivatives) of the formula (III) can be the same as described in process A.
  • step 2 of process B according to the invention it is possible to use all those catalysts which have hitherto been used as catalysts for the reaction of hexamethyldisilazane with urea to give N, N'-bis (trimethylsilyl) urea.
  • these catalysts can be found in DE-A 25 07 882, DE-A 25 53 932, DE-A 27 57 936, Bruynes et al. in J. org. Chem. 1982, 47, 3966-9 and Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1993, Vol. A 24, page 34f.
  • B catalyst is used in step 2 of process according to the invention, these are preferably those as used in DE-A 25 07 882, with (NH 4 ) 2 SO 4 being particularly preferred.
  • catalyst B is used in step 2 of process B according to the invention, the amounts involved are preferably 0.001 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of organosilicon compound containing chlorine residues used according to the invention.
  • the first step of process B according to the invention is carried out at temperatures of preferably from -20 to 200 ° C., particularly preferably from 0 to 150 ° C., in particular from 0 to 100 ° C.
  • the second step of process B according to the invention takes place at temperatures of preferably 0 to 200 ° C., particularly preferably 20 to 180 ° C., in particular 40 to 160 ° C.
  • the first step of method B according to the invention is preferably carried out at the pressure of the surrounding atmosphere, that is between 900 and 1100 hPa.
  • the second step of method B according to the invention is preferably carried out at pressures between 1 hPa and normal pressure, that is between 900 and 1100 hPa.
  • the second step of the reaction according to the invention can be carried out in the presence of solvents which are inert to the reactants, but this is not preferred. Examples of this are all solvents mentioned in connection with process A.
  • amine is added to a mixture of organosilicon compounds containing chlorine residues and organic solvent and allowed to react in a first step, the salt formed being separated off after the reaction has ended is added, and in a second step to the organosilicon compound obtained in the first step, urea (derivatives), optionally in a mixture with catalyst, and allowed to react.
  • the components used in method B according to the invention can each be a single type of such a component as well as at least two different types of such components.
  • the organosilicon compound containing chlorine residues used according to the invention is preferably a mixture of different types.
  • the invention relates to a process for the preparation of the organosilicon compounds according to the invention by reacting silylated urea (derivatives) of the formula
  • Z radicals are Me 3 Si, Et 3 Si, ViMe 2 Si, PhMe 2 Si, (H 4 F 3 C 3 ) Me 2 Si, (H 4 F 3 C 3 ) 3 Si and Me 3 SiOMe 2 Si, where Me is methyl, Vi is vinyl, Et is ethyl and Ph is phenyl.
  • silylated urea used in process C according to the invention are N, N "-bis (trimethylsilyl) urea, N, N" -bis (trimethylsilyl) -N, N "-dimethylurea and N, N" -bis (trimethylsilyl ) -N, N -diphenylurea, with N, N "- bis (trimethylsilyl) urea being particularly preferred.
  • silylated urea (derivatives) used in process C according to the invention are commercially available compounds or can be prepared by processes customary in silicon chemistry.
  • organosilicon compounds from units of the formula (IV) containing chlorine radicals used in process C according to the invention are those mentioned in connection with process A, the type and amount of course being chosen so that the organosilicon compounds formed have at least 3 silicon atoms.
  • silylated compound of the formula (VI) is used in amounts such that preferably 0.1 to 10 mol, particularly preferably 0.2 to 5 mol, of silyl groups, based in each case on 1 mol of chlorine, of the chlorine radicals used according to the invention Organosilicon compound.
  • the reaction according to the invention takes place at temperatures of preferably from 0 to 200 ° C., particularly preferably from 20 to 180 ° C., in particular from 30 to 160 ° C.
  • Process C according to the invention is preferably carried out between a pressure of 1 mbar and the pressure of the surrounding atmosphere, ie between 900 and 1100 hPa, depending on the reaction temperature and the organosilicon compounds containing chlorine residues used or the silylated ureas or urea derivatives used.
  • the components used in process C according to the invention can each be a single type of one Component as well as at least two different types of such components.
  • the organosilicon compound containing chlorine residues used according to the invention is preferably a mixture of different types.
  • the process A according to the invention has the advantage that it is simple to carry out and that the organosilicon compounds according to the invention are produced directly and without isolation of intermediate stages and are therefore inexpensive and time-saving.
  • Process B according to the invention has the advantage that absolutely chlorine-free end products are obtained in this way.
  • Process C according to the invention has the advantage that it is simple to carry out and there is no costly removal of ammonium salts from the product according to the invention.
  • organosilicon compounds according to the invention have the advantage that they can remove protic compounds, such as water, alcohols or silanols, permanently and quantitatively by chemical reaction, which generally leads to non-volatile and toxic and ecologically harmless reaction products, such as urea or urea derivatives as well as Sil (ox) ane.
  • protic compounds such as water, alcohols or silanols
  • organosilicon compounds according to the invention or produced according to the invention can be used for a wide variety of applications in which the task is to remove protic compounds or groups.
  • the compounds according to the invention are particularly suitable for the removal of substances with OH groups.
  • Examples of compounds or groups which can be removed with the organosilicon compounds according to the invention or produced according to the invention are water, alcohols, organic acids, such as, for example, carboxylic and sulfonic acids, compounds containing silanol groups, and inorganic acids with OH groups, such as sulfuric, sulfonic or nitric acids.
  • the amount of the compounds according to the invention used is dependent on the amount of the protic compounds or groups to be reacted.
  • at least one chemical bond between silicon atom and urea unit is preferably necessary for each protic group to be removed in the compounds according to the invention.
  • the compounds according to the invention are very particularly suitable as an additive to organopolysiloxane compositions, such as e.g. RTV-1 alkoxysilicone masses, to increase the storage stability.
  • the present invention furthermore relates to organopolysiloxane compositions which are storable with the exclusion of moisture and can be crosslinked to form elastomers at room temperature with the elimination of alcohols upon the entry of moisture with the elimination of alcohols
  • (C) condensation catalysts characterized in that they have at least one
  • compositions according to the invention can be stable or flowable.
  • the polydiorganosiloxanes used according to the invention with at least two organyloxy radicals on each end group are preferably those of the general formula (R 12 0) 3 _ b R 11 b SiO- [R 1 0 2 SiO] c - SiR 11 b (OR 12 ) 3 _ b (VI I),
  • R is the same or different SiC-bonded hydrocarbon radicals having 1 to 18 carbon atoms, which are optionally substituted with halogen atoms, amino groups, ether groups, ester groups, epoxy groups, mercapto groups, cyano groups or (poly) glycol residues, the latter consisting of Oxyethylene and / or oxypropylene units are constructed, means and
  • R can be the same or different and has a meaning given for R
  • R 12 can be the same or different and a hydrocarbon radical which has 1 to 18 carbon atoms and is optionally substituted by amino, ester, ether, keto or halogen groups
  • Oxygen atoms can be interrupted, and c is an integer from 10 to 10,000, preferably 100 to
  • radicals R and R are the examples given for radical R above.
  • Preferred radicals R are the radicals indicated above as preferred for radical R.
  • the radical R is preferably a hydrogen atom, unsubstituted hydrocarbon radicals having 1 to 10 carbon atoms and also hydrocarbon radicals having 1 to 10 carbon atoms substituted by amino, mercapto, morpholino, glycidoxy, acryloxy or methacryloxy groups.
  • the radical R is particularly preferably alkyl radicals and alkenyl radicals having 1 to 4 carbon atoms, in particular the methyl, ethyl and vinyl radical, and optionally substituted amino compounds connected to the silicon atom via alkyl radicals having 2 to 6 carbon atoms. and glycidoxy groups. 1 2
  • the radical R is preferably alkyl radicals having 1 to 8 carbon atoms, which can be substituted by methoxy or ethoxy groups, methyl or ethyl radicals being particularly preferred.
  • alkyl radicals R 12 are those given for R above
  • the average value for the number c in formula (VII) is preferably chosen so that the organopolysiloxane of formula (VII) has a viscosity of 1,000 to 1,000,000 mm 2 / s, particularly preferably 5,000 to 500,000 mm / s , measured at a temperature of 25 ° C.
  • diorganosiloxane units can be up to 10 mole percent by others, but usually only as more or less difficult to avoid Impurity fixing certificates present siloxane units such as R 10 SiO / 2 - , R Si0 3/2 - and Si0 4/2 units to be replaced, wherein R 10 has the same as above.
  • the polydiorganosiloxanes used in the compositions according to the invention with at least two organyloxy radicals on each End groups are commercially available products or can be prepared by processes known in silicon chemistry, for example by reacting ⁇ -dihydroxypolyorganosiloxanes with the corresponding organyloxysilanes.
  • organyloxy-functional crosslinking agents (B) which may be used can be any previously known organyloxy crosslinking agents, such as silanes or siloxanes with at least three organyloxy groups and cyclic silanes according to DE-A 36 24 206 (Wacker-Chemie GmbH; issued) on February 11, 1988) or the corresponding US-A 4,801,673 of the formula
  • R is a divalent hydrocarbon radical, R can be the same or different and has a meaning given for R and
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl or an aminoalkyl radical.
  • organyloxy crosslinking agents (B) optionally used in the compositions according to the invention are preferably organosilicon compounds of the formula
  • R has the meaning given above for R or represents a hydrocarbon radical substituted by the radical -SiR 1: L e (OR) 3 _ e , with R 11 and R12 being the same as that mentioned above
  • the partial hydrolyzates can be partial homohydrolysates, i.e. Partial hydrolysates of a type of organosilicon compound of formula (IX) as well as partial hydrolysates, i.e. Partial hydrolysates of at least two different types of organosilicon compounds of the formula (IX).
  • crosslinking agents (B) used in the compositions according to the invention are partial hydrolyzates of organosilicon compounds of the formula (IX), those with up to 6 silicon atoms are preferred.
  • radical R 16 are the examples mentioned above for radical R11 and hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms substituted by radicals -SiR 11 e (OR12) 3 _ e , where e is 0 or 1 and R 12 has the abovementioned meaning.
  • R 16 are the radicals preferred for R11 and hydrocarbon radicals having 1 to 6 carbon atoms which are substituted by radicals -SiR 11 e (OR12) 3_ e , where e is 0 or 1 and R 12 has the abovementioned meaning.
  • crosslinking agents (B) optionally used in the compositions according to the invention are particularly preferably tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysiloxyliloxyliloxyliloxyliloxyliloxyliloxyliloxysilane, phenyltrimoxysilane, phenyltrimyloxiloxane, phenyltrimoxiloxane, phenyltrimoxiloxane, phenyltrimoxiloxane
  • crosslinking agents (B) used in the compositions according to the invention are commercially available products or can be prepared by processes known in silicon chemistry.
  • compositions according to the invention contain crosslinking agents (B) in amounts of preferably 0 to 50 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 20 parts by weight, in particular 0.5 to 10 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • compositions according to the invention can contain any condensation catalysts (C) which have hitherto been present in compositions which can be stored in the absence of water and which crosslink to form elastomers when water is added at room temperature.
  • condensation catalysts such as butyl titanates and organic tin compounds, such as di-n-butyltin diacetate, di-n-butyltin dilaurate and reaction products of at least two per molecule via oxygen on silicon.
  • silane optionally substituted by an alkoxy group, having monovalent hydrocarbon radicals as hydrolyzable groups, or its oligomer with diorganotin diacytate, in which reaction products all valences of the tin atoms are caused by oxygen atoms of the group
  • SiOSn or are saturated by SnC-bonded, monovalent organic radicals.
  • Preferred condensation catalysts (C) are organometallic condensation catalysts, in particular derivatives of titanium, aluminum, tin and calcium and zinc, dialkyltin compounds and zinc dicarboxylates being particularly preferred.
  • organometallic condensation catalysts examples include the dialkyldi described in US Pat. No. 4,517,337 (General Electric Co .; issued May 14, 1985) ( ⁇ -dicotoyannannates, dialkyltin dicarboxylates, calcium and zinc dicarboxylates, and butyl titanium chelate compounds.
  • organometallic condensation catalysts are dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin di (2-ethylhexanoate) and zinc di (2-ethylhexanoate).
  • compositions according to the invention contain condensation catalyst (C) in amounts of preferably 0 to 10 parts by weight, particularly preferably 0.01 to 5 parts by weight, in particular 0.1 to 4 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • component (D) used in the compositions according to the invention are those for the organosilicon compounds according to the invention composed of units of the formula (I).
  • compositions according to the invention contain compound (D) in amounts of preferably 0.1 to 30 parts by weight, particularly preferably 0.5 to 20 parts by weight, in particular 0.5 to 10 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • compositions according to the invention can now contain further substances, such as plasticizers (E), fillers (F), adhesion promoters (G) and additives (H) , wherein the additional substances (E) to (H) can be the same as have been used in masses which can be crosslinked by splitting off alcohols.
  • plasticizers E
  • fillers F
  • adhesion promoters G
  • additives H
  • plasticizers (E) are dimethylpolysiloxanes which are liquid at room temperature and are endblocked by trimethylsiloxy groups, and also high-boiling hydrocarbons, such as paraffin oils.
  • compositions according to the invention contain plasticizers (E) in amounts of preferably 0 to 300 parts by weight, particularly preferably 10 to 200 parts by weight, in particular 20 to 100 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • fillers (F) are non-reinforcing fillers, ie fillers with a BET surface area of up to 50 m / g, such as quartz, diatomaceous earth, calcium silicate, zirconium silicate, zeolites, metal oxide powders, such as aluminum, titanium, iron or zinc oxides or their mixed oxides, barium sulfate, calcium carbonate, gypsum, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, glass and plastic powder, such as polyacrylonitrile powder; reinforcing fillers, ie fillers with a BET surface area of more than 50 m / g, such as pyrogenically prepared silica, precipitated silica, precipitated chalk, carbon black, such as furnace and acetylene black and silicon-aluminum mixed oxides of large BET surface area ; fibrous fillers such as asbestos as well
  • the fillers mentioned can be made hydrophobic, for example by treatment with organosilanes or -siloxanes or with stearic acid or by etherification of hydroxyl groups to alkoxy groups.
  • compositions according to the invention contain fillers (F) in amounts of preferably 0 to 300 parts by weight, particularly preferably 1 to 200 parts by weight, in particular 5 to 200 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • adhesion promoters (G) used in the organopolysiloxane compositions according to the invention are silanes and organopolysiloxanes with functional groups, such as, for example, those with aminoalkyl, glycidoxypropyl or methacryloxypropyl radicals and tetraalkoxysilanes.
  • functional groups such as, for example, those with aminoalkyl, glycidoxypropyl or methacryloxypropyl radicals and tetraalkoxysilanes.
  • siloxane (A) or crosslinker (B) already has the functional groups mentioned, it is not necessary to add an adhesion promoter.
  • compositions according to the invention contain adhesion promoters (G) in amounts of preferably 0 to 50 parts by weight, particularly preferably 1 to 20 parts by weight, in particular 1 to 10 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • additives (H) are pigments, dyes, fragrances, fungicides, oxidation inhibitors, agents for influencing the electrical properties, such as conductive carbon black, flame retardants, light stabilizers and agents for prolonging the skin formation time, such as silanes with an SiC-bound mercaptoalkyl radical, cell-producing Means, e.g. Azodicarbonamide, heat stabilizers and thixotropic agents, such as, for example, phosphoric acid esters according to DE-A 26 53 499.
  • additives (H) are pigments, dyes, fragrances, fungicides, oxidation inhibitors, agents for influencing the electrical properties, such as conductive carbon black, flame retardants, light stabilizers and agents for prolonging the skin formation time, such as silanes with an SiC-bound mercaptoalkyl radical, cell-producing Means, e.g. Azodicarbonamide, heat stabilizers and thixotropic agents, such as, for example, phosphoric acid esters
  • compositions according to the invention contain additives (H) in amounts of preferably 0 to 100 parts by weight, particularly preferably 0 to 30 parts by weight, in particular 0 to 10 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • additives (H) in amounts of preferably 0 to 100 parts by weight, particularly preferably 0 to 30 parts by weight, in particular 0 to 10 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
  • the compositions according to the invention are preferably those which
  • (D) contain one or more of the organosilicon compounds according to the invention with at least 3 silicon atoms from units of the formula (I) and optionally further substances.
  • compositions according to the invention are particularly preferably those which comprise (A) 100 parts by weight of polydiorganosiloxane of the formula (VII),
  • compositions according to the invention can each be a type of such a component or a mixture of at least two different types of such components.
  • compositions according to the invention all constituents of the particular composition can be mixed with one another in any order. This mixing can take place at room temperature and the pressure of the surrounding atmosphere, ie about 900 to 1100 hPa. If desired, this can be mixed but also at higher temperatures, for example at temperatures in the range from 35 ° C to 135 ° C.
  • organopolysiloxane compositions according to the invention must be carried out under essentially anhydrous conditions, since otherwise the compositions may harden prematurely.
  • the crosslinking can also be carried out at temperatures higher or lower than room temperature, e.g. at -5 ° to 10 ° C or at 30 ° to 50 ° C.
  • Another object of the present invention are molded articles produced by crosslinking the compositions according to the invention.
  • organopolysiloxane compositions according to the invention which can be crosslinked with the elimination of alcohols to give elastomers have the advantage that they are notable for very high storage stability and a high crosslinking rate.
  • the compositions according to the invention show constant vulcanization behavior at any time when stored for at least 18 months at room temperature.
  • compositions according to the invention have the advantage that the organosilicon compounds according to the invention with at least 3 silicon atoms from units of the formula (I) with OH groups, in particular with alcohol and / or water and / or silicon
  • Compounds with OH groups in RTV alkoxy compositions are mainly water, which is introduced into the composition with the formulation constituents such as the polysiloxane or the fillers, alcohols which are found in the end blocking of the OH polymers and the conversion of Si - Form OH groups or water with crosslinker, and Si -OH groups on polysiloxanes and especially on the silica optionally used as a filler.
  • the formulation constituents such as the polysiloxane or the fillers, alcohols which are found in the end blocking of the OH polymers and the conversion of Si - Form OH groups or water with crosslinker, and Si -OH groups on polysiloxanes and especially on the silica optionally used as a filler.
  • the formulation constituents such as the polysiloxane or the fillers, alcohols which are found in the end blocking of the OH polymers and the conversion of Si - Form OH groups or water with crosslinker, and Si -OH groups on polysiloxa
  • compositions according to the invention or those produced according to the invention can be used for all purposes for which organopolysiloxane compositions which can be stored with the exclusion of water and which crosslink to form elastomers when water is added at room temperature can be used.
  • compositions according to the invention or those produced according to the invention are therefore extremely suitable, for example, as sealing compounds for joints, including vertically extending joints, and similar empty spaces, e.g. 10 to 40 mm clear width, e.g. of buildings, land, water and aircraft, or as adhesives or cementing compounds, e.g. in window construction or in the production of aquariums or showcases, as well as e.g. for the production of protective coatings, including surfaces which are exposed to the constant action of fresh or sea water, or coatings which prevent sliding, or of rubber-elastic molded articles, and for the insulation of electrical or electronic devices.
  • the examples below are carried out at a pressure of the surrounding atmosphere, that is to say at about 1000 hPa, and at room temperature, that is to say at about 23 ° C., or at a temperature which does not occur when the reactants are combined at room temperature sets additional heating or cooling, and carried out at a relative humidity of about 50%. Furthermore, unless otherwise stated, all parts and percentages are by weight.
  • Shore A hardness is determined according to DIN 53 505 -87 / standard rod SI (German industrial standard). Of the following abbreviations are also used in the examples: Me is methyl radical
  • Gaseous ammonia is passed into a mixture of 400 ml of anhydrous toluene and 330 g (approx. 1 mol) of an organosilicon compound containing chlorine residues of the middle formula Me 3 Si (OMe 2 Si) 3 C1 until the reaction mixture has a basic reaction.
  • the ammonium chloride obtained as a by-product in the reaction is then filtered off and the residue is washed with twice 50 ml of anhydrous toluene.
  • the toluene is distilled off from the combined toluene solutions. What remains is 200 g of a clear liquid, which is loud
  • Si NMR represents a mixture of siloxanylamines and corresponds to an average formula of [Me 3 Si (OMe 2 Si) 3 ] 2 NH.
  • a mixture of 170 g of the siloxanylamine of the average formula [Me 3 Si (OMe 2 Si) 3 ] 2 NH, 0.3 g of ammonium sulfate and 15 g of urea prepared above is heated to 140 ° C. until the one to be observed Ammonia development comes to an end. Then excess siloxanylamine is removed. The residue obtained is liquid at room temperature with a
  • An RTV-1 silicone sealant is made.
  • 48.75 g of ⁇ , ⁇ -bis (dimethoxymethylsiloxy) polydimethylsiloxane with a viscosity of 1000 mm / s, 32 g of ⁇ , ⁇ -bis (trimethylsiloxy) polydimethyldisiloxane with a viscosity of 100 mm / s, 2 g of methyltrimethoxysilane are mixed , 4.5 g of 3-aminopropyltriethoxysilane and 9.5 g of the organosilicon compound containing urea residues prepared in Example 3.
  • the mass produced in this way is filled airtight into tubes and stored at 50 ° C.
  • the skin formation time time until a dry surface of the bead is formed
  • the Shore A hardness are determined using 2 mm thick foils using beads. The results are summarized in Table 1.
  • Example 4 The procedure described in Example 4 is repeated with the modification that no organosilicon compound containing urea residues is used. The results are summarized in Table 1.
  • Example 4 The procedure described in Example 4 is repeated with the modification that instead of 9.5 g of the organosilicon compound having urea residues prepared in Example 3, 6.3 g of the organosilicon compound having urea residues prepared in Example 2 are used. The results are summarized in Table 1.
  • Example 4 The procedure described in Example 4 is repeated with the modification that instead of 9.5 g of the organosilicon compound containing urea prepared in Example 3, 2.8 g of the organosilicon compound prepared in Example 1 are used. The results are summarized in Table 1.
  • HBZ skin formation time
  • k.V. no crosslinking after 7 days storage in air
  • Min. Minutes
  • Hours hours
  • a bowl with 5 g of water is placed in a desiccator at normal pressure and room temperature.
  • a second dish containing 100 g of the organosilicon compound containing urea residues prepared in Example 1 is added. Then you follow the change in humidity, i.e. the water content of the atmosphere, in the desiccator.
  • the air humidity decreases from 65% initially
  • Organosilicon compound containing urea residues converts to urea and polydimethylsiloxane.
  • Example 8 Example 7 is repeated with the modification that 5 g of methanol are used instead of 5 g of water.

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Abstract

Organosilisciumverbindungen mit mindestens drei Siliciumatomen aus Einheiten der Formel (I): RaSi(NR<1>C=ONR<2>2)k(NR<3>C=ONR<4>)t/2YmOn/2[(CR<5>2)s]r/2, mit Y gleich Einheiten der Formel (II): -SiR<6>3-p-q(NR<1>C=ONR<2>2)p(NR<3>C=ONR<4>)q/2, wobei R, R<1>, R<2>, R<3>, R<4>, R<5> und R<6> unabhängig voneinander jeweils gleich oder verschieden sein können und Wasserstoffatom oder gegebenenfalls substituierte einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, a, k, t, n, m, r, s, p und q die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben, mit der Massgabe, dass die Summe p + q</=3 ist, die Summe a + k + t + m + n + r gleich 4 ist, die Summe m + r gleich 0 oder 1 ist und die erfindungsgemässe Organosiliciumverbindung mindestens eine Einheit der Formel (I) mit t verschieden 0 enthält.

Description

Harnstoffgruppen aufweisende Organosiliciumverbindungen, deren Herstellung sowie deren Verwendung
Die Erfindung betrifft Organosiliciumverbindungen, die über Si-N-Bindungen verknüpfte Harnstoffgruppen aufweisen, deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Silylierungsprodukte von Harnstoff, wie z.B. N,N'-Bis (trime- thylsilyl) harnstoff und dessen Derivate, sind bereits bekannt. Hierzu sei. etwa auf US 3,346,609 (General Electric Co.; ausgegeben am 10.10.1967) verwiesen. In US 3,239,489 (Monsanto Co.; ausgegeben am 8.3.1966) werden Polymere beschrieben, die aus der Sequenz - Silan-Einheit - Harnstoff-Einheit - Kohlenwasserstoffkette - bestehen, die durch Umsetzung von Silazanen mit Diisocyanaten hergestellt werden. Des weiteren werden in US 4,959,407 (General Electric Co.; ausgegeben am 25.09.1990) durch Harnstoffeinheiten endblockierte Siloxanketten mit maximal 10 Siloxaneinheiten als Kettenverlängerer offenbart.
Gegenstand der Erfindung sind Organosiliciumverbindungen mit mindestens drei Siliciumatomen aus Einheiten der Formel
RaSi (NR^^NR2^ k(NR3C=ONR4) t/2YmOn/2 [ (CR5 2) s] r/2 (I)
mit Y gleich Einheiten der Formel
-SiR6 3_p_q(NR1C=ONR2 2)p(NR3C=ONR4)q/2 (II) ,
wobei R, R1 , R2 , R3 , R4 , R und R unabhängig voneinander jeweils gleich oder verschieden sein können und Wasserstoffatom oder gegebenenfalls substituierte einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, a 0, 1, 2 oder 3 ist, k 0, 1, 2 oder 3 ist, t 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, n 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, m 0 oder 1 ist , r 0 oder 1 ist , s eine ganze Zahl von 1 bis 20 darstellt, p 0, 1, 2 oder 3 ist und q 0, 1, 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, daß
- die Summe p + q <. 3 ist,
- die Summe a + k + t + m + n + r gleich 4 ist ,
- die Summe m + r gleich 0 oder 1 ist und - die erfindungsgemäße Organosiliciumverbindung mindestens eine Einheit der Formel (I) mit t verschieden 0 enthält.
Obwohl durch die Formeln (I) und (II) ausgedrückt, soll nochmals festgehalten werden, daß es sich bei den mit den Indices a, k, t, m, n, r, p und q gekennzeichneten Resten sämtlich um
3 4 Si-gebundene Reste handelt und die Reste -(NR C=ONR )-, -O- und - (CR 2)s~ jeweils 2 Si-Bindungen aufweisen.
Vorzugsweise ist in den Einheiten der Formel (I) die Summe k + t + n verschieden 0.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R und R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, 1-n-Butyl-, 2-n-Butyl-, iso-Butyl-, tert . -Butyl- , n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert . -Pentylrest ; Hexylreste, wie der n-Hexyl- rest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest ; Octylreste, wie der n-Octylrest und iso-Octylreste, wie der 2 , 2 , 4-Trimethylpentyl- rest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n- Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest ; Octadecylre- ste, wie der n-Octadecylrest ; Alkenylreste, wie der Vinyl- und der Allylrest; Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl- , Cyclohexyl-, Cycloheptylreste und Methylcyclohexylreste; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl- und Phenanthrylrest ; Alkarylre- ste, wie o-, m- , p-Tolylreste, Xylylreste und Ethylphenylre- ste; Aralkylreste, wie der Benzylrest, der - und der ß-Phenylethylrest . Beispiele für substituierte Kohlenwasserstoffreste R und R sind halogenierte Reste, wie der 3-Chlorpropylrest, der 3 ,3, 3-Trifluorpropylrest, Chlorphenylreste, Hexafluorpropylre- ste, wie der l-Trifluormethyl-2 , 2 , 2-trifluorethylrest; der 2-(Perfluorhexyl)ethylrest, der 1, 1, 2 , 2-Tetrafluorethyloxy- propylrest, der l-Trifluormethyl-2 , 2 , 2-trifluorethyloxypro- pylrest, der Perfluorisopropyloxyethylrest und der Perfluori- sopropyloxypropylrest; durch Aminogruppen substituierte Reste, wie der N-(2-aminoethyl) -3-aminopropylrest, der 3-Aminopropyl- rest, der 3- (Cyclohexylamino)propylrest, 3- (N,N-Diethyl-2- aminoethylamino)propylrest, 3-(Butylamino)propylrest und 3-(3-Methoxypropylamino)propylrest; etherfunktionelle Reste, wie der 3-Methoxypropylrest und der 3-Ethoxypropylrest ; cya- nofunktionelle Reste, wie der 2-Cyanoethylrest; esterfunktio- nelle Reste, wie der Methacryloxypropylrest; epoxyfunktionelle Reste, wie der Glycidoxypropylrest ; schwefelfunktionelle Reste, wie der 3-Mercaptopropylrest; und mit (Poly) glykolgruppen substituierte Reste, wobei letztere aus Oxyethylen- und/oder Oxypropyleneinheiten aufgebaut sein können.
Bevorzugt als Reste R und R sind jeweils unabhängig voneinander Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, mit Aminogruppen oder mit Fluorresten substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sowie um über Alky- lenreste mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen mit dem Siliciumatom verbundene, gegebenenfalls substituierte Amino- und Glycidoxygruppen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Resten R und R jeweils unabhängig voneinander um Alkylreste und Alkenylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie den Methyl- und den Vinyl- rest, sowie um über Alkylenreste mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen mit dem Siliciumatom verbundene, gegebenenfalls substituierte Amino- und Glycidoxygruppen, wie z.B. der 3- (2-Aminoethylami- no)propyl-Rest, der 3- (Cyclohexylamino) propyl-Rest oder der 3- (Glycidoxy) propylrest. Insbesondere handelt es sich sowohl bei R als auch bei R6 um den Methylrest.
Beispiele für Reste R , R , R und R gleich gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste sind die oben für Rest R und R angegebenen Beispiele.
Bevorzugte Reste R 1 , R2 , R3 und R4 sind jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff sowie Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Resten R1, R2 , R3 uunndd RR uunnaalbhängig voneinander um Wasserstoffatom sowie den
Methylrest.
Beispiele für Rest R sind die oben für Rest R und R angegebenen Beispiele. ς
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatome sowie aminofunktionelle und fluorsubstituierte Kohlenwasserstoffre- ste, wobei R 5 besonders bevorzugt Wasserstoffatom ist.
a ist bevorzugt 1, 2 oder 3.
k ist bevorzugt 0, 1 oder 2.
t ist bevorzugt 1, 2 oder 3.
n ist bevorzugt 1 oder 2.
s ist bevorzugt 2.
p ist bevorzugt 0, 1 oder 2.
q ist bevorzugt 1 oder 2. Beispiele für Einheiten der Formel (I) sind la) Me3Si (NH-C=0-NH) 1/2; Me2Si (NH-C=0-NH) 2 >2 ; MeSi (NH-C=0-NH)3/2; Si (NH-C=0-NH) 4 ,2 ; lb) Me3Si (NMe-C=0-NMe) 1/2; Me2Si (NMe-C=0-NMe) 2 ,2 ; MeSi (NMe-C=0-NMe)3/2; Si (NMe-C=0-NMe) 4/2 ;
2) Me3Si01/2; Me2Si02/2; MeSi03 2; Si04 2;
3) Me3Si [SiMe(NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ] ;
Me3Si [SiMe (NH-C=0-NH) j2 \ ; Me3Si [SiMe2 (NH-C=0-NH) ± ,2 ] ;
4 ) Me3 Si [ (CMe2 ) s ] l / 2 ; 5) Me2Si (NH-C=0-NH)1/2 (NH-C=0-NH2) ; MeSi (NH-C=0-NH) 2/2 (NH-C=0-NH2) ;
MeSi (NH-C=0-NH) χj2 (NH-C=0-NH2) 2 ; Si (NH-C=0-NH) 3/2 (NH-C=0-NH2) ; Si(NH-C=0-NH)2/2 (NH-C=0-NH2)2; Si (NH-C=0-NH) χ/2 (NH-C=0-NH2 ) 3 ;
6) Me2Si (NH-C=0-NH) 1/201/2; MeSi (NH-C=0-NH) 2 201/2 ; MeSi (NH-C=0-NH) -L/202/2,- Si (NH-C=0-NH) 3 201/2 ;
Si (NH-C=0-NH) 2/2°2/2 ; Si (NH-C=0-NH) 1/2°3 /2 '
7) Me2Si [SiMe(NH-C=0-NH) χ/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) χ/2 ; Me2Si [SiMe (NH-C=0-NH) 2/2] (NH-C=0-NH) 1/2 ;
Me2Si [SiMe2 (NH-C=0-NH) 1/2] (NH-C=0-NH) /2 ; Me2Si [SiMe2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) /2 ;
MeSi [SiMe(NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) 2/2 ;
MeSi [SiMe (NH- C=0-NH) 2 /2 ] (NH-C=0-NH) 2 /2 ;
Si [SiMe (NH- C=0-NH) l y/2 (NH-C=0-NH2 ) ] (NH-C=0-NH) 3 /2 ;
Si [SiMe(NH-C=0-NH)2/2] (NH-C=0-NH) 3/2 ; 8) Me2Si [ (CMe2)s] 1/2 (NH-C=0-NH) 3_/2;
MeSi [ (CMe2) s] l/2 (NH-C=0-NH) 2/2 ; Si [ (CMe2) s] l/2 (NH-C=0-NH) 3/2 ; mit s = 1 bis 20
9) Me2Si01/2 (NH-C=0-NH2) ; MeSi02/2 (NH-C=0-NH2 ) ; MeSi01/2 (NH-C=0-NH2)2; Si03/2 (NH-C=0-NH2) ; Si02/2 (NH-C=0-NH2)2; S±01/2 (NH-C=0-NH2 ) 3 ;
10) Me2Si [SiMe (NH-C=0-NH) ]_/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH2) ; Me2Si [SiMe(NH-C=0-NH)2/2] (NH-C=0-NH2) ;
Me2Si [SiMe2 (NH-C=0-NH) 1/2] (NH-C=0-NH2) ; Me2Si [SiMe2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH2) ; MeSi [SiMe (NH-C=0-NH) -L/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH2) 2 ; MeSi [SiMe(NH-C=0-NH)2/2] (NH-C=0-NH2) 2 > Si [SiMe (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH2) 3 ; Si
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(NH-C=0-NH2) 3; 11) Me2Si [ (CMe2) g] λ/2 (NH-C=0-NH2) ;
MeSi [ (CMe2) s] l/2 (NH-C=0-NH2) 2 ; Si [ (CMe2) g] l/2 (NH-C=0-NH2 ) 3 ; mit s = 1 bis 20
12 ) Me2Si [SiMe (NH-C=0-NH) λ/2 (NH-C=0-NH2 ) ] Oχ ,2 ; Me2Si
Figure imgf000008_0001
Me2Si [SiMe2 (NH-C=0-NH) 1/2]01 /2 ;
Me2Si [SiMe2 (NH-C=0-NH2 ) ] 0-^^ ;
Me2Si [SiMe (NH-C=0-NH) ι/2°ι/2] °l/2 '" Me2Si [SiMe02/2] 0]_/2 ;
Me2Si
Figure imgf000008_0002
Me2si tSiMe2°l/2] °l/2 '" MeSi [SiMe(NH-C=0-NH) χ/2 (NH-C=0-NH2) ]02/2;
Figure imgf000008_0003
MeSi [SiMe (NH-C=0-NH) 1/2 0 /2^ °2/2 '"
MeSi MeSi [SiMe02/2] 02/2 ;
Figure imgf000008_0004
Si [SiMe(NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ]03/2;
Si
Figure imgf000008_0005
Si [SiMe (NH-C=0-NH) ι/2°i/2] °3/2 ;
Figure imgf000008_0006
13) Me2Si[(CMe2)g]1/2Ol/2; MeSi [ (CMe2) s] 1/202/2 ;
Si [ (CMe2) s] 1 /2°3/2; mit s = 1 bis 20
14) MeSiO-j^ (NH-C=0-NH) 1//2 (NH-C=0-NH2) ; Si02/2 (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ; Si01 /2 (NH-C=0-NH) 2/2 (NH-C=0-NH2) ; SiO-j^ (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2)2;
15) MeSi [SiMe (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) χ/2
Figure imgf000008_0007
(NH-C=0-NH2) ;
MeSi [SiMe (NH-C=0-NH2 ) ;
Figure imgf000008_0008
Si [SiMe(NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) j2 (NH-C=0-NH2) 2 ; Si (NH-C=0-NH2) 2 ;
Figure imgf000008_0009
Si [SiMe (NH-C=0-NH) 1//2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) j (NH-C=0-NH2) ; Si [SiMe (NH-C=0-NH) 2/ 2] (NH-C=0-NH) 2/2 (NH-C=0-NH2)
16) MeSi [ (CMe2) s] 1 2 (NH-C=0-NH) χ/2 (NH-C=0-NH2) ; Si [ (CMe2) s] j2 (NH-C=0-NH) 2/2 (NH-C=0-NH2) ;
Si [ (CMe2)s] χ/2 1 bis 20
Figure imgf000008_0010
17) MeSi [SiMe (NH-C=0-NH) ±/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) 1/201/2 ; MeSi
Figure imgf000008_0011
(NH-C=0-NH) 1/20]_/2;
Si [SiMe(NH-C=0-NH) ±/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) 1/202/-2; Si
Figure imgf000008_0012
(NH-C=0-NH) 1/202/2 ;
Si [SiMe(NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ] (NH-C=0-NH) 2/2°l/2 ; Si [SiMe (NH-C=0-NH) 2/2] (NH-C=0-NH) 2/201/2
18) MeSi [(CMe2)s] 1/2 (NH-C=0-NH) 1/201/2; Si [ (CMe2) g] l/2 (NH-C=0-NH) 2/2°l/2 '*
Si [ (CMe2)s] -L/2 (NH-C=0-NH) 1/202/2; mit s = 1 bis 20
19) MeSi [SiMe (NH-C=0-NH) ]_/2 (NH-C=0-NH2) ] 0]_/2 (NH-C=0-NH2) ; MeSi [SiMe (NH-C=0-NH) 2/2-l°l/2 (NH-C=0-NH2) ; Si[SiMe(NH-C=0-NH)1/2 (NH-C=0-NH2) ]01_/2 (NH-C=0-NH2) 2 ; Si [SiMe(NH-C=0-NH)2/2]01/2 (NH-C=0-NH2) 2 ; Si [SiMe (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ]02/2 (NH-C=0-NH2) ; Si [SiMe(NH-C=0-NH)2/2]02/2 (NH-C=0-NH2)
20) MeSi [ (CMe2) s] 1/201/2 (NH-C=0-NH2) ; Si[(CMe2)g3l/202/2 (NH-C=0-NH2) ;
Si [ (CMe2) s] 1/201/2 (NH-C=0-NH2)2; mit s = 1 bis 20
21) Si [SiMe (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) ] 0-L/2 (NH-C=0-NH2) (NH-C=0-NH) -L/2,-
Si [SiMe 22) Si
Figure imgf000009_0001
t s = 1 bis 20, wobei Me gleich Methylrest bedeutet.
Beispiele für die erfindungsgemäßen Verbindungen aus Einheiten der Formel (I) sind a) [Me3Si(NH-C=0-NH) ] [SiMe20]χ[SiMe2-NH-C=0-NH-] [SiMe3] mit χ=0-1000; y=0-500; +y^l ;
[Me3Si (OSiMe2) 4 (NH-C=0-NH) ] [SiMe20] χ [SiMe2 -NH-C=0-NH-]
[ (SiMe20) 4SiMe3] mit x=0-1000; y=0-500; x+y^l ;
[Me3Si (NMe-C=0-NMe) ] [SiMe20]χ[SiMe2 (N e-C=0-NMe) ] [SiMe3] mit x=0-1000; y=0-500; x+y^l ;
[Me3Si (OSiMe2)4 (NMe-C=0-NMe) ] [SiMe20] χ [SiMe2 (NMe-C=0-NMe) ]
[ (SiMe20) 4SiMe3] mit x=0-1000; y=0-500; x+y >1 ;
[MeSi
Figure imgf000009_0002
(NH-C=0-NH2) ] [MeSi (NH-C=0-NH) 3/2] 2 ;
[MeSi (NH-C=0-NH) /2 (NH-C=0-NH2) 2] 2 [MeSi (NH-C=0-NH) 2/2 (NH-C=0-NH2) ]3 [MeSi(NH-C=0-NH)3/2] 12;
[MeSi (NPh-C=0-NPh) 1/2 (NPh-C=0-NPh2 ) λ [MeSi (NPh-C=0-NPh) 2/2
(NPh-C=0-NPh2) 13 [MeSi (NPh-C=0-NPh) 3/2] 12 ;
[ViSi (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) 2] 2 [ViSi (NH-C=0-NH) 2/2
(NH-C=0-NH2) ] 3 [ViSi(NH-C=0-NH)3/2] 12 [MeSi (NH-C=0-NH) /2 (NH-C=0-NH2 ) 2 ] 2 [MeSi (NH-C=0-NH) 2/2
(NH-C=0-NH2) ]2
[MeSi (NH-C=0-NH)3/2]2 C (NH-C=0-NH) χ/2 (SiMe20) χSiMe2
(NH-C=0-NH) !/2]y mit x=0-20; y=0-50; [ViSi (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2 ) 2] 2 [ViSi (NH-C=0-NH) 2/2
(NH-C=0-NH2) 12
[ViSi (NH-C=0-NH)3/2]2 [ (NH-C=0-NH) χ/2 (SiMe20) χSiMe2
(NH-C=0-NH) 1/2]y mit x = 0 bis 20; y = 0 bis 50; b) [MeSi (NH-C=0-NH) 2/2 {SiMe (NH-C=0-NH) /2 (NH-C=0-NH2) }]7
[MeSi (NH-C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2) {SiMe (NH-C=0-NH) ± ,2
(NH-C=0-NH2) }]4
[MeSi (NH-C=0-NH) 2 /2 { SiMe (NH-C=0-NH2 ) 2 } ] 3
[MeSi (NH- C=0-NH) 2 /2 ( SiMe (NH-C=0-NH) 2 /2 } 1 2 [MeSi (NH- C=0-NH) 1/2 (NH-C=0-NH2 ) { SiMe (NH-C=0-NH2 ) 2 } ] ;
[MeSi (NH-C=0-NH) 2 /2 { SiMe (NH-C=0-NH) 1 2 (NH- C=0-NH2 ) } ] 3
[MeSi (NH- C=0-NH) l / 2 (NH-C=0-NH2 ) { SiMe (NH-C=0-NH) 1^2
(NH- C=0-NH2 ) } ] g
[MeSi (NH-C=0-NH) 2/2{SiMe (NH-C=0-NH2) 2 } ] 4 [MeSi (NH-C=0-NH)2/2{SiMe(NH-C==0-NH)2/2}]2
[MeSi (NH-C=0-NH) χ/2 (NH-C=0-NH2) {SiMe (NH-C=0-NH2 ) 2 } ]
[SiMe2 (NH-C=0-NH) 2/2^20 ; c) [MeSi{ (CH2)2}1/2 (NH-C=0-NH) j2 (NH-C=0-NH2) J5 [MeSi{ (CH2)2}l/2 (NH-C=0-NH)2/2]4 [MeSi{ (CH2 ) 2}1/2 (NH-C=0-NH2)2]
[SiMe2 (NH-C=0-NH) 2/2^ 10 ' ODei Me gleich Methylrest, Vi gleich Vinylrest und Ph gleich Phenylrest bedeutet.
Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Organosiliciumver- bindungen 3 bis 1000 Siliciumatome, besonders bevorzugt 3 bis 300 Siliciumatome, auf.
Bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (I) um solche, in denen r gleich 0 ist.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (I) um solche, in denen r=m=0 ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Verfahren A
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen durch Umsetzung von Harnstoff (derivaten) der Formel
0 II
HR7N-C-NR8 (III) wobei R 7 und R8 gleich oder verschieden sein können und je' weils unabhängig voneinander eine für R , R , R und R4 oben angegebene- Bedeutung haben, mit der Maßgabe, daß mindestens eine Verbindung der Formel (III) mit mindestens einem Rest R8 gleich Wasserstoffatom eingesetzt wird, mit Chlorresten aufweisenden Organosilciumverbindungen aus Einheiten der Formel
RaSi0n/2Ym t (CR Sϊ r/2C1u <IV) ■
wobei R, R , Y, a, n, m, r und s jeweils gleich oder verschieden sein können und eine oben dafür angegebene Bedeutung haben sowie u 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, mit der Maßgabe, daß die Summe a+n+m+r+u gleich 4 ist und mindestens eine Verbindung aus Einheiten der Formel (IV) mit mindestens einem Chloratom pro Molekül vorhanden ist,
unter Abspaltung von HCl .
Vorzugsweise wird das dabei gebildete HCl entfernt.
Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren A eingesetz- ten Harnstoff (derivate) sind Harnstoff, N-Methylharnstoff, N,N"-Dimethylharnstoff , N-Vinylharnstoff , N,N" -Divinylharn- stoff, N-Phenylharnstoff , N,N*" -Diphenylharnstoff , N-Ethylharn- stoff, N,N"-Diethylharnstoff , N- (Trifluorpropyl) harnstoff, N, N" -Di (Trifluorpropyl) harnstoff, N-Cyclohexylharnstoff , N,N"- Dicyclohexylharnstoff , N-Benzylharnstoff und N, N" -Dibenzyl- harnstoff, wobei Harnstoff besonders bevorzugt ist. Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren A eingesetzten Chlorreste aufweisenden Verbindungen kann es sich um monomere, oligo- mere oder polymere Verbindungen handeln, wobei Art und Menge selbstverständlich so zu wählen sind, daß die entstehenden Or- ganosiliciumverbindungen mindestens 3 Siliciumatome aufweisen.
Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren A eingesetzten, Chlorreste aufweisenden Organosilciumverbindungen sind a) Me3Si(OSiMe2)eCl; Cl (SiMe20) eSiMe2Cl ; MeSiCl3; SiCl4 mit e gleich 0 bis 1000; b) ViMe2Si (OSiMe2) e (OSiViMe) fCl ; Cl (SiMe20) e (SiViMeO) fSiMe2Cl ; ViSiCl3 mit e gleich 0 bis 1000 und f gleich 0 bis 100; c) PhMe2Si(OSiMe2)e(OSiPhMe)fCl; Cl (SiMe20) e (SiPhMeO) fSiMe2Cl ; PhSiCl3 mit e gleich 0 bis 1000 und f gleich 0 bis 100; (Trifluorpropyl) e2Si (OSiMe2 ) e (OSi (Trifluorpropyl) Me) fCl ; Cl (SiMe20) e (Si (Trifluorpropyl) MeO) fSiMe2Cl ; (Trifluorpropyl) SiCl3 mit e gleich 0 bis 1000 und f gleich 0 bis 100; und d) Cl3Si-(CH2)s-SiCl3; MeCl2Si- (CH2) s-SiMeCl2 ; ClMe2Si-(CH2) s-SiClMe2 mit s gleich 1 bis 20; Disilane der Formel Me6_„Si2ClCf mit g gleich 1 bis 6, wobei die unter a) , b) und c) genannten Beispiele bevorzugt sowie Me3Si(OSiMe2)eCl, Cl (SiMe20) eSiMe2Cl , MeSiCl3 und SiCl4 mit e gleich 0 bis 1000 besonders bevorzugt sind, wobei Me gleich Methylrest, Vi gleich Vinylrest und Ph gleich Phenylrest bedeutet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren A wird Harnstoff (derivat) vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 10 Mol, besonders bevor- zugt 0,1 bis 2 Mol, jeweils bezogen auf 1 Mol Chlor der erfindungsgemäß eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosilici- umverbindung, eingesetzt.
Sowohl bei den erfindungsgemäß eingesetzten Chlorresten auf- weisenden Organosilciumverbindungen wie auch bei den Harnstoff(derivaten) handelt es sich um handelsübliche Produkte bzw. können nach in der Chemie gängigen Methoden hergestellt werden. Hierzu sei beispielsweise auf die in US 5,473,037 und in EP-A 484 959 beschriebenen Herstellungsverfahren verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren A wird bei Temperaturen von vorzugsweise -80 bis 200°C, besonders bevorzugt von 0 bis
80°C, und vorzugsweise bei dem Druck der umgebenden Atmosphäre, also zwischen 900 und 1100 hPa, durchgeführt.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren A in inerter Atmosphäre, durchgeführt , wobei mit inerter Atmosphäre im Sinne der Erfindung eine Atmosphäre bezeichnet wird, die im wesentlichen Sauerstoff- und wasserfreie ist, wie z.B. Stickstoffoder Argon-Atmosphäre .
Vorzugsweise erfolgt die erfindungsgemäße Umsetzung in Anwesenheit von gegenüber den Reaktionsteilnehmern inerten Lösungsmitteln, wie z.B. Aromaten, Kohlenwasserstoffen, Ethern, chlorierten Kohlenwasserstoffen oder α,ω-Trimethylsilylpoly- dimethylsiloxanen, wobei die gegebenenfalls eingesetzten Lösungsmittel vorzugsweise weitgehend frei von Wasser sind oder Wasser in Mengen von bis zu 0,2 Gew.-% enthalten.
Falls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren A Lösungsmittel eingesetzt wird, handelt es sich bevorzugt um Ether und gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Benzol, Toluol, Xylol, Chloroform, Methylenchlorid, Trichlorethan, Trichlorpropan, Hexan, Heptan, Octan, Decan, Dodecan, Petrole- ther, Diethylether und Tetrahydrofuran.
Falls Lösungsmittel eingesetzt wird, handelt es sich um Mengen von bevorzugt 1 bis 1000 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 20 bis 400 Gewichtsteile, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Chlorreste aufweisende Organosilicium- Verbindung.
Vorzugsweise erfolgt die Entfernung des bei der erfindungsgemäßen Umsetzung entstehenden Chlorwasserstoffs mittels Basen, wie beispielsweise Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Trime- thylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Butylamin, Di- butylamin, Tributylamin, Octylamin, Dioctylamin, Trioctylamin, Nonylamin, Dinonylamin und Trinonylamin.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren A als Base Amine, besonders bevorzugt tertiäre Amine, wie z.B. Triethylamin oder Pyridin, eingesetzt.
Falls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren A Base eingesetzt wird, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 0,1 bis 20 Mol, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Mol, jeweils bezogen auf ein Mol Chlor der erfindungsgemäß eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung .
Das durch die Abfangreaktion entstandene Salz, bevorzugt ein Ammoniumhydrochlorid, wie z.B. Triethylammoniumchlorid, wird vorzugsweise, z.B. durch Filtration oder Zentrifugation, aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Falls erwünscht, wird das Fil- trat von dem gegebenenfalls eingesetzten organischen Lösungsmittel, beispielsweise durch Destillation, befreit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens A werden die Chlorreste aufweisenden Organosilici- umverbindungen zu einem Gemisch aus Harnstoff (derivaten) , gegebenenfalls Base sowie gegebenenfalls organischem Lösungsmittel gegeben und reagieren gelassen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens A werden die Chlorreste aufweisenden
Organosiliciumverbindungen zu einem Gemisch aus Harnstoff (derivaten) , Base sowie organischem Lösungsmittel gegeben und reagieren gelassen, wobei nach Beendigung der Umsetzung das entstandene Salz abfiltriert und das organische Lösungsmittel abgetrennt wird.
Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren A eingesetzten Komponenten kann es sich jeweils um eine einzelne Art einer solchen Komponente wie auch um mindestens zwei verschiedene Arten derartiger Komponenten handeln. Bei der erfindungsgemäß eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung handelt es sich bevorzugt um ein Gemisch aus verschiedenen Arten.
Verfahren B
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Organosilciumverbindungen, dadurch gekennzeichnet,' daß in einem 1. Schritt
Chlorreste aufweisende Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (IV) , mit der Maßgabe, daß die Summe a+n+m+r+u gleich 4 ist und mindestens eine Verbindung aus Einheiten der Formel (IV) mit mindestens einem Chloratom pro Molekül vorhanden ist, mit A inoverbindungen der Formel
R9 2NH (V) q umgesetzt werden, wobei R gleich oder verschieden sein kann und eine für Rest R angegebene Bedeutung hat, und in einem 2. Schritt die im 1. Schritt erhaltenen Organosiliciumverbindungen mit Harnstoff (derivaten) der Formel (III), mit der Maßgabe, daß mindestens eine Verbindung der Formel (III) mit mindestens ei- o nem Rest R gleich Wasserstoffatom eingesetzt wird, gegebenenfalls in Anwesenheit von Katalysator umgesetzt werden.
Q
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Wasserstoffatom und Alkylreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei Wasserstoffa- tom und Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt sind.
Beispiele für Aminoverbindungen der Formel (V) sind Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Propyla in, Dipropylamin, Butylamin, Dibutylamin, Pentyla in, Dipentyla- min, Octylamin, Nonyla in, Decyla in, Cocosfettamin, Oleyla- min, Stearylamin, Talgfettamin, Cyclohexylamin, Benzylamin, Phenylethylamin, Ethylendiamin, Diaminobutan, Diaminohexan, Anilin, Methylanilin, Diphenylanilin, Toluidin, Chloranil, Nitranilin und Phenylendiamin, wobei Ammoniak, Methylamin, Di- ethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Propyla in, Dipropylamin, Butylamin und Dibutylamin bevorzugt und Ammoniak sowie Methylamin besonders bevorzugt sind.
Bei den Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (IV) kann es sich um die gleichen han- dein, wie bei Verfahren A beschrieben, wobei Art und Menge selbstverständlich so zu wählen sind, daß die entstehenden Organosiliciumverbindungen mindestens 3 Siliciumatome aufweisen.
Im 1. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B wird Amino- Verbindung der Formel (V) in Mengen von vorzugsweise 0,5 bis
10 Mol, besonders bevorzugt 0,8 bis 5 Mol, jeweils bezogen auf ein Mol Chlor der erfindungsgemäß eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung, eingesetzt.
Die Umsetzung gemäß dem 1. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B kann des weiteren in bereits bekannter Weise erfolgen. So wird die Umsetzung von Chlorsiloxanen mit Ammoniak bzw. Aminen beispielsweise in DE-A 29 53 680 sowie in der darin zitierten Literatur beschrieben.
Bei den Harnstoff (derivaten) der Formel (III) kann es sich um die gleichen handeln, wie bei Verfahren A beschrieben.
Im 2. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B können alle diejenigen Katalysatoren eingesetzt werden, die als Katalysator für die Umsetzung von Hexamethyldisilazan mit Harnstoff zu N,N'-Bis(trimethylsilyl)harnstoff bisher verwendet werden. Beispiele für diese Katalysatoren sind zu finden in DE-A 25 07 882, DE-A 25 53 932, DE-A 27 57 936, Bruynes et al. in J. org. Chem. 1982, 47, 3966-9 und Ulimann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1993, Vol. A 24, Seite 34f. Falls im 2. Schritt des erfindungsgemäßen Verf hrens B Katalysator eingesetzt wird, handelt es sich bevorzugt um solche, wie sie in DE-A 25 07 882 verwendet werden, wobei (NH4)2S04 besonders bevorzugt ist .
Falls im 2. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B Katalysator eingesetzt wird, handelt es sich um Mengen von vorzugsweise 0,001 bis 1 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile erfindungsgemäß eingesetzte Chlorreste aufweisende Organosilieiumverbindung.
Der 1. Schritt des erfindungsgemäßen Verf hrens B erfolgt bei Temperaturen von vorzugsweise -20 bis 200°C, besonders bevorzugt von 0 bis 150°C, insbesondere von 0 bis 100°C.
Der 2. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B erfolgt bei Temperaturen von vorzugsweise 0 bis 200 °C, besonders bevorzugt von 20 bis 180°C, insbesondere von 40 bis 160°C.
Der 1. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B erfolgt vorzugsweise beim Druck der umgebenden Atmosphäre, also zwischen 900 und 1100 hPa.
Der 2. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens B erfolgt vor- zugsweise bei Drücken zwischen 1 hPa und Normaldruck, also zwischen 900 und 1100 hPa.
Der 2. Schritt der erfindungsgemäßen Umsetzung kann in Anwesenheit von gegenüber den Reaktionsteilnehmern inerten Lö- sungsmitteln durchgeführt werden, was jedoch nicht bevorzugt ist. Beispiele dafür sind alle im Zusammenhang mit Verfahren A genannten Lösungsmittel .
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens B wird in einem ersten Schritt zu einem Gemisch aus Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindungen und organischem Lösungsmittel Amin gegeben und reagieren gelassen, wobei nach Beendigung der Umsetzung das entstandene Salz abgetrennt wird, sowie in einem 2. Schritt zu der im 1. Schritt erhaltenen Organosiliciumverbindung Harnstoff (derivate) gegebenenfalls im Gemisch mit Katalysator gegeben und reagieren gelassen wird.
Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren B eingesetzten Komponenten kann es sich jeweils um eine einzelne Art einer solchen Komponente wie auch um mindestens zwei verschiedene Arten derartiger Komponenten handeln. Bei der erfindungsgemäß einge- setzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung handelt es sich bevorzugt um ein Gemisch aus verschiedenen Arten.
Verfahren C
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen durch Umsetzung von silylierten Harnstoff (derivaten) der Formel
O ZR 7N-C"-NR8ö 2_χZχ (VI) ,
wobei R 7 und R8 eine der oben dafür angegebenen Bedeutungen haben, Z ein Silylrest bedeutet und x 0 oder 1 ist, mit der Maßgabe, daß die Verbindung der Formel (VI) maximal 2 Siliciumatome aufweist und mindestens eine Verbindung der Formel (VI) mit x=l eingesetzt wird, mit Chlorresten aufweisenden Organosilciumverbindungen aus Einheiten der Formel (IV) , mit der Maßgabe, daß die Summe a+n+m+r+u gleich 4 ist und mindestens eine Verbindung aus Einheiten der Formel (IV) mit mindestens einem Chloratom pro Mo- lekül vorhanden ist.
Beispiele für Reste Z sind Me3Si-, Et3Si-, ViMe2Si-, PhMe2Si-, (H4F3C3)Me2Si-, (H4F3C3)3Si- und Me3SiOMe2Si-, wobei Me gleich Methylrest, Vi gleich Vinylrest, Et gleich Ethylrest und Ph gleich Phenylrest bedeutet. Beipiele für im erfindungsgemäßen Verfahren C eingesetzte silylierte Harnstoff (derivate) sind N,N" -Bis (trimethylsilyl) - harnstoff, N,N"-Bis (trimethylsilyl) -N,N" -dimethylharnstoff und N,N"-Bis (trimethylsilyl) -N,N -diphenylharnstoff , wobei N,N"- Bis (trimethylsilyl) arnstoff besonders bevorzugt ist.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren C eingesetzten silylierten Harnstoff (derivate) sind handelsübliche Verbindungen oder können nach in der Siliciumchemie gängigen Verfahren hergestellt werden.
Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren C eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (IV) sind die im Zusammenhang mit Verfah- ren A genannten, wobei Art und Menge selbstverständlich so zu wählen sind, daß die entstehenden Organosiliciumerbindungen mindestens 3 Siliciumatome aufweisen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren C wird silylierte Verbindung der Formel (VI) in solchen Mengen eingesetzt, daß vorzugsweise 0,1 bis 10 Mol, besonders bevorzugt 0,2 bis 5 Mol, Silylgrup- pen, jeweils bezogen auf 1 Mol Chlor der erfindungsgemäß eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung, vorliegen.
Die erfindungsgemäße Umsetzung erfolgt bei Temperaturen von vorzugsweise 0 bis 200°C, besonders bevorzugt von 20 bis 180°C, insbesondere von 30 bis 160°C.
Das erfindungsgemäße Verfahren C erfolgt vorzugsweise zwischen einem Druck von 1 mbar und dem Druck der umgebenden Atmosphäre, also zwischen 900 und 1100 hPa, in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur und den verwendeten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindungen bzw. den eingesetzten silylier- ten Harnstoffen bzw. Harnstoffderivaten.
Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren C eingesetzten Komponenten kann es sich jeweils um eine einzelne Art einer solchen Komponente wie auch um mindestens zwei verschiedene Arten derartiger Komponenten handeln. Bei der erfindungsgemäß eingesetzten Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung handelt es sich bevorzugt um ein Gemisch aus verschiedenen Arten.
Das erfindungsgemäße Verfahren A hat den Vorteil, daß es einfach in der Durchführung ist und die Herstellung der erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen direkt und ohne Isolierung von Zwischenstufen erfolgt und somit zeit- und kosten- günstig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren B hat den Vorteil, daß auf diesem Weg absolut chlorfreie Endprodukte erhalten werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren C hat den Vorteil, daß es einfach in der Durchführung ist und keine aufwendige Abtrennung von Ammoniumsalzen vom erfindungsgemäßen Produkt erfolgt.
Die erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen haben den Vorteil, daß sie protische Verbindungen, wie etwa Wasser, Alkohole oder Silanole, dauerhaft und quantitativ durch chemische Reaktion entfernen können, was in der Regel zu nicht - flüchtigen sowie toxisch und ökologisch unbedenklichen Reaktionsprodukten, wie etwa Harnstoff bzw. Harnstoffderivate sowie Sil(ox)ane, führt.
Die erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Organosiliciumverbindungen können für verschiedenste Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Aufgabe darin besteht, proti- sehe Verbindungen oder Gruppen zu entfernen. Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Verbindungen für die Entfernung von Substanzen mit OH-Gruppen.
Beispiele für Verbindungen oder Gruppen die mit den erfin- dungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Organosiliciumverbindungen entfernt werden können, sind Wasser, Alkohole, organische Säuren, wie z.B. Carbon- und Sulfonsäuren, Sila- nolgruppen enthaltende Verbindungen sowie anorganische Säuren mit OH-Gruppen, wie z.B. Schwefel-, Sulfon- oder Salpetersäuren .
Die Menge der zur Verwendung kommenden erfindungsgemäßen Ver- bindungen ist dabei abhängig von der Menge der umzusetzenden protischen Verbindungen oder Gruppen. Für eine vollständige Umsetzung ist pro zu entfernender protischer Gruppe in den erfindungsgemäßen Verbindungen bevorzugt mindestens eine chemische Bindung zwischen Siliciumatom und Harnstoff-Einheit notwendig. -
Ganz besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Verbindungen als Zusatz zu Organopolysiloxanmassen, wie z.B. RTV-1-Alkoxysiliconmassen, zur Erhöhung der Lagerstabilität.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind unter Ausschluß von Feuchtigkeit lagerfähige und bei Zutritt von Feuchtigkeit bei Raumtemperatur unter Abspaltung von Alkoholen zu Elastomeren vernetzbare Organopolysiloxanmassen auf der Ba- sis von
(A) Polydiorganosiloxanen mit mindestens zwei Organyloxyresten an einer jeden Endgruppe, gegebenenfalls
(B) organyloxyfunktionellen Vernetzern mit mindestens drei Organyloxygruppen und gegebenenfalls
(C) Kondensationskatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine
(D) erfindungsgemäße Organosiliciumverbindung mit mindestens drei Siliciumatomen aus Einheiten der Formel (I) enthalten.
Die erfindungsgemäßen Massen können je nach Anwendung standfest oder fließfähig sein.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Polydiorganosiloxanen mit mindestens zwei Organyloxyresten an einer jeden Endgruppe handelt es sich vorzugsweise um solche der allgemeinen Formel (R120) 3 _bR11 bSiO- [R1 0 2 SiO] c - SiR11 b (OR12 ) 3 _b (VI I ) ,
wobei b 0 oder 1 ist, R gleiche oder verschiedene SiC-gebundene Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls mit Halogenatomen, Aminogruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Epoxygruppen, Mercaptogruppen, Cyanogruppen oder (Poly) glykol- resten substituiert sind, wobei letztere aus Oxyethylen- und/oder Oxypropyleneinheiten aufgebaut sind, bedeutet und
R gleich oder verschieden sein kann und eine für R angegebene Bedeutung hat , R 12 gleich oder verschieden sein kann und einen gegebenenfalls mit Amino-, Ester-, Ether- , Keto- oder Halogengruppen substi- tuierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, der mit Sauerstoffatomen unterbrochen sein kann, bedeutet und c eine ganze Zahl von 10 bis 10 000, bevorzugt 100 bis
3 000, besonders bevorzugt 400 bis 2 000, ist.
Beispiele für Reste R und R sind die für Rest R oben angegebenen Beispiele.
Bevorzugt als Rest R sind die oben für Rest R als bevorzugt angegebenen Reste .
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Wasserstoffatom, un- substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sowie um mit Amino-, Mercapto-, Morpholino-, Gly- cidoxy-, Acryloxy- oder Methacryloxygruppen substituierte Koh- lenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Alkylreste und Alkenylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methyl-, Ethyl- und den Vinylrest, sowie um über Alky- lenreste mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen mit dem Siliciumatom verbundene, gegebenenfalls substituierte Amino- und Glycidoxygruppen . 12
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R um Alkylreste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, die mit Methoxy- oder Ethoxygruppen substituiert sein können, wobei Methyl- oder Ethylreste besonders bevorzugt sind.
Beispiele f r Alkylreste R 12 sind die oben für R angegebenen
Beispiele für Alkylreste.
Der durchschnittliche Wert für die Zahl c in Formel (VII) ist vorzugsweise so gewählt, daß das Organopolysiloxan der Formel (VII) eine Viskosität von 1 000 bis 1 000 000 mm2/s, besonders bevorzugt von 5 000 bis 500 000 mm /s, jeweils gemessen bei einer Temperatur von 25°C, besitzt.
Obwohl in Formel (VII) nicht angegeben bzw. aus der Bezeichnung Polydiorganosiloxan nicht entnehmbar, können bis zu 10 Molprozent der Diorganosiloxaneinheiten durch andere, meist jedoch nur als mehr oder weniger schwer vermeidbare Verunrei- nigungen vorliegende Siloxaneinheiten, wie R 10 SiO-/2-, R Si03/2- und Si04/2-Einheiten, ersetzt sein, wobei R10 die vorstehend dafür angegebene Bedeutung hat .
Beispiele für die in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzten
Polydiorganosiloxane mit mindestens zwei Organyloxyresten an einer jeden Endgruppe (A) sind
(MeO) 2MeSiO [SiMe20] 200_2000SiMe (OMe) 2 ,
(EtO) 2MeSiO [SiMe20] 200-2000SiMe (°Et) 2'
(MeO) 2ViSiO [SiMe20] 200-2000SiVi (°Me) 2'
(EtO) 2ViSiO [SiMe20] 200-2000SiVi (OEt) 2, (MeO) 2CapSiO [SiMe20] 200_2000SiCap (OMe) 2 ,
(MeO) 2BapSiO [SiMe20] 200_2000SiBap (OMe) 2 und
(EtO) 2BapSiO [SiMe20] 200_2000SiBa (OEt) 2 , wobei Me Methylrest, Et Ethylrest, Vi Vinylrest, Cap
3- (Cyclohexylamino) propylrest und Bap 3- (n-Butylamino) propylrest bedeutet.
Die in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzten Polydiorganosiloxane mit mindestens zwei Organyloxyresten an einer jeden Endgruppe sind handelsübliche Produkte bzw. können nach in der Siliciumchemie bekannten Verfahren, beispielsweise durch Umsetzung von ,ω-Dihydroxypolyorganosiloxanen mit den entsprechenden Organyloxysilanen, hergestellt werden.
Bei den gegebenenfalls eingesetzten organyloxyfunktionellen Vernetzern (B) kann es sich um beliebige, bisher bekannte Or- ganyloxyvernetzer handeln, wie beispielsweise Silane oder Si- loxane mit mindestens drei Organyloxygruppen sowie cyclische Silane gemäß DE-A 36 24 206 (Wacker-Chemie GmbH; ausgegeben am 11. Februar 1988) bzw. der entsprechenden US-A 4,801,673 der Formel
R15 (R140)2Si-N-R13 (VIII),
worin
R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, R gleich oder verschieden sein kann und ein für R angegebene Bedeutung hat und
R Wasserstoffatom, einen Alkyl- oder einen Aminoalkylrest bedeutet .
Bei den in den erfindungsgemäßen Massen gegebenenfalls eingesetzten Organyloxyvernetzern (B) handelt es sich vorzugsweise um Organosilciumverbindungen der Formel
(R120)4_dSiR16 d (IX),
wobei Ri gleich oder verschieden sein kann und eine der oben angegebenen Bedeutungen hat ,
1 fi 11
R eine oben für R genannte Bedeutung besitzt oder einen mit dem Rest -SiR1:L e (OR ) 3_e substituierten Kohlenwasser- Stoffrest darstellt mit R 11 und R12 gleich der obengenannten
Bedeutung und e gleich 0, 1, 2 oder 3 und d 0 oder 1 ist , sowie deren Teilhydrolysate.
Bei den Teilhydrolysaten kann es sich dabei um Teilhomohydro- lysate handeln, d.h. Teilhydrolysate von einer Art von Organosiliciumverbindung der Formel (IX) , wie auch um Teilcohydroly- sate, d.h. Teilhydrolysate von mindestens zwei verschiedenen Arten von Organosiliciumverbindungen der Formel (IX) .
Handelt es- sich bei den in den erfindungsgemäßen Massen gegebenenfalls eingesetzten Vernetzern (B) um Teilhydrolysate von Organosiliciumverbindungen der Formel (IX) , so sind solche mit bis zu 6 Siliciumatomen bevorzugt.
Beispiele für Rest R 16 sind die oben für Rest R11 genannten Beispiele sowie mit Resten -SiR 11e (OR12 )3_e substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstofftomen, wobei e gleich 0 oder 1 ist und R 12 die obengenannte Bedeutung hat.
Bevorzugte Reste R 16 sind die für R11 bevorzugt genannten Re- ste sowie mit Resten -SiR 11e (OR12 )3_e substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei e gleich 0 oder 1 ist und R 12 die obengenannte Bedeutung hat.
Besonders bevorzugte Reste R 16 sind die für R11 besonders be- vorzugt genannten Reste sowie mit Resten -Si (OR 19 ) substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 2 Kohlenstoffatomen, wobei R12 = Ethyl- oder Methylrest bedeutet.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den in den erfindungs- gemäßen Massen gegebenenfalls eingesetzten Vernetzern (B) um Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysilan, Tetra- butoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Phenyltrimethoxysi- lan, Phenyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan,
3-Aminopropyltriethoxysilan, 3 -Cyanopropyltrimethoxysilan,
3-Cyanopropyltriethoxysilan,
3- (2-Aminoethylamino) propyltrimethoxysilan, 3- (2-Aminoethylamino) propyltriethoxysilan, 3 - (N, N-Diethyl-2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilan, 3 - (N, N-Diethyl-2 -aminoethylamino) propyltriethoxysilan, 3- (Cyclohexylamino) propyltrimethoxysilan, 3 - (Cyclohexylamino) propyltriethoxysilan, 3- (Glycidoxy) propyltriethoxysilan,
1, 2 -Bis (trimethoxysilyl) ethan, 1, 2 -Bis (triethoxysilyl) ethan sowie Teilhydrolysate der genannten alkoxyfunktionellen Organosiliciumverbindungen, wie z.B. Hexaethoxydisiloxan.
Die in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzten Vernetzer (B) sind handelsübliche Produkte bzw. können nach in der Silicium- chemie bekannten Verfahren hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Vernetzer (B) in Mengen von vorzugsweise 0 bis 50 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 Gewichtsteilen, insbesondere 0,5 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) .
Es können die erfindungsgemäßen Massen beliebige Kondensationskatalysatoren (C) enthalten, die auch bisher in unter Ausschluß von Wasser lagerfähigen, bei Zutritt von Wasser bei Raumtemperatur zu Elastomeren vernetzenden Massen vorliegen konnten. Dazu gehören alle in der eingangs genannten DE-A 38 01 389 erwähnten Kondensationskatalysatoren, wie etwa Butyltitanate und organische Zinnverbindungen, wie Di-n-butyl- zinndiacetat , Di-n-butylzinndilaurat und Umsetzungsprodukte von je Molekül mindestens zwei über Sauerstoff an Silicium ge- bundene, gegebenenfalls durch eine Alkoxygruppe substituierte, einwertige Kohlenwasserstoffreste als hydrolysierbare Gruppen aufweisendem Silan oder dessen Oligomer mit Diorganozinndiacy- lat, wobei in diesen Umsetzungsprodukten alle Valenzen der Zinnatome durch Sauerstoffatome der Gruppierung
=SiOSn= bzw. durch SnC-gebundene, einwertige organische Reste abgesättigt sind.
Bevorzugte Kondensationskatalysatoren (C) sind metallorgani- sehe Kondensationskatalysatoren, insbesondere Derivate des Titans, Aluminiums, Zinns sowie Calciums und Zinks, wobei Dial- kylzinnverbindungen sowie Zinkdicarboxylate besonders bevorzugt sind.
Beispiele für bevorzugte metallorganische Kondensationskatalysatoren sind die in US-A 4,517,337 (General Electric Co.; ausgegeben am 14. Mai 1985) beschriebenen Dialkyldi (ß-dike- tojstannate, Dialkylzinndicarboxylate, Calcium- und Zinkdicarboxylate sowie Butyltitanchelatverbindungen.
Beispiele für besonders bevorzugte metallorganische Kondensationskatalysatoren sind Dibutylzinndiacetat , Dibutylzinndilau- rat, Dibutylzinndi (2-ethylhexanoat) und Zinkdi (2-ethylhexa- noat) .
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Kondensationskatalysator (C) in Mengen von vorzugsweise 0 bis 10 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,01 bis 5 Gewichtsteilen, insbesondere 0,1 bis 4 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtstei- le Organopolysiloxan (A) .
Beispiele für die in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzten Komponente (D) sind die oben für die erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (I) .
Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemäß eingesetzten Komponente (D) um solche aus Einheiten der Formel (I) mit r gleich 0, wobei erfindungsgemäße Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (I) mit r=m=0 besonders bevor- zugt eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Verbindung (D) in Mengen von vorzugsweise 0,1 bis 30 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,5 bis 20 Gewichtsteilen, insbesondere 0,5 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) .
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten (A) , (B) , (C) und (D) können die erfindungsgemäßen Massen nun weitere Stoffe, wie Weichmacher (E) , Füllstoffe (F) , Haftvermittler (G) und Additive (H) enthalten, wobei die zusätzlichen Stoffe (E) bis (H) die gleichen sein können, die auch bisher in unter Ab- Spaltung von Alkoholen vernetzbaren Massen eingesetzt worden sind.
Beispiele für Weichmacher (E) sind bei Raumtemperatur flüssige, durch Trimethylsiloxygruppen endblockierte Dimethylpolysi- loxane sowie hochsiedende Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Paraffinöle .
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Weichmacher (E) in Mengen von vorzugsweise 0 bis 300 Gewichtsteilen, besonders be- vorzugt 10 bis 200 Gewichtsteilen, insbesondere 20 bis 100 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) .
Beispiele für Füllstoffe (F) sind nicht verstärkende Füllstof- fe, also Füllstoffe mit einer BET-Oberflache von bis zu 50 m /g, wie Quarz, Diatomeenerde, Calciumsilikat , Zirkoniumsilikat, Zeolithe, Metalloxidpulver, wie Aluminium-, Titan-, Eisen- oder Zinkoxide bzw. deren Mischoxide, Bariumsulfat, Calciumcarbonat , Gips, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Borni- trid, Glas- und Kunststoffpulver, wie Polyacrylnitrilpulver; verstärkende Füllstoffe, also Füllstoffe mit einer BET-Ober- fläche von mehr als 50 m /g, wie pyrogen hergestellte Kieselsäure, gefällte Kieselsäure, gefällte Kreide, Ruß, wie Fur- nace- und Acetylenruß und Silicium-Aluminium-Mischoxide großer BET-Oberflache; faserförmige Füllstoffe, wie Asbest sowie
Kunststoffasern. Die genannten Füllstoffe können hydrophobiert sein, beispielsweise durch die Behandlung mit Organosilanen bzw. -siloxanen oder mit Stearinsäure oder durch Veretherung von Hydroxylgruppen zu Alkoxygruppen.
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Füllstoffe (F) in Men- gen von vorzugsweise 0 bis 300 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 1 bis 200 Gewichtsteilen, insbesondere 5 bis 200 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) .
Beispiele für die in den erfindungsgemäßen Organopolysiloxanmassen eingesetzten Haftvermittler (G) sind Silane und Organo- polysiloxane mit funktioneilen Gruppen, wie beispielsweise solche mit Aminoalkyl-, Glycidoxypropyl- oder Methacryloxypro- pylresten sowie Tetraalkoxysilane . Falls jedoch bereits eine andere Komponente, wie etwa Siloxan (A) oder Vernetzer (B) , die genannten funktionellen Gruppen aufweist, kann auf einen Zusatz von Haftvermittler verzichtet werden.
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Haftvermittler (G) in Mengen von vorzugsweise 0 bis 50 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 1 bis 20 Gewichtsteilen, insbesondere 1 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) .
Beispiele für Additive (H) sind Pigmente, Farbstoffe, Riechstoffe, Fungicide, Oxydationsinhibitoren, Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften, wie leitfähiger Ruß, flammabweisend machende Mittel, Lichtschutzmittel und Mittel zur Verlängerung der Hautbildungszeit, wie Silane mit einem SiC-gebundenen Mercaptoalkylrest , zellenerzeugende Mittel, z.B. Azodicarbonamid, Hitzestabilisatoren und Thixotropiermit- tel, wie beispielsweise Phosphorsäureester gemäß DE-A 26 53 499.
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten Additive (H) in Mengen von vorzugsweise 0 bis 100 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0 bis 30 Gewichtsteilen, insbesondere 0 bis 10 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) . Bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Massen um solche, die
(A) Polydiorganosiloxan der Formel (VII) , (B) Vernetzer,
(C) Kondensationskatalysator,
(D) eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen mit mindestens 3 Siliciumatomen aus Einheiten der Formel (I) sowie gegebenenfalls weitere Stoffe enthalten.
Besonders bevorzugte handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Massen um solche, die aus (A) 100 Gewichtsteilen Polydiorganosiloxan der Formel (VII) ,
(B) 0,1 bis 50 Gewichtsteilen Vernetzer der Formel (IX),
(C) 0,01 bis 10 Gewichtsteilen metallorganischen Kondensationskatalysator,
(D) 0,1 bis 30 Gewichtsteilen der erfindungsgemäßen Organosi- liciumverbindungen mit mindestens 3 Siliciumatomen aus Einheiten der Formel (I) ,
(E) 0 bis 300 Gewichtsteilen Weichmacher,
(F) 0 bis 300 Gewichtsteilen Füllstoffe,
(G) 0 bis 50 Gewichtsteilen Haftvermittler und (H) 0 bis 100 Gewichtsteilen Additive bestehen.
Bei den einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Massen kann es sich jeweils um eine Art einer solchen Komponente wie auch um ein Gemisch aus mindestens zwei verschiedenen Arten derartiger Komponenten handeln.
Zur Bereitung der erfindungsgemäßen Massen können alle Bestandteile der jeweiligen Masse in beliebiger Reihenfolge mit- einander vermischt werden. Dieses Vermischen kann bei Raumtemperatur und dem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa 900 bis 1100 hPa erfolgen. Falls erwünscht, kann dieses Vermischen aber auch bei höheren Temperaturen erfolgen, z.B. bei Temperaturen im Bereich von 35°C bis 135°C.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Organopolysiloxanmassen und deren Lagerung muß unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen erfolgen, da ansonsten die Massen vorzeitig aushärten können.
Für die Vernetzung der erfindungsgemäßen Massen zu Elastomeren reicht der- übliche Wassergehalt der Luft aus. Die Vernetzung kann, falls erwünscht, auch bei höheren oder niedrigeren Temperaturen als Raumtemperatur, z.B. bei -5° bis 10°C oder bei 30° bis 50°C durchgeführt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Formkörper, hergestellt durch Vernetzung der erfindungsgemäßen Massen.
Die erfindungsgemäßen unter Abspaltung von Alkoholen zu Ela- stomeren vernetzbaren Organopolysiloxanmassen haben den Vorteil, daß sie sich durch eine sehr hohe Lagerstabilität und eine hohe Vernetzungsgeschwindigkeit auszeichnen. So zeigen die erfindungsgemäßen Massen bei einer Lagerung von mindestens 18 Monaten bei Raumtemperatur zu jedem Zeitpunkt ein konstan- tes Vulkanisationsverhalten.
Des weiteren haben die erfindungsgemäßen Massen den Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen mit mindestens 3 Siliciumatomen aus Einheiten der Formel (I) mit OH- Gruppen, insbesondere mit Alkohol und/oder Wasser und/oder Si-
OH-Gruppen, bereits bei Raumtemperatur reagieren. Verbindungen mit OH-Gruppen sind dabei in RTV-Alkoxymassen hauptsächlich Wasser, das mit den Rezepturbestandteilen wie etwa dem Polysi- loxan oder den Füllstoffen in die Masse eingeschleppt wird, Alkohole, die sich bei der Endblockierung der OH-Polyτnere sowie der Umsetzung von Si -OH-Gruppen oder Wasser mit Vernetzer bilden, sowie Si -OH-Gruppen an Polysiloxanen und vor allem an der als Füllstoff gegebenenfalls eingesetzten Kieselsäure. Dabei werden vorteilhafterweise keine ökologisch bedenklichen oder geruchsbelästigenden, flüchtigen Spaltprodukte freigesetzt .
Die erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Massen können für alle Verwendungszwecke eingesetzt werden, für die unter Ausschluß von Wasser lagerfähige, bei Zutritt von Wasser bei Raumtemperatur zu Elastomeren vernetzende Organopolysiloxanmassen eingesetzt werden können.
Die erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß hergestellten Massen eignen sich somit ausgezeichnet beispielsweise als Abdichtmassen für Fugen, einschließlich senkrecht verlaufender Fugen, und ähnlichen Leerräumen von z.B. 10 bis 40 mm lichter Weite, z.B. von Gebäuden, Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, oder als Klebstoffe oder Verkittungsmassen, z.B. im Fensterbau oder bei der Herstellung von Aquarien oder Vitrinen, sowie z.B. zur Herstellung von Schutzüberzügen, einschließlich solcher für der ständigen Einwirkung von Süß-oder Meerwasser aus- gesetzte Oberflächen, oder das Gleiten verhindernden Überzügen, oder von gummielastischen Formkörpern sowie für die Isolierung von elektrischen oder elektronischen Vorrichtungen.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen beziehen sich alle Viskositätsangaben auf eine Temperatur von 25°C.
Sofern nicht anders angegeben, werden die nachstehenden Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa bei 1000 hPa, und bei Raumtemperatur, also bei etwa 23 °C, bzw. bei einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktan- den bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, sowie bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 50 % durchgeführt. Des weiteren beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen, soweit nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht .
In den folgenden Beispielen wird Shore-A-Härte nach DIN 53 505 -87/Normstab SI (Deutsche Industrie Norm) bestimmt. Des weiteren werden in den Beispielen die folgenden Abkürzungen verwendet: Me gleich Methylrest
Beispiel 1
Zu einer Suspension aus 10,15 g Harnstoff (0,17 mol), 17,12 g Triethylamin (0,17 mol) und 67 g Tetrahydrofuran wird innerhalb von 90 Minuten eine Mischung aus 8,8 g Trimethylchlorsi- lan (0,08 mol) und 20,3 g Dichlortetramethyldisiloxan (0,1 mol) so zugetropft, daß die Temperatur der Reaktionsmischung unter 30 °C bleibt. Nach zehnminütiger Erwärmung auf 50 °C wird der entstandene Niederschlag abfiltriert. Man wäscht den Niederschlag mit 300 ml Tetrahydrofuran nach, vereinigt die Fil- trate und zieht anschließend das Lösungsmittel ab. Der erhaltene Rückstand ist bei 90 °C zähflüssig, bei Raumtem- peratur ist er fest. Anhand des 1H- und 29Si-NMR-Spektrums ergibt sich die mittlere Zusammensetzung des Produktes als [Me3Si (NH-C=0-NH) χ >2 ] 2 [Me2Si01^2 (NH-C=0-NH) j 2 ] 16 [Me2Siθ2 ,2 ] 9.
Beispiel 2
In eine Mischung von 400 ml wasserfreiem Toluol und 330 g (ca. 1 Mol) einer Chlorreste aufweisenden Organosiliciumverbindung der mittleren Formel Me3Si (OMe2Si) 3C1 wird solange gasförmiger Ammoniak eingeleitet, bis die Reaktionsmischung basisch reagiert. Danach filtriert man das bei der Reaktion als Nebenprodukt anfallende Ammoniumchlorid ab und wäscht den Rückstand mit zweimal 50 ml wasserfreiem Toluol nach. Von den vereinigten toluolischen Lösungen destilliert man das Toluol ab. Zurück bleiben 200 g einer klaren Flüssigkeit, die laut
Si-NMR eine Mischung von Siloxanylaminen darstellt und einer mittleren Formel von [Me3Si (OMe2Si) 3 ] 2NH entspricht. Eine Mischung aus 170 g des oben hergestellten Siloxanylamins der durchschnittlichen Formel [Me3Si (OMe2Si) 3 ]2NH, 0,3 g Ammo- niumsulfat und 15 g Harnstoff wird so lange auf 140 °C erhitzt, bis die zu beobachtende Ammoniakentwicklung zu Ende geht. Anschließend zieht man überschüssiges Siloxanylamin ab. Der erhaltene Rückstand ist bei Raumtemperatur flüssig mit einer
Viskosität von ca. 9000 ran /s. Anhand des 1H- und 29Si-NMR-Spektrums ergibt sich die mittlere Zusammensetzung des Produktes als
[Me3Si01/2] 5 [Me2Si01/2 (NH-C=0-NH) 2 ] 2 [Me2Si02/2] 4.
Beispiel 3
51 g N,N'-Bis (trimethylsilyl) harnstoff und 130 g einer Mischung aus 3% Dichlordecamethylpentasiloxan, 64% Dichlordode- camethylhexasiloxan, 31% Dichlortetradecamethylheptasiloxan und 2% Dichlorhexadecamethyloctasiloxan werden bei einer Temperatur von 80 °C etwa 1 Stunde lang gerührt, wobei der anfangs angelegte Druck von 500 mbar im Lauf der Reaktion auf zuletzt etwa 1 mbar erniedrigt wird, wodurch Nebenprodukte der Reaktion entzogen werden. Der erhaltene Rückstand ist bei Raumtempe- ratur dickflüssig. Anhand des 1H- und 29Si.-NMR-Spektrums ergibt sich die mittlere Zusammensetzung des Produktes als [Me3Si (NH-C=0-NH) ^j2 \ [Me2Si01/2 (NH-C=0-NH) χ/2] 65 [Me2Si02 ,2 338 Das Destillat enthält die Reaktionsnebenprodukte Tri e- thylchlorsilan und Hexamethyldisiloxan im molaren Verhältnis 13 :1.
Beispiel 4
Es wird eine RTV-1 -Silicondichtungsmasse hergestellt. Hierzu mischt man 48,75 g α,ω-Bis (dimethoxymethylsiloxy) polydimethyl- siloxan der Viskosität 1000 mm /s, 32 g α,ω-Bis (trimethylsi- loxy) polydimethyldisiloxan der Viskosität 100 mm /s, 2 g Me- thyltrimethoxysilan, 4,5 g 3-Aminopropyltriethoxysilan sowie 9,5 g der in Beispiel 3 hergestellten Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung. Anschließend werden 9 g pyro- gene Kieselsäure mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 150 m /g homogen in die Masse eingearbeitet und 0,25 g Di- butylzinndiacetat eingemischt. Zuletzt wird die Mischung bei einem Druck von 10-20 mbar gerührt, um die beim Mischen eingeschlossene Luft zu entfernen.
Die so hergestellte Masse wird in Tuben luftdicht abgefüllt und bei 50 °C gelagert. Unmittelbar nach der Herstellung sowie nach 2, 4, 8 und 12 Wochen Lagerung wird anhand von Raupen die Hautbildungszeit (Zeit bis zur Ausbildung einer trockenen Oberfläche der Raupe) sowie die Shore-A-Härte anhand von 2 mm dicken Folien ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Vergleichsbeispiel 1
Die in Beispiel 4 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Abänderung, daß keine Harnstoffreste aufweisende Organosiliciumverbindung eingesetzt wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengef ßt.
Beispiel 5
Die in Beispiel 4 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Abänderung, daß anstelle von 9,5 g der in Beispiel 3 hergestellten Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung 6,3 g der in Beispiel 2 hergestellten Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung eingesetzt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 6
Die in Beispiel 4 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Abänderung, daß anstelle von 9,5 g der in Beispiel 3 hergestellten Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung 2,8 g der in Beispiel 1 hergestellten Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung eingesetzt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Legende: HBZ = Hautbildungszeit k.V. = keine Vernetzung nach 7 Tagen Lagerung an Luft n.m. = nicht meßbar ; Min. = Minuten; Std. = Stunden
Beispiel 7
In einem Exsikkator wird bei Normaldruck und Raumtemperatur eine Schale mit 5 g Wasser gestellt. Dazu gibt man eine zweite Schale mit 100 g der in Beispiel 1 hergestellten Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung. Dann verfolgt man die Veränderung der Luftfeuchtigkeit, d.h. des Wassergehalts der Atmosphäre, im Exsikkator. Die Luf feuchtigkeit nimmt von anfänglich 65 % ab auf
- 35 % nach 1 Tag,
- 18 % nach 2 Tagen,
5 % nach 5 Tagen und
0 % nach 10 Tagen. Harnstoffreste aufweisenden Organosiliciumverbindung setzt sich dabei um zu Harnstoff und Polydimethylsiloxan.
Beispiel 8 Beispiel 7 wird wiederholt mit der Abänderung, daß anstelle von 5 g Wasser 5 g Methanol verwendet werden.
Nach 10 Tagen ist kein Methanol mehr in der Atmosphäre nachweisbar.
Die Harnstoffreste aufweisende Organosiliciumverbindung setzt sich dabei um zu Harnstoff, Trimethylmethoxysilan sowie zu Homologen der Reihe MeO- (SiMe20) nSiMe2-OMe mit n = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Claims

Patentansprüche
1. Organosiliciumverbindungen mit mindestens drei Siliciumatomen aus Einheiten der Formel
RaSi (NR1C=ONR2 2) k(NR3C=ONR4) t/2YmOn/2 [ (CR5 2) g] r/2 (I)
mit Y gleich Einheiten der Formel
-SiR6 3_p_q(NR1C=ONR2 2)p(NR3C=ONR4)g/2 (II) ,
wobei R, R , R , R , R , R und R unabhängig voneinander jeweils gleich oder verschieden sein können und Wasserstoffatom oder gegebenenfalls substituierte einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, a 0, 1, 2 oder 3 ist, k 0, 1, 2 oder 3 ist, t 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, n 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, m 0 oder 1 ist, r 0 oder 1 ist, s eine ganze Zahl von 1 bis 20 darstellt, p 0, 1, 2 oder 3 ist und q 0, 1, 2 oder 3 ist, mit der Maßgabe, daß
- die Summe p + q <. 3 ist,
- die Summe a + k + t + m + n + r gleich 4 ist ,
- die Summe m + r gleich 0 oder 1 ist und
- die erfindungsgemäße Organosiliciumverbindung mindestens eine Einheit der Formel (I) mit t verschieden 0 enthält.
2. Organosiliciumverbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß r gleich 0 ist.
3. Organosiliciumverbindungen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß r=m=0 ist.
4. Verfahren zur Herstellung von Organosiliciumverbindungen gemäß Anspruch 1 durch Umsetzung von Harnstoff (derivaten) der Formel
0
Figure imgf000039_0001
wobei R 7 und Rfi gleich oder verschieden sein können und jeweils unabhängig voneinander eine für R , R , R und R4 oben angegebene Bedeutung haben, mit der Maßgabe, daß mindestens eine Verbindung der Formel (III) mit mindestens einem Rest R8 gleich Wasserstoffatom eingesetzt wird, mit Chlorresten aufweisenden Organosilciumverbindungen aus Einheiten der Formel
RaSi0n/2V(CR52>slr/2C1u (IV),
wobei R, R , Y, a, n, m, r und s jeweils gleich oder verschieden sein können und eine oben dafür angegebene Bedeutung haben sowie u 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, mit der Maßgabe, daß die Summe a+n+m+r+u gleich 4 ist und mindestens eine Verbindung aus Einheiten der Formel (IV) mit mindestens einem Chloratom pro Molekül vorhanden ist,
unter Abspaltung von HCl .
5. Verfahren zur Herstellung der Organosilciumverbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem 1. Schritt
Chlorreste aufweisende Organosiliciumverbindungen aus Einheiten der Formel (IV) , mit der Maßgabe, daß die Summe a+n+m+r+u gleich 4 ist und mindestens eine Verbindung aus Einheiten der Formel (IV) mit mindestens einem Chloratom pro Molekül vorhanden ist, mit Aminoverbindungen der Formel
R9 2NH (V) q umgesetzt werden, wobei R gleich oder verschieden sein kann und eine für Rest R angegebene Bedeutung hat, und in einem 2. Schritt die im 1. Schritt erhaltenen Organosiliciumverbindungen mit Harnstoff (derivaten) der Formel (III) , mit der Maßgabe, daß mindestens eine Verbindung der Formel (III) mit mindestens ei-
Q nem Rest R gleich Wasserstoffatom eingesetzt wird, gegebenenfalls in Anwesenheit von Katalysator umgesetzt werden.
6. Verfahren zur Herstellung der Organosiliciumverbindungen gemäß Anspruch 1 durch Umsetzung von silylierten Harnstoff(de- rivaten) der Formel
O ZR 7N-C"-NR8ö 2_χZχ (VI),
wobei R 7 und R8 eine der oben dafür angegebenen Bedeutungen haben, Z ein Silylrest bedeutet und x 0 oder 1 ist, mit der Maßgabe, daß die Verbindung der Formel (VI) maximal 2 Siliciumatome aufweist und mindestens eine Verbindung der Formel (VI) mit x=l eingesetzt wird, mit Chlorresten aufweisenden Organosilciumverbindungen aus Einheiten der Formel (IV) , mit der Maßgabe, daß die Summe a+n+m+r+u gleich 4 ist und mindestens eine Verbindung aus Einheiten der Formel (IV) mit mindestens einem Chloratom pro Molekül vorhanden ist.
7. Unter Ausschluß von Feuchtigkeit lagerfähige und bei Zutritt von Feuchtigkeit bei Raumtemperatur unter Abspaltung von Alkoholen zu Elastomeren vernetzbare Organopolysiloxanmassen auf der Basis von
(A) Polydiorganosiloxanen mit mindestens zwei Organyloxyresten an einer jeden Endgruppe, gegebenenfalls
(B) organyloxyfunktionellen Vernetzern mit mindestens drei Organy1oxygruppen und gegebenenfalls (C) Kondensationskatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine
(D) Organosiliciumverbindung gemäß Anspruch 1 enthalten.
8. Formkörper, hergestellt durch Vernetzung der Massen gemäß Anspruch 7.
9. Verwendung der Organosiliciumverbindungen gemäß Anspruch 1 zur Entfernung protischer Verbindungen oder Gruppen.
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