WO2010142871A1 - Procede d'etancheification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur - Google Patents

Procede d'etancheification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for sealing and assembling components of a powertrain group by means of silicone elastomers prepared from silicone compositions containing no metal catalyst, such as for example, and crosslinking by polycondensation reactions in the presence of water (eg ambient humidity).
  • the silicone elastomers prepared from the process according to the invention have: a setting speed (crosslinking of at least 2 mm in 24 hours) adapted to the needs of the applications, and
  • coolant any coolant used to evacuate the calories of a mechanical or electronic system.
  • Crosslinkable silicone compositions made of elastomer for forming seals are known. Indeed, they are particularly suitable for the formation of "in-situ" seals, which are formed directly during assembly of the elements, in particular in the automotive field.
  • crosslinkable silicone elastomer compositions known for this type of application those which crosslink from room temperature form a category that attracts the attention because they do not require the establishment of energy consuming oven.
  • RTV-1 single-component compositions
  • RTV-2 bi-component compositions
  • RTV Room Temperature Vulcanising
  • the bicomponent compositions are marketed and stored in the form of two components, a first component containing the base polymer materials and the second component containing the catalyst. The two components are mixed during use and the crosslinked mixture in the form of a relatively hard elastomer.
  • These two-component compositions are well known and are described in particular in the work of Walter NoII "Chemistry and Technology of Silicones" 1968, 2nd edition on pages 395 to 398.
  • compositions generally comprise at least 3 or 4 different ingredients:
  • a reactive silicone polymer (with hydroxyl functional groups or pre-functionalized with a silane so as to have alkoxy ends),
  • a crosslinking agent generally a silane, a silicate or a polysilicate
  • the condensation catalyst is based on an organic tin compound.
  • tin catalysts have already been proposed as a crosslinking catalyst for these RTV-1 or RTV-2.
  • Typical polycondensation catalysts include dialkyltin compounds, especially dialkyltin dicarboxylates such as dibutyltin dilaurate and diacetate, alkyl titanate compounds such as tetrabutyl or tetraisopropyltitanate, and titanium chelates (EP-AO). 885,933, US-5,519,104, US-A-4,515,932, US-A-4,563,498, US-A-4,528,353).
  • R being a specific radical selected from the following groups: methyl, isopropyl, phenyl and orthotolyl.
  • organic imine derivatives are 1,3-diphenylguanidine, 1,3-di-o-tolylguanidine, 1,3-dimethylguanidine and 1,1,3,3-tetramethylguanidine which is the preferred derivative. .
  • the problem associated with the use of the imine functional organic catalysts described in the international application WO 2004/020525 is that they must be used in the presence of specific reagents very reactive and expensive (silanes with 1-methylvinyloxy functions), c that is, conventional crosslinkers of simple structures, which are very widely used in RTV-I or RTV-II formulations, such as, for example, alkyl trialkoxysilanes, alkyl silicates or alkyl polysilicates, can not be associated without the mandatory presence of a highly reactive crosslinking agent such as 1-methylvinyloxy functional silane.
  • TMG 1, 1, 3,3-tetramethylguanidine
  • RTV-I reactive silane methylvinyloxy function in a one-component RTV
  • the joint When it is set, the joint first forms a superficial skin (taken on the surface), then the crosslinking must be continued until complete hardening (taken to heart).
  • the kinetics of setting is an essential criterion of these joints. It is therefore of great interest to be able to have monocomponent cross-linkable compositions having a kinetics of setting as fast as possible.
  • powertrain formulators engine oil, gearbox and deck lubricant, oil / gasoline mixture, coolant, fuel oil or antifreeze liquid
  • powertrain formulators continue to improve the performance of these products through the addition of fuel additives. more and more effective.
  • the amount of additives incorporated in these products increases more and more, which has the effect of increasing their chemical aggressivity with respect to the flexible members, for example the seals, present in the devices in which these products are used.
  • one of the essential objectives of the present invention is to provide a process using a non-tin-containing organopolysiloxane composition that hardens to a silicone elastomer in the presence of moisture with rapid surface-uptake kinetics, followed by a complete heart grip so as to prepare silicone elastomers useful for sealing and assembling the element of a powertrain.
  • Another objective is to propose a new method of sealing and assembling components of a powertrain by means of silicone gaskets having good resistance to contact with the different fluids used in a powertrain and prepared from compositions silicones using non-toxic catalysts.
  • an elastomeric crosslinkable polyorganosiloxane composition is prepared by polycondensation reactions, not containing a metal catalyst and comprising:
  • a silicone base B comprising at least one crosslinkable polyorganosiloxane oil by polycondensation reaction so as to form a silicone elastomer
  • radicals R 1 which are identical or different, represent, independently of one another, a linear or branched monovalent alkyl group, a cycloalkyl group, a group
  • (cycloalkyl) alkyl the ring being substituted or not and may comprise at least one heteroatom or a fluoroalkyl group
  • the radical R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched monovalent alkyl group, a cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted ring-substituted alkyl group and may comprise at least one heteroatom, an aromatic group or an arylalkyl group, a fluoroalkyl group, an alkylamine or alkylguanidine group, and
  • the radical R 3 represents a linear or branched monovalent alkyl group, a cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted ring-substituted alkyl group and may comprise at least one heteroatom, an arylalkyl, fluoroalkyl, alkylamine or alkylguanidine group,
  • radical R 2 when the radical R 2 is not a hydrogen atom, the radicals R 2 and R 3 may be linked to form a 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered aliphatic ring optionally substituted with one or more substituents, and with the further proviso that the radicals R 1 , R 2 and R 3 do not comprise a silicon atom, b) applying said polyorganosiloxane composition X to at least one contact zone of said component in a continuous or discontinuous manner and possibly under the shape of a bead, c) is allowed to crosslink said polyorganosiloxane composition X silicone elastomer in the presence of moisture provided by the ambient air or by prior addition of water so as to form a profiled gasket on a piece, and d) assembling said component to another component of the power unit so that the formed joint ensures the assembly and sealing between the two components of the power unit.
  • the Applicant has had the merit of highlighting, quite surprisingly and unexpectedly, that the use of a polyorganosiloxane composition X comprising the polycondensation catalyst A according to the invention allows to prepare according to the method of the invention silicone elastomers having a remarkably fast surface-uptake kinetics, followed by a complete heart-setting so as to prepare silicone elastomers for sealing and assembly, components or elements used in a powertrain.
  • silicone elastomers used in the process according to the invention have the advantage of maintaining good mechanical properties even when in prolonged contact with chemically aggressive fluids such as those used for example in a powertrain .
  • Examples of chemically aggressive fluids include, for example: motor oils, gearbox and deck lubricants, oil / gasoline mixtures, coolants, fuels and antifreeze fluids.
  • the unsulphonated compounds used according to the process of the invention and corresponding to the general formula (I) are 1,2,3-trisubstituted and 1,2,3,3-tetrasubstituted guanidines and have the advantage of being liquid, colorless, odorless and soluble in silicone matrices.
  • the unsilylated guanidines according to the invention are used in the silicone systems to be crosslinked at very low levels, and allow depending on the content to adapt the working time to the application while guaranteeing excellent hardness of the elastomers obtained, as well as an excellent thermal stability thus eliminating the problems related to the phenomena of reversion.
  • steps c) and d) are replaced respectively by the following steps ci) and d1): ci) the zone or zones containing said uncrosslinked polyorganosiloxane composition X are brought into contact with a surface contact of the other component of the powertrain and assembling the two components of the powertrain, and d1) is allowed to crosslink said polyorganosiloxane composition X silicone elastomer in the presence of moisture brought by the ambient air or by pre-addition of water to form a fluid seal ensuring assembly and sealing between the two components of the power unit.
  • silicone gaskets encompasses several types of gaskets, namely "glanded” gaskets (JF) also known as crushed gaskets and profiled gaskets (JPP) also called “shaped gaskets”.
  • the "fluent" seals are generally formed following the application of a pasty bead of the compositions on the contact zone between two metal or plastic elements to be assembled.
  • the pasty cord is first deposited on one of the elements and then the other element is applied to the first; this results in crushing of the bead before it turns into an elastomer.
  • This type of seals is intended for assemblies that should not be commonly dismantled (sump seals, timing case seals, etc.).
  • “Profiled” joints are used in particular in the transport and automotive sector, for sealing applications on all engine parts requiring disassembly as examples, the cylinder head cover, oil pump, water pump, water box, oil pan, timing case, clutch guide.
  • the "profiled seals” (JPP) are generally formed following the application of a pasty bead compositions on the contact area between two elements to be assembled. However, after removal of the pasty bead on one of the elements is allowed to crosslink the elastomeric bead and then applies the second element on the first. As a result, such an assembly is easily dismountable since the element which is applied on the having received the seal, does not adhere to this seal.
  • the seal by its elastomeric nature, matches the irregularities of the surfaces to be joined thereby, it is useless to carefully machine the surfaces to be brought into contact with each other and to tighten the assemblies obtained with force.
  • These features allow to remove to a certain extent, the attachment joints, spacers, ribs usually designed to stiffen and strengthen the assembly elements.
  • the "profiled piece seal” is generally a closed bead of silicone elastomer of ovoid section deposited in a well defined profile and to seal two (or more) removable parts.
  • compositions used in the process according to the invention harden rapidly at room temperature and even in a confined environment, it follows that the silicone seals resulting from the hardening of these compositions can be prepared under very restrictive industrial manufacturing conditions. They may, for example, be manufactured on the usual assembly lines of the automotive industry equipped with an automatic device for depositing the compositions.
  • This automatic device often has a mixing head and a dispensing nozzle, which moves according to the profile of the joints to be manufactured.
  • the compositions manufactured and dispensed by means of this apparatus preferably have a curing time which is well adjusted in order firstly to prevent caking in the mixing head and secondly to obtain complete crosslinking after the end of the coating. pasty cord on the pieces to be grouted.
  • These "shaped" seals are especially suitable for rocker cover seals, gearbox covers, distribution spacers and even oil seals.
  • the component can be of various and varied nature is made of glass, plastic, metal ...
  • the component of the powertrain group is selected from the group consisting of: a cylinder head, an oil sump, a cylinder head cover, a timing cover, a bar of bearing, a cylinder block, a gearbox, a water pump, a crankcase ventilation unit, a water filter, an oil filter, an oil pump, a housing comprising electronic components of a group motor-propeller or a clutch housing.
  • the silicone composition is applied to the component either in the form of a continuous or discontinuous joint, or in the form of a continuous or discontinuous layer.
  • the polycondensation catalyst A is an unsilylated organic compound corresponding to the general formula (I) and in which:
  • radicals R 1 which are identical or different, and the radical R 3 are chosen, independently of each other, from the group consisting of: an isopropyl radical, a cyclohexyl radical and a linear or branched monovalent C 1 -C 12 alkyl radical;
  • the radical R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched monovalent alkyl group, a cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted ring-substituted alkyl group and which may comprise at least one heteroatom, an arylalkyl group and a fluoroalkyl group; an alkylamine or alkylguanidine group, and
  • radical R 2 when the radical R 2 is not a hydrogen atom, the radicals R 2 and R 3 may be bonded to form a 3-, 4-, 5-, 6- or 7-membered aliphatic ring optionally substituted by one or more substituents.
  • the polycondensation catalyst A is an unsilylated organic compound selected from the group consisting of the following compounds (A1) to (A6):
  • the polycondensation catalyst A is an unsilylated organic compound selected from the group consisting of the compounds (A2) (A3) and (A4) described above.
  • the catalysts according to the present invention are non-reprotoxic, unlike alkyltin catalysts. In addition, they make it possible, for both one-component and two-component compositions, to obtain seals having improved resistance to fluids used in the powertrains compared to those obtained from conventional compositions containing titanium catalysts or based on alkyltin.
  • the amount of polycondensation catalysts A according to the invention is generally between 0.1 and 10% by weight relative to the total weight of the composition, preferably between 0.1 and 5%, whether it is a mono or two-component preparation. .
  • linear polyorganosiloxanes branched polyorganosiloxanes and polyorganosiloxane resins are conventionally described using the following usual notations, used to designate various siloxyl units of formula M, D, T and Q following:
  • R may represent various saturated or unsaturated hydrocarbon groups, in particular aromatic, and optionally substituted with hetero atoms, as well as non-hydrocarbon groups.
  • the oxygen atoms are shared between two silicon atoms.
  • a particular R group is indicated by quoting it by exponent after the symbol M, D or T.
  • M OH represents a unit M where a group R is a hydroxyl group -OH.
  • substantially linear is meant a POS oil composed of siloxyl units D further comprising siloxyl units T and / or siloxyl units Q, the number of siloxyl units T and Q being less than or equal to one percent silicon.
  • crosslinkable polyorganosiloxane oil by polycondensation reaction does not include organic polymers having polycondensation-crosslinkable silica groups such as those described, for example, in patent application EP-A1-1 985666 on page 4, lines 7 to 52.
  • These silicone bases may be single-component, that is to say, packaged in a single package, and storage stable in the absence of moisture, curable in the presence of moisture, in particular moisture brought by the ambient air or water generated within the base during its use.
  • two-component bases that is to say, packaged in two packages, which harden from the mixture of the two parts. They are conditioned after incorporation of the catalyst into two separate fractions, one of the fractions being able to contain, for example, only the catalyst according to the invention or a mixture with the crosslinking agent.
  • the polyorganosiloxane composition X according to the invention as described above is characterized in that it comprises, in addition to a catalytically effective amount of at least one polycondensation catalyst A according to the invention, and as defined in the present application, and a silicone base B comprising:
  • the polyorganosiloxane composition X crosslinkable elastomer by polycondensation reactions comprises:
  • polyorganosiloxane oil C capable of crosslinking by polycondensation which is a reactive polymer ⁇ , ⁇ -dihydroxydiorganopolysiloxane whose organic radicals are hydrocarbon radicals preferably selected from the group consisting of: alkyls having 1 to 20 carbon atoms; cycloalkyls having 3 to 8 carbon atoms; alkenyls having 2 to 8 carbon atoms and cycloalkenyls having 5 to 8 carbon atoms;
  • crosslinking agent D chosen from the group consisting of: polyalkoxysilanes and products resulting from the partial hydrolysis of a polyalkoxysilane;
  • non-reactive linear polyorganosiloxane polymer G consisting of a linear homopolymer or copolymer of which, by molecule, the monovalent organic substituents, which are identical or different from each other, linked to the silicon atoms, are chosen from alkyl, cyanoalkyl, alkenyl, aryl, alkylarylenes and arylalkylenes; from 0 to 20 parts by weight of a coloring base or of a coloring agent H,
  • auxiliary additives J such as plasticizing agents; organic diluents, cross-linking retarders, mineral oils, antimicrobial agents, thermal resistance additives such as titanium, iron or cerium oxides, and
  • the polyorganosiloxane oil C has functionalized ends of alkoxy type and is prepared in situ by reaction, in the presence of a catalytically effective amount of lithium, of a branched polydimethylsiloxane having hydroxyl groups bound to a silicon atom and of general formula
  • M x DyQ z (x, y and z being integers) or a linear diorganopolysiloxane, comprising a hydroxyl group bonded to a silicon atom at each chain end, with at least one polyalkoxysilane of the following formula (II):
  • R 4 represents a monovalent hydrocarbon radical saturated or unsaturated C 1 -C 3 , substituted or unsubstituted, aliphatic, cyclanic or aromatic, R 4 may be identical to R 5 ,
  • R 5 represents a saturated monovalent hydrocarbon radical or not Ci to C 3 substituted or unsubstituted aliphatic, alicyclic or aromatic, and which may comprise an epoxy, primary amine, secondary, tertiary, mercapto, and
  • R 6 represents an organic aliphatic radical having 1 to 8 carbon atoms chosen in particular between alkyl radicals, alkyl ether radicals, alkyl ester radicals, alkyl ketone radicals, alkylcyano radicals and aralkyl radicals having 7 to 13 carbon atoms; it being understood that the alkoxy groups of the silane of formula (II) may each have a different meaning for R 6 or the same meaning.
  • the polyorganosiloxane oil C is preferably an ⁇ . ⁇ -dihydroxypolydiorganosiloxane polymer having a viscosity of between 50 and 5,000,000 mPa.s at 25 ° C. and the crosslinking agent D is preferably an organosilicon compound carrying more than two hydrolyzable groups bonded to silicon atoms per molecule.
  • the polyorganosiloxane oil C may also be functionalized at its ends by hydrolysable radicals obtained by condensation of a precursor bearing hydroxyl functional groups with a cross-linking silane bearing hydrolysable radicals (or by hydrosilylation of ⁇ SiVinyl or ⁇ SiH terminal functions).
  • Branched polyorganosiloxanes may also be envisaged, optionally comprising alkylsilyl groups in medium and / or end of chain, that is to say polyorganosiloxanes having groups capable of reacting by polycondensation reactions in medium and / or at the end of the reaction. chains and "inter-chain" alkyl groups linking two polyorganosiloxane chains to each other.
  • the crosslinking agents D are products that are accessible on the silicone market; moreover their use in compositions hardening at room temperature is known; it appears in particular in French patents FR-A-1,126,411, FR-A-1,179,969, FR A-1 189 216, FR-A-1 198 749, FR-A-1 248 826, FR-A-1 314 649, FR-A-1 423 477, FR-A-1 432 799 and FR-A- 2,067,636.
  • the crosslinking agent D has at least one hydrolyzable group such as: • acyloxy of formula -O-CO-R '
  • R ' represents an alkyl or aryl radical having from 1 to 15 carbon atoms
  • R 1 and R 2 identical or different, represent alkyl or aryl radicals containing from 1 to 8 carbon atoms
  • T an alkylene radical containing from 4 to to 8 carbon atoms.
  • R ', R' and R 2 mention may be made especially of the radicals: methyl, ethyl, cyclohexyl and phenyl.
  • T that may be mentioned especially those of formula: - (CH 2 J 4 -, - (CH 2 ) 5 - and - (CH 2 ) 6 -.
  • alkoxysilanes By way of example of alkoxysilanes, mention may be made of those of formula:
  • Cetiminoxysilane crosslinking agents have been well known for a long time. They are described, for example, in French patents FR-A-1,314,649, FR-A-1,371,250, US-A-3,678,003 and US-A-3,986,999, in British patent GB-A- 1,468,467, in Belgian Patent BE-A-901,479 and in European Patent EP-A-157,580.
  • cetiminoxysilanes By way of example of cetiminoxysilanes, mention may be made of those of formula:
  • acyloxysilane crosslinkers have been well known for a long time. They are described in particular in patents US-A-3 077465, US-A-3 382 205, US-A-3 701 753, US-A-3
  • acyloxysilanes By way of example of acyloxysilanes, mention may be made of those of formula: CH 3 Si (OCOCH 3 ) 3 ,
  • crosslinking agent D By way of other examples of crosslinking agent D, mention may be made of:
  • 1 to 8 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, 2-ethylhexyl radicals, C 3 -C 6 oxyalkylene radicals, and
  • R 1 represents a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group, linear or branched, a carbocyclic group, saturated or unsaturated and / or aromatic, monocyclic or polycyclic and k is equal to 0, 1 or 2;
  • alkoxysilanes, cetiminoxysilanes, alkyl silicates and alkyl polysilicates are more particularly preferred, in which the organic radicals are alkyl radicals having from 1 to 4 carbon atoms.
  • crosslinking agent D examples include ethyl polysilicate, or n-propyl polysilicate.
  • crosslinking agent D is used per 100 parts by weight of polyorganosiloxane C capable of crosslinking by polycondensation to an elastomer.
  • composition according to the invention may comprise at least one adhesion promoter E such as, for example, organosilicon compounds bearing both:
  • GLYMO 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane
  • MEMO methacryloxypropyltrimethoxysilane
  • OCH (CH 2 ) CHOCH 3 H 2 (CH 2 ) NH (CH 2 ) 3 Si-CH CH 2 (OCH 3) 2 or polyorganosiloxane oligomers containing such organic groups at a content greater than 20%.
  • adhesion promoters E chosen for example from organosilicon compounds carrying both, on the one hand, organic groups substituted by radicals chosen from the group of amino, ureido, isocyanate and epoxy radicals. , alkenyl, isocyanurate, hydentoile, guanidino and mercaptoester and, on the other hand, hydrolyzable groups, generally alkoxy groups bonded to silicon atoms. Examples of such adhesion promoters are described in US Patents 3,517,001, US 4,115,356, US 4,180,642, US 4,273,698, US 4356,116 and in European Patents EP 31,996 and EP 74,001.
  • the mineral fillers F used are very finely divided products whose average particle diameter is less than 0.1 ⁇ m. These fillers include fumed silicas and precipitated silicas; their BET surface area is generally greater than 40 m 2 / g. These fillers may also be in the form of more coarsely divided products with an average particle diameter greater than 0.1 ⁇ m. Examples of such fillers include ground quartz, diatomaceous earth silicas, calcium carbonate optionally surface-treated with an organic acid or an ester of an organic acid, calcined clay, titanium oxide.
  • rutile type oxides of iron, zinc, chromium, zirconium, magnesium, the various forms of alumina (hydrated or not), boron nitride, lithopone, barium metaborate, barium sulfate, glass microbeads; their specific surface area is generally less than 30 m 2 / g.
  • these fillers may have been surface-modified by treatment with the various organosilicon compounds usually employed for this purpose.
  • these organosilicon compounds may be organochlorosilanes, diorganocyclopolysiloxanes, hexaorganodisiloxanes, hexaorganodisilazanes or diorganocyclopolysilazanes (French patents FR-A-1 126 884, FR-A-1 136 885, FR-A-1 236 505, British patent GB -A-1,024,234).
  • the treated fillers contain, in most cases, from 3 to 30% of their weight of organosilicic compounds.
  • the charges may consist of a mixture of several types of charges of different particle size; for example, they may consist of 30 to 70% of finely divided silicas of BET specific surface area greater than 40 m 2 / g and 70 to 30% of more coarsely divided silicas with a specific surface area of less than 30 m 2 / g. These charges may have been surface treated
  • the purpose of introducing the fillers is to impart good mechanical and rheological characteristics to the elastomers resulting from the hardening of the compositions in accordance with the invention.
  • inorganic and / or organic pigments as well as agents improving the thermal resistance (salts and oxides of rare earths such as ceric oxides and hydroxides) and / or the flame resistance of the elastomers.
  • agents improving the thermal resistance can be mentioned halogenated organic derivatives, organic phosphorus derivatives, platinum derivatives such as chloroplatinic acid (its reaction products with alkanols, ether-oxides), complexes platinum chloride-olefins.
  • These pigments and agents together represent at most 20% of the weight of the charges.
  • auxiliary agents and customary additives may be incorporated into the composition according to the invention; these are chosen according to the applications in which said compositions are used.
  • the silicone base used to produce the composition according to the invention may comprise:
  • non-reactive linear polyorganosiloxane polymers G may be introduced in order to act on the physical characteristics of the compositions in accordance with the invention and / or on the mechanical properties of the elastomers resulting from the curing of these compositions.
  • non-reactive linear polyorganosiloxane polymers G are well known; they more particularly include: ⁇ , ⁇ -bis (triorganosiloxy) diorganopolysiloxane polymers having viscosities of at least 10 mPa.s at 25 ° C., formed essentially of diorganosiloxy units and at most 1% of monoorganosiloxy and / or siloxy units , the organic radicals bonded to the silicon atoms being chosen from methyl, vinyl and phenyl radicals, at least 60% of these organic radicals being methyl radicals and 10% at most being vinyl radicals.
  • the viscosity of these polymers can reach several tens of millions of mPa.s at 25 ° C; they therefore include oils with fluid to viscous appearance and hard soft gums. They are prepared according to the usual techniques described more precisely in the French patents FR-A-978 058, FR-A-1 025 150, FR-A-1 108 764, FR-A-1 370 884.
  • the ⁇ , ⁇ -bis (trimethylsiloxy) dimethylpolysiloxane oils having a viscosity ranging from 10 mPa.s to 1000 mPa.s at 25 ° C.
  • These polymers which act as plasticizers can be introduced in a proportion of at most 70 parts, preferably 5 to 20 parts, per 100 parts of polyorganosiloxane oil C capable of crosslinking by polycondensation.
  • compositions according to the invention may also advantageously comprise at least one silicone resin H.
  • silicone resins are branched organopolysiloxane polymers which are well known and commercially available. They have, per molecule, at least two different units chosen from those of formula R 111 S SiO 1Z 2 (unit M), R 1 SiO 2 (unit D), R 111 SiO 3 Z 2 (unit T) and SiO 4/2 (unit Q).
  • the radicals R 1 "are identical or different and are chosen from linear or branched alkyl radicals having 1 to 10 carbon atoms, vinyl, phenyl or 3,3,3-trifluoropropyl radicals. from 1 to 6 carbon atoms, more particularly, R 3 alkyl radicals include methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl and n-hexyl radicals.
  • resins examples include MQ resins, MDQ resins, DT resins and MDT resins.
  • compositions in accordance with the invention it is necessary, in the case of single-component compositions, to use an apparatus which makes it possible to intimately mix, in the absence of moisture, with and without heat input, the various basic constituents to which the adjuvants and additives mentioned above are optionally added. It is it is possible firstly to mix the organopolysiloxane oils C and the fillers F and then to add the crosslinkers D, the compounds E and the catalyst according to the invention to the paste obtained. It is also possible to mix the oils C, the crosslinking agents D, the compounds E and the fillers F and subsequently adding the catalyst according to the invention.
  • silicone oils with alkoxy units are prepared in situ by a functionalization reaction of an ⁇ , ⁇ -dihydroxypolydimethylsiloxane oil by reaction with a silane or a polyalkoxysilane in the presence of a catalytically effective amount of lithium hydroxide (process described in US Pat. application FR-2638752.
  • compositions according to the invention that is to say undiluted, or in the form of dispersions in diluents, are stable storage in the absence of water and harden at low temperatures (after starting solvents in the case of dispersions) in the presence of water to form elastomers.
  • the two-component compositions according to the invention are also produced by mixing the various constituents in suitable apparatus.
  • To the mixture obtained preferably brought to a temperature below 80 ° C., for example of the order of room temperature, may be added the other constituents, that is to say the crosslinking agents, the catalyst and optionally additives and various additives and even water.
  • the crosslinkable polyorganosiloxane composition X elastomers by polycondensation reactions is prepared from a two-component system which is in two parts P1 and P2 separate compounds intended to be mixed to form said composition X, with one of these parts comprising the polycondensation catalyst A according to the invention and as described in the present application and the crosslinking agent D while the other part is free from the abovementioned species and comprises: - per 100 parts by weight of the polyorganosiloxane (s) oil (s) C (s) capable of crosslinking by polycondensation to an elastomer, and - from 0.001 to 10 parts (s) in weight of water.
  • the polyorganosiloxane composition X crosslinkable elastomer by polycondensation reactions is prepared from a single-component system stable storage in the absence of moisture and crosslinking, in the presence of water, in elastomer, comprises:
  • crosslinkable linear polyorganosiloxane C oil having functionalized ends of alkoxy, oxime, acyl and / or enoxy, preferably alkoxy, at least one crosslinking agent D,
  • At least one catalyst of the polycondensation reaction which is the polycondensation catalyst A according to the invention and as described in the present application.
  • the polyorganosiloxane composition X crosslinkable elastomer by polycondensation reactions comprises a sufficient amount of at least one thixotropic agent K to present thixotropic properties.
  • thixotropic silicone composition is intended to mean a composition having a thixotropy, defined as being a rheological behavior of a material subject to shear leading to a progressive destructuring of said material.
  • Thixotropy is thus a reversible phenomenon which makes it possible to obtain a composition in the form of a gel at rest and which liquefies when it is subjected to agitation or shearing.
  • a thixotropic material thus sees its viscosity decrease when the shear applied to it increases, and returns to initial viscosity conditions when shearing is discontinued after a certain time (see Rheology Handbook: A Practical Guide to Rheological Additives, Rheox, Inc., 1998).
  • a thixotropic agent K makes it possible to control the rheology of the crosslinkable polyorganosiloxane compositions X in the elastomer and, in particular, makes it possible to confer on the latter a non-flowing viscoelastic behavior.
  • Thixotropic agents are well known in the art. In this respect, mention may be made of the various organic and inorganic thickeners commonly used in silicone compositions.
  • the thixotropic agent K according to the invention is preferably chosen from the group consisting of: inorganic thickeners, boric acid and borates, titanates, aluminates, zirconates;
  • fluorinated resins preferably based on polyfluoroethylene (PFE) and more preferably still based on polytetrafluoroethylene (PTFE or Teflon®).
  • PFE polyfluoroethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Examples of compounds containing hydroxyl groups that may be mentioned include hydrophilic silicones bearing hydroxyl groups, such as polydimethylsiloxanes or polymethylphenylsiloxanes or polydiphenylsiloxanes or their dimethylhydroxy-terminated copolymers; or hydroxylated "MDT" type silicone resins.
  • fluorinated resin means any fluoropolymer containing CF bonds (see for example the book “Encyclopedia of Chemical Technology” 4th edition, 1994, VoU 1 -p., 621-721) such that for example:
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Another object of the invention is the use of the crosslinkable elastomeric polyorganosiloxane composition X by polycondensation reactions and as defined above to prepare silicone sealants having good resistance to aging in fluids used in a power train.
  • the mash used is prepared as follows: to a mixture of 3464 g of an ⁇ , ⁇ -dihydroxylated oil with a viscosity of 20000 centipoises containing 0.066% of OH, and 120 g of vinyltrimethoxysilane with stirring, is added 16 g of a 2% by weight solution of lithium hydroxide in methanol, and then after 5 min, 400 g of pyrogenic silica AE55 are added. The mixture is devolatilized under vacuum and then stored away from moisture.
  • the catalyst tested is mixed with 50 g of this mash, then the catalytic potential is evaluated in 3 ways:
  • the symbol ">” corresponds to the hardness values measured on the upper part of the cord and the symbol “ ⁇ ” corresponds to the hardness values measured on the lower part of the bead less exposed to ambient air than the upper part.
  • a tin-based catalyst dibutyltin dilaurate (DLBDE), and 1,1,3,3-tetramethylguanidine (TMG) which is described in the international application
  • the 1,1,3,3-tetramethylguanidine (TMG) does not allow the crosslinking of the silicone oil, yet at molar concentrations much higher than the guanidines according to the invention (A1) to (A4).
  • the 1,2,3-trisubstituted guanidines (A1) and (A2) lead to very short skin formation times and to elastomers.
  • the 1,2,3,3-tetrasubstituted guanidines (A3) and (A4) allow not only by adapting the contents to very low values to modulate the durations of skin formation times while obtaining very thermally stable elastomers and slightly higher crosslinking levels than with the tin catalyst (DLDBE).
  • a test paste used is prepared as follows: to a mixture of 3464 g of a ⁇ -dihydroxylated polydimethylsiloxane oil of viscosity of 20000 centipoise containing 0.066% of OH, and 120 g of vinyltrimethoxysilane with stirring is added 16 g of a solution of lithium hydroxide at 2% by weight in methanol, then after 5 min 400 g of pyrogenic silica AE55 are added. The catalyst to be tested is then added to the content of x% by weight, and then the mixture is devolatilized in vacuo before bagging.
  • Seals in the form of 2 mm thick films are prepared from the formulations to be tested and are previously crosslinked in the conditioned room at 23 ° C. and at 50% humidity for 14 days.
  • three square-shaped test pieces cut in the joints and whose Shore A hardness was previously measured are introduced into a 150 ml glass flask filled with 5W30 diesel oil (distributed by Total). After heating at 150 ° C. for 3 days and returning to ambient temperature, the test specimens are wiped with an absorbent paper and the Shore A hardness is measured using a Zwick durometer. The following 3 guanidines were tested:
  • Residual DSA (%) 100 * DSA after initial oil / DSA treatment.
  • VTMO vinyltrimethoxysilane
  • a mixer equipped with a "butterfly” stirring stirrer are introduced 768 g of ⁇ , ⁇ -dihydroxylated polydimethylsiloxane oil with a viscosity of 20000 mPa.s at 23 ° C. and 24 g of vinyltrimethoxysilane (VTMO).
  • VTMO vinyltrimethoxysilane
  • the medium undergoes a second degassing phase of 3 minutes under 40 mbar and stirring at 130 rpm. Finally the mixture is transferred into closed plastic cartridges.
  • the coated supports are then immersed in a reference engine oil (ELF 5W30 Diesel) and heated at 150 ° C. for 70 hours. After this period of heating, they return to room temperature still immersed in the oil and are extracted. The following characteristics are then measured: Shore A hardness on the oil-swollen film, and
  • the elements are assembled by applying them against each other by their contact zone before the composition crosslinks elastomer, and then the composition is allowed to crosslink in a silicone elastomer in the presence of moisture brought by the ambient air so as to form a silicone seal.
  • the assembly is then immersed in a reference engine oil. The temperature of the oil is maintained at 150 ° C. for 3 days. After cooling, we measure the force (bond breaking strength, unit N) that must be applied to take off the two elements. The results are shown in Table II below Shore A hardness (DSA) measured according to DIN 53505,
  • the silicone elastomers sealing obtained with the catalysts according to the invention has mechanical properties (Shore A hardness, tensile strength, modulus at 100%) higher than the comparative after immersion of 70 hours in a motor oil to 15O 0 C thus simulating extreme conditions that may be encountered by elements in contact with a fluid used in a power unit.
  • a paste is prepared according to the following: - 70.8% ⁇ , ⁇ -dihydroxylated polydimethylsiloxane oil with a viscosity of 50000 mPa.s
  • Catalyst (A3) 0.14% / 5 eq.
  • Catalyst (A4) 0.10% / 5 eq.
  • PMMA support polymethylmethacrylate support
  • PVC support polyvinyl chloride support
  • the elastomers prepared from the catalysts according to the invention has as good adhesion as those prepared from tin catalysts.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé d'étanchéification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur au moyen d'élastomères silicones préparés à partir de compositions silicones ne contenant pas de catalyseur métallique, tel que l'étain par exemple, et réticulant par des réactions de polycondensation en présence d'eau (par exemple humidité ambiante).

Description

Procédé d'étanchéification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur
La présente invention a pour objet un procédé d'étanchéification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur au moyen d'élastomères silicones préparés à partir de compositions silicones ne contenant pas de catalyseur métallique, tel que rétain par exemple, et réticulant par des réactions de polycondensation en présence d'eau (par exemple humidité ambiante). Les élastomères silicones préparés à partir du procédé selon l'invention présentent: - une vitesse de prise (réticulation sur au moins 2 mm en 24 heures) adaptés aux besoins des applications, et
- de bonnes propriétés de résistance mécanique telles que la résistance à la rupture, le module à 100 % d'allongement et la dureté shore, et
- une bonne résistance au vieillissement dans des fluides agressifs chimiquement tels que ceux utilisés par exemple dans un groupe motopropulseur en l'occurrence les huiles moteur, les lubrifiants pour boîte de vitesse et pont, les mélanges huile/essence, les liquides de refroidissement, les fuels ou les liquides antigel.
Par "liquide de refroidissement", on entend tout liquide caloporteur utilisé pour évacuer les calories d'un système mécanique ou électronique.
Les compositions silicones réticulables en élastomère pour former des joints d'étanchéité sont connues. En effet, elles conviennent en particulier pour la formation de joints d'étanchéité "in-situ", qui sont formés directement lors de l'assemblage des éléments, en particulier dans le domaine de l'automobile.
Parmi les compositions silicones réticulables en élastomère connues pour ce type d'application, celles qui réticulent dès la température ambiante forment une catégorie qui attire toute l'attention car elles ne nécessitent pas la mise en place de four consommateur d'énergie.
Ces compositions silicones sont classées en 2 groupes distincts: les compositions monocomposantes (RTV-1) et les compositions bi-composantes (RTV-2). Le terme "RTV" est l'acronyme pour "Room Température Vulcanising".
Lors de la réticulation, l'eau (soit apportée par une humidité atmosphérique dans le cas des RTV-1 , soit introduite dans une partie de la composition dans le cas des RTV-2 permet la réaction de polycondensation, qui conduit à la formation du réseau élastomère. Généralement, les compositions monocomposantes (RTV-1) réticulent quand elles sont exposées à l'humidité de l'air. Le plus souvent, la cinétique des réactions de polycondensation est extrêmement lente; ces réactions sont donc catalysées par un catalyseur approprié.
Quant aux compositions bicomposantes (RTV-2), elles sont commercialisées et stockées sous la forme de deux composantes, une première composante contenant les matériaux polymériques de base et la deuxième composante contenant le catalyseur. Les deux composantes sont mélangées lors de l'emploi et le mélange réticule sous la forme d'un élastomère relativement dur. Ces compositions à deux composantes sont bien connues et sont notamment décrites dans l'ouvrage de Walter NoII "Chemistry and Technology of Silicones" 1968, 2ème édition aux pages 395 à 398.
Ces compositions comportent généralement au moins 3 ou 4 ingrédients différents:
- un polymère silicone réactif (à fonctions de type hydroxyle ou pré-fonctionnalisées par un silane de façon à présenter des extrémités alcoxy),
- un agent de réticulation, généralement un silane, un silicate ou un polysilicate,
- un catalyseur de condensation, et - éventuellement de l'eau (dans le cas de RTV-2).
Le plus souvent, le catalyseur de condensation est à base d'un composé organique d'étain. En effet, de nombreux catalyseurs à base d'étain ont déjà été proposés comme catalyseur de réticulation de ces RTV- 1 ou RTV-2. Des catalyseurs de polycondensation classiques comprennent des composés de dialkylétain, notamment des dicarboxylates de dialkylétain tels que le dilaurate et le diacétate de dibutylétain, les composés de titanate d'alkyle tels que le tétrabutyl ou le tétraisopropyltitanate, et les chélates de titane (EP-A-O 885 933, US-5 519 104, US-A-4,515,932, US-A-4,563,498, US-A-4,528,353).
Cependant, les catalyseurs à base d'alkylétain, bien que très efficaces, le plus souvent incolores, liquides et solubles dans les huiles silicones présentent l'inconvénient d'être toxiques (CMR2 toxiques pour la reproduction).
Dans un but de remplacer ces catalyseurs, la demande internationale WO- 2004/020525 décrit des compositions silicones monocomposantes (RTV-1) utilisées pour préparer des mastics ou des adhésifs et qui réticulent à froid quand elles sont exposées à l'humidité de l'air et comprenant en plus des composants habituels : - un réticulant (D) spécifique et essentiel qui est un silane à fonctions 1-méthylvinyloxy connu pour sa forte réactivité comparée à celle des réticulants classiques, et
- des catalyseurs qui sont des dérivés organiques à fonction imines de formules (I) ou (II) suivantes:
"H NH
Figure imgf000004_0001
H R / ^
R R R
O (H) avec R étant un radical spécifique choisi parmi les groupes suivants : méthyle, isopropyle, phényle et orthotolyle. Des exemples de ces dérivés organiques de type imine sont la 1,3- diphénylguanidine, la 1 ,3-di-o-tolylguanidine, la 1 ,3-diméthylguanidine et la 1,1,3,3- tétraméthylguanidine qui est le dérivé préféré.
Ces dérivés présentent la particularité de posséder une fonction imine non substituée, c'est-à-dire une fonction du type C=NH. Il est à noter qu'un réticulant classique de type trialcoxysilane, composant (E), est toujours utilisé en association avec le réticulant (D) qui est un silane connu pour sa forte réactivité due à la présence de fonctions de type 1- méthylvinyloxy.
Cependant, le problème associé à l'utilisation des catalyseurs organiques à fonction imines décrits dans la demande internationale WO 2004/020525 est qu'ils doivent être utilisés en présence de réticulants spécifiques très réactif et coûteux (silanes à fonctions 1- méthylvinyloxy), c'est à dire que des réticulants classiques de structures simples, qui sont très largement utilisés dans les formulations RTV-I ou RTV-II, tels que par exemple les alkyltrialcoxysilanes, les silicates d'alkyle ou les polysilicates d'alkyle, ne peuvent leur être associés sans la présence obligatoire d'un réticulant très réactif tel que le silane à fonctions 1 -méthylvinyloxy. En effet, sans la présence de ce silane très réactif la réticulation de la composition en élastomère est alors insuffisante et ne permet pas d'obtenir de bonnes propriétés mécaniques. Ainsi, le dérivé 1 ,1 ,3,3-tétraméthylguanidine (TMG), qui est présenté dans le mode de réalisation préférentiel de cette demande de brevet, lorsqu'il est utilisé avec un réticulant classique, tel que par exemple un polysilicate d'alkyle, et sans la présence d'un silane réactif à fonction méthylvinyloxy, dans un RTV monocomposant (RTV-I), la réticulation du système est alors insuffisante et ne peut générer un élastomère silicone.
Pour un développement durable, il apparaît donc nécessaire de trouver de nouvelles compositions silicones réticulant à la température ambiante de manière à former des joints d'étanchéité silicones à l'aide de catalyseurs, non toxiques, et utilisables à la fois dans la réticulation des compositions formant des élastomères à partir de formulations mono-ou bi- composantes.
Lors de sa prise, le joint forme d'abord une peau superficielle (prise en surface), puis la réticulation doit se poursuivre à cœur jusqu'à durcissement complet (prise à cœur). La cinétique de prise est un critère essentiel de ces joints. Il est donc d'un grand intérêt de pouvoir disposer de compositions monocomposantes réticulables à cœur ayant une cinétique de prise aussi rapide que possible.
II est important que ces catalyseurs puissent être utilisables avec un large panel de réticulants couramment utilisés dans la chimie industrielle des silicones.
De plus, face à une industrie du transport en pleine évolution, on voit apparaître de nouvelles contraintes liées à l'augmentation des rendements moteurs, à l'augmentation des températures de fonctionnement, à la diminution de la consommation en carburant et à la diminution de la fréquence d'entretien.
Ainsi, les formulateurs de fluides motopropulseurs (huile moteur, lubrifiant pour boite de vitesse et pont, mélange huile/essence, liquide de refroidissement, fuel ou liquide antigel) continuent d'améliorer les performances de ces produits par l'addition d'additifs de plus en plus efficace. La quantité d'additifs incorporée dans ces produits augmente de plus en plus, ce qui a pour effet d'augmenter leur agressivité chimique vis à vis des organes souples, par exemple les joints d'étanchéité, présents dans les dispositifs dans lesquels ces produits sont utilisés.
Il existe donc un besoin croissant pour trouver un nouveau procédé d'étanchéification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur utilisant des élastomères silicones préparés à partir d'une composition d'organopolysiloxane ne contenant pas d'étain et qui présentent une bonne résistance au contact des différents fluides utilisés dans ces groupes motopropulseur.
Ainsi, un des objectifs essentiels de la présente invention est de proposer un procédé mettant en œuvre une composition d'organopolysiloxane ne contenant pas d'étain et durcissant en un élastomère silicone en présence d'humidité avec une cinétique de prise en surface rapide, suivie d'une prise à cœur complète de manière à préparer des élastomères silicones utiles pour l'étanchéification et l'assemblage d'élément d'un groupe motopropulseur. Un autre objectif est de proposer un nouveau procédé d'étanchéification et d'assemblage de composants d'un groupe moto-propulseur au moyen de joints silicones ayant une bonne résistance au contact des différents fluides utilisés dans un groupe motopropulseur et préparés à partir de compositions silicones utilisant des catalyseurs non toxiques.
Ces objectifs, parmi d'autres, sont atteints par la présente invention qui concerne un nouveau procédé d'étanchéification et d'assemblage d'au moins un composant d'un groupe moto-propulseur comprenant les étapes a) à d) suivantes: a) on prépare une composition X polyorganosiloxane réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation, ne contenant pas de catalyseur métallique et comprenant:
- une base silicone B comprenant au moins une huile polyorganosiloxane réticulable par réaction de polycondensation de manière à former un élastomère silicone, et
- une quantité catalytiquement efficace d'au moins un catalyseur de polycondensation A qui est un composé organique non la formule générale (I):
Figure imgf000006_0001
(I) dans laquelle,
- les radicaux R1, identiques ou différents, représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupement cycloalkyle, un groupe
(cycloalkyl)alkyle, le cycle étant substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome ou un groupement fluoroalkyle,
- le radical R2 représente un atome d'hydrogène, un groupement alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupement cycloalkyle, un groupement alkyle substitué par un cycle, substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome, un groupement aromatique un groupe arylalkyle, un groupement fluoroalkyle, un groupement alkylamine ou alkylguanidine, et
- le radical R3 représente un groupement alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupement cycloalkyie, un groupement alkyle substitué par un cycle, substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome, un groupement arylalkyle, fluoroalkyle, alkylamine ou alkylguanidine,
- lorsque le radical R2 n'est pas un atome d'hydrogène, les radicaux R2 et R3 peuvent être liés pour former un cycle aliphatique à 3, 4, 5, 6 ou 7 chaînons éventuellement substitué par un ou plusieurs substituants, et - avec la condition supplémentaire que les radicaux R1, R2 et R3 ne comprennent pas d'atome de silicium, b) on applique ladite composition polyorganosiloxane X sur au moins une zone de contact dudit composant de manière continue ou discontinue et éventuellement sous la forme d'un cordon, c) on laisse réticuler ladite composition polyorganosiloxane X en élastomère silicone en présence d'humidité apportée par l'air ambiant ou par addition préalable d'eau de manière à former un joint d'étanchéité profilé sur pièce, et d) on assemble ledit composant à un autre composant du groupe moto-propulseur de manière à ce que le joint formé assure l'assemblage et l'étanchéité entre les deux composants du groupe moto-propulseur.
Pour atteindre cet objectif, la Demanderesse a eu le mérite de mettre en évidence, de manière tout à fait surprenante et inattendue, que l'utilisation d'une composition polyorganosiloxane X comprenant le catalyseur de polycondensation A selon l'invention permet de préparer selon le procédé de l'invention des élastomères silicones ayant une cinétique de prise en surface remarquablement rapide, suivie d'une prise à cœur complète de manière à préparer des élastomères silicones permettant l'étanchéification et l'assemblage, de composants ou d'éléments utilisés dans un groupe moto-propulseur.
De plus, les élastomères silicones utilisés dans le procédé selon l'invention présentent l'avantage de maintenir de bonnes propriétés mécaniques même lorsqu'ils sont en contact prolongé avec des fluides agressifs sur le plan chimique tels que ceux utilisés par exemple dans un groupe motopropulseur.
Comme exemple de fluides agressifs sur le plan chimique on peut citer par exemple: les huiles pour moteur, les lubrifiants pour boite de vitesse et pont, les mélanges huiles/essence, les liquides de refroidissement, les fuels et les liquides antigel.
II est aussi du mérite des inventeurs d'avoir vaincu le préjugé technique, tel qu'enseigné par exemple par la demande internationale WO 2004/020525, qui voulait que, jusqu'alors, les catalyseurs proches en terme de structure, tels que la 1,3-diphénylguanidine, la 1 ,3-di-o-tolylguanidine, la 1 ,3-diméthylguanidine ou la 1 ,1,3,3-tétraméthylguanidine devaient être associés à des réticulants spécifiques très réactif et coûteux (silanes à fonctions 1-méthylvinyloxy), pour réticuler des formulations de type RTV.
Les composés non silylés utilisés selon le procédé de l'invention et répondant à la formule générale (I) sont des guanidines 1 ,2,3-trisubstituées et 1 ,2,3,3-tétrasubstituées et présentent l'avantage d'être liquides, incolores, inodores et solubles dans les matrices silicones. Les guanidines non silylées selon l'invention sont mises en œuvre dans les systèmes silicones à réticuler à des teneurs très faibles, et permettent suivant la teneur d'adapter les temps de travail à l'application tout en garantissant des excellentes duretés des élastomères obtenus, ainsi qu'une excellente stabilité thermique éliminant ainsi les problèmes liés aux phénomènes de réversion.
Selon un mode de réalisation particulier, les étapes c) et d) sont remplacées respectivement par les étapes ci) et d1) suivantes: ci) on met en contact la ou les zone(s) contenant ladite composition polyorganosiloxane X non réticulé avec une surface de contact de l'autre composant du groupe moto-propulseur et on assemble les deux composants du groupe moto-propulseur, et d1) on laisse réticuler ladite composition polyorganosiloxane X en élastomère silicone en présence d'humidité apportée par l'air ambiant ou par addition préalable d'eau de manière à former un joint d'étanchéité f lue assurant l'assemblage et l'étanchéité entre les deux composants du groupe moto-propulseur.
Dans le domaine de l'automobile, les élastomères silicones sont souvent utilisés sous la forme de joints silicones. Le terme "joints silicones" englobent plusieurs types de joints d'étanchéités, à savoir les joints "flués" (JF) également appelés joints écrasés et les joints profilés sur pièce (JPP) également appelés "joints en forme".
Les joints "flués" (JF) sont généralement formés à la suite de l'application d'un cordon pâteux des compositions sur la zone de contact entre 2 éléments métalliques ou plastiques à assembler. Le cordon pâteux est d'abord déposé sur l'un des éléments puis l'autre élément est appliqué sur le premier; il en résulte un écrasement du cordon avant qu'il ne se transforme en élastomère. Ce type de joints s'adresse à des assemblages ne devant pas être couramment démontés (joints de carter d'huile, joints de carter de distribution...).
Les joints "profilés sur pièce" (JPP) sont utilisés en particulier dans le secteur du transport et de l'automobile, pour des applications d'étanchéité sur toutes les pièces moteur exigeant une démontabilité telles à titre d'exemples, le couvre culasse, pompe à huile, pompe à eau, boîte à eau, carter d'huile, carter de distribution, guide d'embrayage. Les "joints profilés sur pièce" (JPP) sont généralement formés à la suite de l'application d'un cordon pâteux des compositions sur la zone de contact entre 2 éléments à assembler. Toutefois, après la dépose du cordon pâteux sur l'un des éléments on laisse réticuler le cordon en élastomère puis on applique le deuxième élément sur le premier. Il en résulte qu'un tel assemblage est aisément démontable puisque l'élément qui est appliqué sur celui ayant reçu le joint, n'adhère pas à ce joint. Par ailleurs le joint, par son caractère élastomérique, épouse les irrégularités des surfaces à jointoyer de ce fait, il est inutile d'usiner soigneusement les surfaces devant être mises en contact les unes avec les autres et de serrer avec force les assemblages obtenus. Ces particularités permettent de supprimer dans une certaine mesure, les joints de fixation, des entretoises, des nervures destinées habituellement à raidir et renforcer les éléments d'assemblages. Le "joint profilés sur pièce" est généralement un cordon fermé d'élastomère silicone de section ovoïde déposé selon un profil bien défini et devant assurer l'étanchéité de deux (ou plusieurs) pièces démontables.
Comme les compositions utilisées dans le procédé selon l'invention durcissent rapidement à température ambiante et même en milieu confiné, il en résulte que les joints d'étanchéité silicones découlant du durcissement de ces compositions peuvent être préparés dans des conditions de fabrication industrielle très contraignantes. Ils peuvent, par exemple, être fabriqués sur les chaînes de montage usuelles de l'industrie automobile munies d'un appareil automatique de dépose des compositions. Cet appareil automatique possède bien souvent une tête mélangeuse et une buse de dépose, celle-ci se déplaçant selon le profil des joints à fabriquer. Les compositions, fabriquées et distribuées au moyen de cet appareil ont de préférence une durée de durcissement bien ajustée pour d'une part éviter des prises en masse dans la tête mélangeuse et d'autre part obtenir une réticulation complète après la fin de la dépose du cordon pâteux sur les pièces à jointoyer. Ces joints "en forme" conviennent plus spécialement pour les joints de couvre-culbuteurs, de couvercles de boîtes à vitesses, d'entretoises de distribution et même de carters d'huile.
Le composant peut être de nature diverse et variée est en verre, en plastique, en métal...
Selon un autre mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention le composant du groupe moto-propulseur est choisi parmi le groupe constitué par: une culasse, un carter d'huile, un couvre-culasse, un carter de distribution, un barreau de palier, un bloc cylindre moteur, une boîte de vitesses, une pompe à eau, un boîtier de réaspiration des gaz carter, un filtre à eau, un filtre à huile, une pompe à huile, un boitier comprenant des composants électroniques d'un groupe moto-propulseur ou un carter d'embrayage.
De manière générale, on applique la composition silicone sur le composant soit sous la forme de joint continu ou discontinu, soit sous la forme de couche continue ou discontinue, Pour former une couche continue ou discontinue, on peut utiliser les techniques de dépose ou d'enduction classiques. Selon un mode de réalisation préféré, le catalyseur de polycondensation A est un composé organique non silylé répondant à la formule générale (I) et dans laquelle:
- les radicaux R1, identiques ou différents, et le radical R3 sont choisis, indépendamment les uns des autres, dans le groupe constitué par: un radical isopropyle, un radical cyclohexyle et un radical alkyle monovalent linéaire ou ramifié en Ci - Ci2-
- le radical R2 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupe cycloalkyle, un groupe alkyle substitué par un cycle, substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome, un groupe arylalkyle, un groupe fluoroalkyle, un groupe alkylamine ou alkylguanidine, et
- lorsque le radical R2 n'est pas un atome d'hydrogène, les radicaux R2 et R3 peuvent être liés pour former un cycle aliphatique à 3, 4, 5, 6 ou 7 chaînons éventuellement substitué par un ou plusieurs substituants.
Selon un mode de réalisation préféré, le catalyseur de polycondensation A est un composé organique non silylé choisi parmi le groupe constitué par les composés (A1) à (A6) suivants:
Figure imgf000010_0001
Selon un mode réalisation encore plus préféré, le catalyseur de polycondensation A est un composé organique non silylé choisi parmi le groupe constitué par les composés (A2) (A3) et (A4) décrits ci-dessus. Les catalyseurs conformes à la présente invention sont non reprotoxiques, contrairement aux catalyseurs à base d'alkylétain. De plus, ils permettent, aussi bien pour des compositions monocomposantes ou bicomposantes, d'obtenir des joints d'étanchéité présentant une résistance améliorée aux fluides utilisés dans les groupes motopropulseurs par rapport à ceux obtenus à partir de composition classiques contenant des catalyseurs au titane ou à base d'alkylétain.
La quantité de catalyseurs de polycondensation A selon l'invention est généralement comprise entre 0,1 et 10 % en poids par rapport au poids total de la composition, de préférence entre 0,1 et 5 %, que ce soit une préparation mono ou bicomposante.
Description de la base silicone B :
Dans la suite de la présente demande, on décrira de façon conventionnelle les polyorganosiloxanes linéaires, les polyorganosiloxanes de structure branchés et les résines polyorganosiloxanes à l'aide des notations usuelles suivantes, utilisées pour désigner divers motifs siloxyles de formule M, D, T et Q suivantes :
R R
R Si O O Si O
R R
M = (R)3SiO172 D = (R)2SiO272
Figure imgf000011_0001
Dans ces formules, R peut représenter divers groupes hydrocarbonés saturés ou insaturés, notamment aromatiques, et éventuellement substitués par des hétéro-atomes, ainsi que des groupes non hydrocarbonés. Conventionnellement, dans cette notation, les atomes d'oxygène sont partagés entre deux atomes de silicium. Conventionnellement, on indique un groupe R particulier en le citant en exposant après le symbole M, D ou T. Par exemple MOH représente un motif M où un groupe R est une groupe hydroxyle -OH.
Par « substantiellement linéaire », il faut comprendre une huile POS composée de motifs siloxyles D comprenant en outre des motifs siloxyles T et/ou des motifs siloxyles Q, le nombre de motifs siloxyles T et Q étant inférieur ou égal à un pour cent atomes de silicium.
Les bases silicones utilisées dans la présente invention réticulant et durcissant par des réactions de polycondensation sont bien connues. L'expression « huile polyorganosiloxane réticulable par réaction de polycondensation» ne comprend pas les polymères organiques ayant des groupements silices réticulables par polycondensation tels que ceux décrits par exemple dans la demande de brevet EP-A1-1 985666 à la page 4, lignes 7 à 52.
Les bases silicones selon l'invention sont décrites en détail en particulier dans de nombreux brevets et elles sont disponibles dans le commerce.
Ces bases silicones peuvent être mono-composantes, c'est-à-dire conditionnées en un seul emballage, et stables au stockage en l'absence d'humidité, durcissables en présence d'humidité, en particulier d'humidité apportée par l'air ambiant ou par de l'eau générée au sein de la base lors de son emploi.
En dehors des bases mono-composantes peuvent être utilisées des bases bi- composantes, c'est-à-dire conditionnées en deux emballages, qui durcissent dès le mélange des deux parties. Elles sont conditionnées après incorporation du catalyseur en deux fractions séparées, l'une des fractions pouvant ne renfermer par exemple que le catalyseur selon l'invention ou un mélange avec l'agent réticulant.
Selon un autre mode de réalisation préféré, la composition polyorganosiloxane X selon l'invention telle que décrite ci-dessus est caractérisée en ce qu'elle comprend outre une quantité catalytiquement efficace d'au moins un catalyseur de polycondensation A selon l'invention, et tel que défini dans la présente demande, et une base silicone B comprenant:
- au moins une huile polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation en un élastomère;
- éventuellement au moins un agent de réticulation D;
- éventuellement au moins un promoteur d'adhérence E; et - éventuellement au moins une charge minérale siliceuse, organique et/ou non siliceuse F.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation comprend:
- pour 100 parties en poids d'au moins une huile polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation qui est un polymère réactif α,ω- dihydroxydiorganopolysiloxane dont les radicaux organiques sont des radicaux hydrocarbonés de préférence choisi parmi le groupe constitué par: les alkyles ayant de 1 à 20 atomes de carbone ; les cycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone ; les alcényles ayant de 2 à 8 atomes de carbone et les cycloalcényles ayant de 5 à 8 atomes de carbone ;
- de 0,1 à 60 parties en poids d'au moins un agent de réticulation D choisi parmi le groupe constitué par: les polyalcoxysilanes et les produits provenant de l'hydrolyse partielle d'un polyalcoxysilane;
- de 0 à 60 parties en poids d'un promoteur d'adhérence E tel que décrit ci-dessous;
- de 0 à 250 parties en poids, de préférence de 5 à 200 parties en poids, d'au moins une charge minérale siliceuse, organique et/ou non siliceuse F;
- de 0 à 10 parties en poids d'eau, - de 0 à 100 parties en poids d'au moins un polymère polyorganosiloxane linéaire non réactif G consistant dans un homopolymère ou copolymère linéaire dont, par molécule, les substituants organiques monovalents, identiques ou différents entre eux, liés aux atomes de silicium sont choisis parmi les radicaux alkyles, cycoalkyles, alcényles, aryles, alkylarylènes et arylalkylènes, - de 0 à 20 parties en poids d'une base colorante ou d'un agent de coloration H,
- de 0 à 70 parties en poids de résines polyorganosiloxanes I, et
- de 0 à 20 parties d'additifs auxiliaires J connus de l'homme de métier, tels que des agents plastifiant ; des diluants organiques, des ralentisseurs de réticulation, des huiles minérales, des agents antimicrobien, des additifs de tenue thermique tels que les oxydes de titane, de fer ou de cérium, et
- de 0,1 à 50 parties en poids d'au moins un catalyseur de polycondensation A selon l'invention et tel que défini dans la présente demande
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'huile polyorganosiloxane C présente des extrémités fonctionnalisées de type alcoxy et est préparée in situ par réaction, en présence d'une quantité catalytiquement efficace de lithine, d'un polydiméthylsiloxane branché présentant des groupements hydroxyles liés à un atome de silicium et de formule générale
MxDyQz (x, y et z étant des nombres entiers) ou d'un diorganopolysiloxane linéaire, comprenant un groupement hydroxyle lié à un atome de silicium à chaque extrémité de chaîne, avec au moins un polyalcoxysilane de formule (II) suivante:
(R4)c (R5)fl Si (OR6)4.<a+0)
(H) dans laquelle:
- a est égal à 0, 1 ou 2,
- c est égal à 0, 1 ou 2,
- la somme a + c est égale à 0, 1 ou 2,
- R4 représente un radical monovalent hydrocarboné saturé ou non en Ci à Ci3, substitué ou non, aliphatique, cyclanique ou aromatique, R4 pouvant être identique à R5,
- R5 représente un radical monovalent hydrocarboné saturé ou non en Ci à Ci3, substitué ou non substitué, aliphatique, cyclanique ou aromatique, et pouvant comporter une fonction époxy, aminé primaire, secondaire, tertiaire, mercapto, et
- R6 représente un radical organique aliphatique ayant de 1 à 8 atomes de carbone choisi notamment entre les radicaux alkyle, les radicaux alkyléther, les radicaux alkylester, les radicaux alkylcétone, les radicaux alkylcyano et les radicaux aralkyle ayant de 7 à 13 atomes de carbone, étant entendu que les groupements alcoxy du silane de formule (II) peuvent avoir chacun une signification différente pour R6 ou la même signification.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'huile polyorganosiloxane C est de préférence un polymère α.ω-dihydroxypolydiorganosiloxane, de viscosité comprise entre 50 et 5 000 000 mPa.s à 25°C et l'agent de réticulation D est de préférence un composé organosilicié portant plus de deux groupes hydrolysables liés aux atomes de silicium par molécule.
L'huile polyorganosiloxane C peut également être fonctionnalisée au niveau de ses extrémités par des radicaux hydrolysables obtenu par condensation d'un précurseur porteur de fonctions hydroxyles avec un silane réticulant porteur de radicaux hydrolysables (ou par hydrosilylation de fonctions ≡SiVinyl ou ≡SiH terminales). Des polyorganosiloxane branchés peuvent aussi être envisagés, comprenant éventuellement des groupements alkylsilyl en milieu et/ou bout de chaîne, c'est-à-dire des polyorganosiloxanes présentant des groupements susceptibles de réagir par des réactions de polycondensation en milieu et/ou en bout de chaînes et des groupements alkyles "inter-chaîne" reliant deux chaînes polyorganosiloxanes entre elles.
Les agents de réticulation D sont des produits accessibles sur le marché des silicones ; de plus leur emploi dans les compositions durcissant dès la température ambiante est connu ; il figure notamment dans les brevets français FR-A-1 126 411 , FR-A-1 179 969, FR- A-1 189 216, FR-A-1 198 749, FR-A-1 248 826, FR-A-1 314 649, FR-A-1 423 477, FR-A-1 432 799 et FR-A-2 067 636.
L'agent de réticulation D présente au moins un groupe hydrolysable tel que : • acyloxy de formule -O-CO-R'
• alcoxy de formule -O-R'
• amino de formule -NR1R2
• amido de formule -NR1COR2
• alcényloxy de formule -O-CR1=CHR2 • aminoxy de formule -0-NR1R2
• cétiminoxy de formule -0-N=CR1R2 ou
-0-N=C
où R' représente un radical alkyle ou aryle ayant de 1 à 15 atomes de carbone, R1 et R2, identiques ou différents, représentent des radicaux alkyle ou aryle contenant de 1 à 8 atomes de carbone et T un radical alkylène contenant de 4 à 8 atomes de carbone. Parmi les radicaux R', R' et R2, on peut citer tout particulièrement les radicaux: méthyle, éthyle, cyclohexyle et phényle. Parmi les radicaux T on peut citer tout particulièrement ceux de formule: -(CH2J4 -, -(CH2)5- et -(CH2)6-.
A titre d'exemple d'alcoxysilanes, on peut citer ceux de formule:
Si(OCH3U
Si(OCH2CH3)4
Si(OCH2CH2CHs)4
(CH3O)3SiCH3 (C2H5O)3SiCH3
(CH3O)3Si(CH=CH2)
(C2H5O)3Si(CH=CH2)
(CH3O)3Si(CH2-CH=CH2)
(CH3O)3Si[CH2-(CH3)C=CH2] (C2H5O)3Si(OCH3)
Si(OCH2-CH2-OCH3J4
CH3Si(OCH2-CH2-OCH3)3 (CH2=CH)Si(OCH2CH2OCH3)S
C6H5Si(OCH3)3
C6H5Si(OCH2-CH2-OCHs)3.
Les réticulants cétiminoxysilane sont bien connues depuis longtemps. Ils sont par exemple décrits dans les brevets français FR-A-1 314 649, FR-A-1 371 250, américains US- A-3 678 003 et US-A-3 986 999, dans le brevet britannique GB-A-1 468 467, dans le brevet belge BE-A-901 479 et dans le brevet européen EP-A-157 580.
A titre d'exemple de cétiminoxysilanes, on peut citer ceux de formule:
CH3Si[-O-N=C(CH3)2]3,
CH3Si[-O-N=C(CH3)C2H5]3, CH2=CHSiI-O-N=C(CH3)C2H5I3, C6H5Si[-O-N=C(CH3)2]3, CH3Si[-O-N =C(C2H5)(CH2)3CH3]3 ,
(CH3)2C = N-O-] Si[-O-N=C(CH3)C2H5]3, CH3SiI-O-N =C(CH3CH(C2H5)(CH2)3CH3]3, CH3SiI-O-N =C(CH3CH(C2H5)(CH2)3CH3]3,
CH3SiI-O-N = C (CH2)4]3 LJ
CH3SiI-O-N = C (CH 2) I3
LJ 5
Les réticulants acyloxysilanes sont bien connus depuis longtemps. Ils sont décrits notamment dans les brevets US-A-3 077465, US-A-3 382 205, US-A-3 701 753, US-A-3
957 714, US-A-4 115 356, US-A-4 273698, FR-A-2 429 811 et FR-A-2 459 820.
A titre d'exemple d'acyloxysilanes, on peut citer ceux de formule: CH3Si(OCOCH3)3,
C2H5Si(OCOCH3)3 CH2=CHSi(OCOCH3)3 C6H5Si(OCOCH3)3,
CH3Si[OCOCH(C2H5)-(CH2)3-CH3 ] CF3CH2CH2Si(OCOC6H5)S
CH3Si(OCOCH3)2[OCOH(C2H5)-(CH2)3-CH3]
CH3COOSi[OCOCH(C2H5)-(CH2)3-CH3]
A titre d'autres exemples d'agent de réticulation D on peut citer :
- les silanes et les produits d'hydrolyse partielle de ce silane de formule générale suivante :
Figure imgf000017_0001
dans laquelle: - les symboles R2, identiques ou différents, représentent des radicaux alkyles ayant de
1 à 8 atomes de carbone, tels que les radicaux méthyle, éthyle, propyle, butyle, pentyle, éthyl-2 hexyle, des radicaux oxyalkylènes en C3-C6, et
- le symbole R1 représente un groupe hydrocarboné aliphatique saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, un groupe carbocyclique, saturé ou insaturé et/ou aromatique, monocyclique ou polycyclique et k est égal à 0, 1 ou 2 ; et
Parmi les agents de réticulation D1 on préfère plus particulièrement les alcoxysilanes, les cétiminoxysilanes, les silicates d'alkyle et les polysilicates d'alkyle, dans lesquels les radicaux organiques sont des radicaux alkylés ayant de 1 à 4 atomes de carbone.
Comme autres exemples d'agent de réticulation D, on peut citer le polysilicate d'éthyle, ou le polysilicate de n-propyle.
On utilise généralement de 0,1 à 60 parties en poids d'agent de réticulation D pour 100 parties en poids de polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation en un élastomère.
Ainsi la composition selon l'invention peut comprendre au moins un promoteur d'adhérence E tel que par exemple les composés organosiliciques portant à la fois :
(1) un ou des groupes hydrolysables liés à l'atome de silicium, et (2) un ou des groupes organiques substitués par des radicaux comprenant un ou plusieurs atome(s) d'azote, hétéroatomes S ou O) des groupements mercaptan, urée ou isocyanurate) ou choisis dans le groupe des radicaux (méth)acrylate, époxy, et alcényle, et plus préférentiellement encore dans le groupe constitué par les composés suivants pris seul ou en mélange: vinyltriméthoxysilane (VTMO),
3-glycidoxypropyl-triméthoxysilane (GLYMO), méthacryioxypropyltriméthoxysilane (MEMO), [H2N(CH2)3]Si(OCH2CH2CH3)3,
Figure imgf000018_0001
[H2N(CH2)3]Si(OC2H5)3
Figure imgf000018_0002
[H2NCH2CH(CH3)CH2CH2]SiCH3(OCH3) 2
Figure imgf000018_0003
[P-C4H9-HN-CH2]Si(OCHa)3 [H2N(CH2)2NH(CH2)3]Si(OCH3)3 [H2N(CH2)2NH(CH2)3]Si(OCH2CH2OCH3)3 [CH3NH(CH2)2NH(CH2)3]Si(OCH3)3 [H(NHCH2CH2)2NH(CH2)3]Si(OCH3)3
Figure imgf000018_0004
NH2CONH2(CH2)3Si(OCH3)3
H2( CH2)NH (CH2J3Si (O CH3)2
OCH(CH2)CHOCH3 H2( CH2)NH (CH2)3Sι-CH=CH2 (OCH3J2 ou des oligomères polyorganosiloxaniques contenant de tels groupes organiques à une teneur supérieure à 20%.
A ces bases monocomposantes peuvent être ajoutés des promoteurs d'adhérence E choisis par exemple parmi les composés organosiliciés portant à la fois, d'une part, des groupes organiques substitués par des radicaux choisis dans le groupe des radicaux amino, uréido, isocyanate, époxy, alkènyle, isocyanurate, hydentoile, guanidino et mercaptoester et, d'autre part des groupes hydrolysables, en général des groupes alcoxy liés aux atomes de silicium. Des exemples de tels agents d'adhérence sont décrits dans les brevets américains US 3 517 001, US 4 115 356, US 4 180 642, US 4 273 698, US 4356 116 et dans les brevets européens EP 31 996 et EP 74 001.
Pour les bases mono- et bi-composantes, on utilise comme charges minérales F des produits très finement divisés dont le diamètre particulaire moyen est inférieur à 0,1 μm. Parmi ces charges figurent les silices de combustion et les silices de précipitation; leur surface spécifique BET est généralement supérieure à 40 m2/g. Ces charges peuvent également se présenter sous la forme de produits plus grossièrement divisés, de diamètre particulaire moyen supérieur à 0,1 μm. Comme exemples de telles charges, on peut citer le quartz broyé, les silices de diatomées, le carbonate de calcium éventuellement traité en surface par un acide organique ou par un ester d'un acide organique, l'argile calcinée, l'oxyde de titane du type rutile, les oxydes de fer, de zinc, de chrome, de zirconium, de magnésium, les différentes formes d'alumine (hydratée ou non), le nitrure de bore, le lithopone, le métaborate de baryum, le sulfate de baryum, les microbilles de verre; leur surface spécifique est généralement inférieure à 30 m2/g.
Ces charges peuvent avoir été modifiées en surface par traitement avec les divers composés organosiliciques habituellement employés pour cet usage. Ainsi ces composés organosiliciques peuvent être des organochlorosilanes, des diorganocyclopolysiloxanes, des hexaorganodisiloxanes, des hexaorganodisilazanes ou des diorganocyclopolysilazanes (brevets français FR-A-1 126 884, FR-A-1 136 885, FR-A-1 236 505, brevet anglais GB-A-1 024 234). Les charges traitées renferment, dans la plupart des cas, de 3 à 30 % de leur poids de composés organosiliciques. Les charges peuvent être constituées d'un mélange de plusieurs types de charges de granulométrie différente; ainsi par exemple, elles peuvent être constituées de 30 à 70 % de silices finement divisées de surface spécifique BET supérieure à 40 m2 /g et de 70 à 30 % de silices plus grossièrement divisées de surface spécifique inférieure à 30 m2/g. Ces charges peuvent avoir été traitées en surface
L'introduction des charges a pour but de conférer de bonnes caractéristiques mécaniques et rhéologiques aux élastomères découlant du durcissement des compositions conformes à l'invention.
En combinaison avec ces charges peuvent être utilisés des pigments minéraux et/ou organiques ainsi que des agents améliorant la résistance thermique (sels et oxydes de terres rares tels que les oxydes et hydroxydes cériques) et/ou la résistance à la flamme des élastomères. Par exemple on peut utiliser les cocktails d'oxydes décrits dans la demande internationale WO 98/29488. Parmi les agents améliorant la résistance à la flamme peuvent être cités les dérivés organiques halogènes, les dérivés organiques du phosphore, les dérivés du platine tels que l'acide chloroplatinique (ses produits de réaction avec des alcanols, des éthers-oxydes), les complexes chlorure platineux-oléfines. Ces pigments et agents représentent ensemble au plus 20 % du poids des charges.
D'autres agents auxiliaires et additifs usuels peuvent être incorporés à la composition selon l'invention; ceux-ci sont choisis en fonction des applications dans lesquelles sont utilisées lesdites compositions.
La base silicone utilisée pour réaliser la composition selon l'invention peut comprendre:
- 100 parties d'huile polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation en un élastomère ;
- 0 à 20 parties d'un agent de réticulation D;
- 0 à 20 parties d'un promoteur d'adhérence E; et
- 0 à 50 parties de charge F. Outre les constituants principaux, des polymères polyorganosiloxanes linéaires non réactifs G peuvent être introduits dans le dessein d'agir sur les caractéristiques physiques des compositions conformes à l'invention et/ou sur les propriétés mécaniques des élastomères issus du durcissement de ces compositions.
Ces polymères polyorganosiloxanes linéaires non réactif G sont bien connus; ils comprennent plus spécialement: des polymères α,ω- bis(triorganosiloxy)diorganopolysiloxanes de viscosités d'au moins 10 mPa.s à 25°C, formés essentiellement de motifs diorganosiloxy et d'au plus 1 % de motifs monoorganosiloxy et/ou siloxy, les radicaux organiques liés aux atomes de silicium étant choisis parmi les radicaux méthyle, vinyle et phényle, 60 % au moins de ces radicaux organiques étant des radicaux méthyle et 10 % au plus étant des radicaux vinyle. La viscosité de ces polymères peut atteindre plusieurs dizaines de millions de mPa.s à 25°C; ils comprennent donc des huiles d'aspect fluide à visqueux et des gommes molles à dures. Ils sont préparés selon les techniques usuelles décrites plus précisément dans les brevets français FR-A-978 058, FR- A-1 025 150, FR-A-1 108 764, FR-A-1 370 884. On utilise de préférence les huiles α,ω- bis(triméthylsiloxy) diméthylpolysiloxanes de viscosité allant de 10 mPa.s à 1 000 mPa.s à 25°C. Ces polymères qui jouent le rôle de plastifiants peuvent être introduits à raison d'au plus 70 parties, de préférence de 5 à 20 parties, pour 100 parties d'huile polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation.
Les compositions selon l'invention peuvent en outre avantageusement comprendre au moins une résine silicone H. Ces résines silicones sont des polymères organopolysiloxanes ramifiés bien connus et disponibles dans le commerce. Elles présentent, par molécule, au moins deux motifs différents choisis parmi ceux de formule R111 SSiO1Z2 (motif M), R^SiO^ (motif D), R111SiO3Z2 (motif T) et SiO4/2 (motif Q). Les radicaux R1" sont identiques ou différents et sont choisis parmi les radicaux alkyles linéaires ou ramifiés présentent de 1 à 10 atomes de carbone, les radicaux vinyle, phényle, trifluoro-3,3,3 propyle. De préférence, les radicaux alkyles présentent de 1 à 6 atomes de carbone inclus. Plus particulièrement, on peut citer comme radicaux R alkyle, les radicaux méthyle, éthyle, isopropyle, tertiobutyle et n-hexyle.
Comme exemple de résines, on peut citer les résines MQ, les résines MDQ, les résines DT et les résines MDT.
Pour fabriquer les compositions conformes à l'invention, il est nécessaire dans le cas des compositions monocomposantes d'utiliser un appareillage qui permette de mélanger intimement à l'abri de l'humidité, avec et sans apport de chaleur, les divers constituants fondamentaux auxquels sont éventuellement ajoutés les adjuvants et additifs précités. Il est possible de mélanger tout d'abord les huiles organopolysiloxaπes C et les charges F et d'ajouter ensuite à l'empâtage obtenu les réticulants D, les composés E et le catalyseur selon l'invention. Il est également possible de mélanger les huiles C, les réticulants D, les composés E et les charges F et d'ajouter ultérieurement le catalyseur selon l'invention. Au cours de ces opérations, les mélanges peuvent être chauffés à une température comprise dans l'intervalle 50-1800C sous la pression atmosphérique ou sous une pression réduite afin de favoriser le départ de matières volatiles. Selon une variante, des huiles silicones à motifs alcoxy sont préparées in situ par une réaction de fonctionnalisation d'une huile α,ω- dihydroxypolydiméthylsiloxane par réaction avec un silane ou un polyalcoxysilane en présence d'une quantité catalytiquement efficace de lithine (procédé décrit dans la demande FR-2638752.
Les compositions monocomposantes, conformes à l'invention, utilisées telles quelles, c'est-à-dire non diluées, ou sous forme de dispersions dans des diluants, sont stables au stockage en l'absence d'eau et durcissent dès les basses températures (après départ des solvants dans le cas des dispersions) en présence d'eau pour former des élastomères.
Après le dépôt des compositions telles quelles, sur des substrats solides, en atmosphère humide, on constate qu'un processus de durcissement en élastomère se met en œuvre, il s'effectue de l'extérieur à l'intérieur de la masse déposée. Une peau se forme d'abord en surface puis la réticulation se poursuit en profondeur. La formation complète de la peau, qui se traduit par un toucher non collant de la surface, demande une période de temps de quelques minutes; cette période dépendant du taux d'humidité relative de l'atmosphère entourant les compositions et de la faculté de réticulation de celles-ci.
La fabrication des compositions bicomposantes conformes à l'invention s'effectue également par mélange des divers constituants dans des appareils appropriés. Pour obtenir des compositions homogènes, il est préférable de mélanger tout d'abord les polymères A avec les charges C ; l'ensemble peut être chauffé au moins 30 minutes à une température supérieure à 8O0C, de manière à parfaire le mouillage des charges par les huiles. Au mélange obtenu, porté de préférence à une température inférieure à 800C, par exemple de l'ordre de la température ambiante, peuvent être ajoutés les autres constituants, c'est-à-dire les agents réticulants, le catalyseur et éventuellement des additifs et adjuvants divers et même de l'eau.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré, la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation est préparée à partie d'un système bicomposant qui se présente en deux parties P1 et P2 distinctes destinées à être mélangées pour former ladite composition X, avec l'une de ces parties comprenant le catalyseur de polycondensation A selon l'invention et tel que décrit dans la présente demande et l'agent de réticulation D alors que l'autre partie est exempte des espèces précitées et comprend: - pour 100 parties en poids de l'huile (ou des huiles) polyorganosiloxane(s) C susceptible(s) de réticuler par polycondensation en un élastomère, et - de 0.001 à 10 partie(s) en poids d'eau.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré, la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation est préparée à partie d'un système monocomposant stable au stockage en l'absence d'humidité et réticulant, en présence d'eau, en élastomère, comprend:
- au moins une huile polyorganosiloxane C linéaire réticulable présentant des extrémités fonctionnalisées de type alcoxy, oxime, acyle et /ou énoxy, de préférence alcoxy, - au moins un agent de réticulation D,
- au moins une charge F, et
- au moins un catalyseur de la réaction de polycondensation qui est le catalyseur de polycondensation A selon l'invention et tel que décrit dans la présente demande.
Des bases monocomposantes sont décrites en détail par exemple dans les brevets
EP 141 685, EP 147 323, EP 102 268, EP 21 859, FR 2 121 289 et FR 2 121 631 , cités en référence.
Des bases bicomposantes sont décrites en détail par exemple dans les brevets EP 118 325, EP 117 772, EP 10478, EP 50 358, EP 184 966, US 3 801 572 et US 3888815, cités comme référence.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation comprend une quantité suffisante d'au moins un agent thixotropant K afin de présenter des propriétés thixotropes.
On entend au sens de l'invention par composition silicone thixotrope, une composition présentant une thixotropie, définie comme étant un comportement rhéologique d'une matière soumise à un cisaillement amenant à une déstructuration progressive de ladite matière. La thixotropie est ainsi un phénomène réversible qui permet d'obtenir une composition sous forme de gel au repos et qui se liquéfie lorsqu'elle est soumise à une agitation ou un cisaillement. Un matériau thixotrope voit ainsi sa viscosité diminuer lorsque le cisaillement qui lui est appliqué augmente, et qui revient à des conditions initiales de viscosité lorsque l'on cesse d'appliquer un cisaillement, au bout d'un certain temps (voir l'ouvrage Rheology Handbook : "A practical Guide to Rheological Additives", Rheox, Inc., 1998).
L'addition d'un agent thixotropant K permet de contrôler la rhéologie des compositions polyorganosiloxane X réticulable en élastomère et, en particulier, permet de conférer à ces dernières un comportement viscoélastique non coulant.
Les agents thixotropants sont biens connus du domaine. On peut citer à ce titre les différents agents épaississants organiques et inorganiques utilisés couramment dans les compositions silicones.
L'agent thixotropant K selon l'invention est préférentiellement choisi dans le groupe constitué par: - les épaississants inorganiques, l'acide borique et les borates, les titanates, les aluminates, les zirconates ;
- les composés portant des groupements hydroxyles ;
- les composés à base de polyéthylène et/ou polypropylène ;
- les composés comprenant des fonctions aminés cycliques ; - les composés de type polyéther ou comprenant des groupements polyéther, et
- les résines fluorées, de préférence à base de polyfluoroéthylène (PFE) et plus préférentiellement encore à base de polytétrafluoroéthylène (PTFE ou téflon®).
Comme composés portant des groupements hydroxyles, on peut citer notamment les silicones hydrophiles portant des groupements hydroxyles, tels que les polydiméthylsiloxanes ou polyméthylphenylsiloxanes ou polydiphenylsiloxanes ou leurs copolymères à terminaisons diméthylhydroxy ; ou les résines silicones de type "MDT" hydroxylées.
Comme composés à base de polyéthylène et/ou polypropylène, on peut citer les cires cristallines de polyéthylène ou de polypropylène portant éventuellement des groupements
® fluorés (Crayvallac ).
Au sens de l'invention, on entend par "résine fluorée" tout polymère fluoré contenant des liaisons C-F (voir par exemple l'ouvrage "Encyclopedia of Chemical Technology" -4ème édition, 1994, VoU 1 -p. 621-721) tels que par exemple:
- un polyfluorure de vinyle,
- un polyfluorure de vinylidène, - un polytétrafluoroéthylène (PTFE),
- un polymonochlorotrifluoroéthylène,
- un polyfluoropolyéthers,
- un copolymère d'éthylène et de tétrafluoroéthylène, - un copolymère de tétrafluoroéthylène et de perfluorovinyléther, et
- un copolymère d'éthylèneperfluoro et de propylèneperfluoro.
Un autre objet de l'invention consiste en l'utilisation de la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation et telle que définie ci-dessus pour préparer des joints silicones d'étanchéité ayant une bonne résistance au vieillissement dans des fluides utilisés dans un groupe motopropulseur.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture des exemples suivants donnés à titre illustratif nullement limitatif.
EXEMPLES
I) Préparation des catalyseurs selon l'invention
Figure imgf000024_0001
Un mélange de 33 g de N-butylamine (0,45 mol) et de 19 g de diisopropylcarbodiimide
(0,15 mol) est chauffé à reflux 3h30. L'analyse par CPG montre alors une conversion supérieure à 99.5 % de la diisopropylcarbodiimide. Le mélange final incolore est concentré à 60°C sous 20 mbar pendant 2 h pour donner 29 g d'un liquide incolore et pratiquement inodore de faible viscosité, correspondant à la guanidine attendue (rendement 96.7 %). RMN 1H/CDCI3 (ppm) : 0.93 (3 H, t), 1.14 (12 H, d), 1.37 (2 H, sex), 1.52 (2 H, quint), 3.01 (2 H, t), 3.57 (2 H, m). 1 -butyl-2.3-diisopropyl-1 -méthylαuanidine (A3)
Figure imgf000025_0001
Un mélange de 32.68 g de N-butyl-N-méthylamine (0,375 mol) et de 23.66 g de diisopropylcarbodiimide (0,1875 mol) est chauffé à reflux 3h. L'analyse par CPG montre alors une conversion supérieure à 99.5 % de la diisopropylcarbodiimide. Le mélange final incolore est concentré à 6O0C sous 5 mbar pendant 2 h pour donner 40 g d'un liquide incolore et pratiquement inodore de faible viscosité, correspondant à la guanidine attendue (rendement 100 %).
RMN 1H/CDCI3 (ppm) : 0.88 (3 H, t), 1.06 (12 H, d), 1.26 (2 H, sex), 1.46 (2 H, quint), 2.67 (3 H, s), 3.05 (2 H, t), 3.35 (2 H, m).
Figure imgf000025_0002
Un mélange de 15.69 g de N-butylamine (0,214 mol) et de 22.13 g de dicyclohexylcarbodiimide (0,107 mol) est chauffé à reflux 2h. L'analyse par CPG montre alors une conversion supérieure à 99.6 % de la dicyclohexylcarbodiimide. Le mélange final incolore est concentré à 600C sous 1 mbar pendant 2 h pour donner 29.7 g d'un liquide incolore et pratiquement inodore moyennement visqueux, correspondant à la guanidine attendue (rendement 99 %).
d) 1-butyl-2,3-dicvclohexyl-1 -méthylαuanidine (A4):
Figure imgf000025_0004
Figure imgf000025_0003
Un mélange de 17.78 g de N-butyl-N-méthylamine (0,204 mol) et de 21.05 g de dicyclohexylcarbodiimide (0,102 mol) est chauffé à reflux 3h. L'analyse par CPG montre alors une conversion supérieure à 99.5 % de la dicyclohexylcarbodiimide. Le mélange final incolore est concentré à 600C sous 1 mbar pendant 2 h pour donner 29.9 g d'un liquide incolore et pratiquement inodore moyennement visqueux, correspondant à la guanidine attendue (rendement 99.7 %).
RMN 1H/CDCI3 (ppm) : 0.89 (3 H, t), 1-1.4 (10 H, m), 1.47 (2 H, quint), 1.5-2 (12 H, plusieurs m), 2.67 (3 H1 s), 2.90 (1 H, m), 2.97 (1 H, m), 3.06 (2 H, t).
Figure imgf000026_0001
Un mélange de 11.69 g de pipéridine (0,137 mol) et de 14.16 g de dicyclohexylcarbodiimide (0,0686 mol) est chauffé à reflux 3h30. L'analyse par CPG montre alors une conversion supérieure à 99.7 % de la dicyclohexylcarbodiimide. Le mélange final incolore est concentré à 600C sous 1 mbar pendant 2 h pour donner 19.9 g d'un liquide incolore et pratiquement inodore très visqueux, correspondant à la guanidine attendue (rendement 99.5 %).
Figure imgf000026_0002
Un mélange de 19.2 g de pyrrolidine (0,27 mol) et de 18.6 g de dicyclohexylcarbodiimide (0,09 mol) est chauffé à reflux 4h. L'analyse par CPG montre alors une conversion supérieure à 99.8 % de la dicyclohexylcarbodiimide. Le mélange final incolore est concentré à 600C sous 1 mbar pendant 1 h pour donner 24.9 g d'un liquide incolore et pratiquement inodore moyennement visqueux, correspondant à la guanidine attendue (rendement 99.6 %). H) Préparation de compositions mono-composantes - Test en empâtaqe - réticulant vinyltriméthoxysilane
L'empâtage utilisé est préparé comme suit : à un mélange de 3464 g d'une huile α,ω- dihydroxylée de viscosité de 20000 centipoises contenant 0.066% d'OH, et de 120 g de vinyltriméthoxysilane sous agitation, est ajouté 16 g d'une solution de lithine à 2 % en poids dans le méthanol, puis après 5 min, 400 g de silice de pyrogénation AE55 sont ajoutés. Le mélange est dévolatilisé sous vide puis stocké à l'abri de l'humidité.
Pour chaque test, le catalyseur testé est mélangé à 50 g de cet empâtage, puis le potentiel catalytique est évalué de 3 façons :
- le temps de formation de peau (TFP), temps au bout duquel on observe une réticulation en surface, sur film de 2 mm,
- la persistance d'un toucher collant à 48h,
- la dureté (en Shore A) d'un cordon de 6 mm d'épaisseur dans des conditions régulées (23°C et 50% d'humidité relative) et sur des temps croissants (2, 3, 4, 7 et 14 jours), ainsi que après 7 jours (7J) à température ambiante (TA) suivi de 7 jours à 1000C. Dans les tableaux de résultats, le symbole « > » correspond aux valeurs de dureté mesurées sur la partie supérieure du cordon et le symbole « < » correspond aux valeurs de dureté mesurées sur la partie inférieure du cordon moins exposée à l'air ambiant que la partie supérieure.
Différents catalyseurs selon l'invention ont été testés. A titre comparatif, comme précédemment, ont été également testés:
- un catalyseur à base d'étain: le dilaurate de dibutylétain (DLBDE), et - la 1 ,1 ,3,3-tétraméthylguanidine (TMG) qui est décrite dans la demande internationale
WO 2004/020525. Les résultats sont indiqués dans le Tableau I ci-dessous:
27 26
25
30 31 27
30
29
Figure imgf000028_0001
La 1 ,1 ,3,3-tétraméthylguanidine (TMG) ne permet pas la réticulation de l'huile silicone, pourtant à des concentrations molaires bien supérieures aux guanidines selon l'invention (A1) à (A4). Les guanidines 1 ,2,3-trisubstituées (A1) et (A2) conduisent à des temps de formation de peau très courts et à des élastomères. Les guanidines 1 ,2,3,3-tétrasubstituées (A3) et (A4) permettent non seulement en adaptant les teneurs jusqu'à des valeurs très faibles de moduler les durées des temps de formation de peau tout en obtenant des élastomères très stables thermiquement et de niveaux de réticulation légèrement plus élevés qu'avec le catalyseur à rétain (DLDBE). Ces résultats montrent que les catalyseurs selon l'invention (A1) à (A4), non toxiques, conduisent à une catalyse plus efficace que les catalyseurs à base d'étain (DLDBE) et que la tétraméthylguaπidine (TMG). Les catalyseurs selon l'invention peuvent donc avantageusement remplacer les catalyseurs existants.
Xl) Tests 1 Tenue aux huiles
Un empâtage de test utilisé est préparé comme suit : à un mélange de 3464 g d'une huile polydiméthylsiloxane α.codihydroxylée de viscosité de 20000 centipoises contenant 0.066% d'OH, et de 120 g de vinyltriméthoxysilane sous agitation est ajouté 16 g d'une solution de lithine à 2 % en poids dans le méthanol, puis après 5 min 400 g de silice de pyrogénation AE55 sont ajoutés. Le catalyseur à tester est ensuite ajouté à la teneur de x % en poids, puis le mélange est dévolatilisé sous vide avant encartouchage.
Des joints sous forme de films de 2 mm d'épaisseur sont préparés à partir des formulations à tester et sont préalablement mis à réticuler en salle conditionnée à 23°C et à 50 % d'hygrométrie pendant 14 jours. Dans chaque cas, 3 éprouvettes de forme carrée découpées dans les joints et dont la dureté Shore A a été préalablement mesurée, sont introduites dans un flacon en verre de 150 ml rempli d'huile 5W30 diesel (distribuée par la société Total). Après chauffage à 1500C pendant 3 jours et retour à la température ambiante, les éprouvettes sont essuyées à l'aide d'un papier absorbant et la dureté Shore A est mesurée à l'aide d'un duromètre Zwick. Les 3 guanidines suivantes ont été testées :
Les
Figure imgf000029_0001
(A3) (A4)
ainsi que les catalyseurs de condensation « classiques » :
- DLDBE : dibutylétain dilaurate de dibutylétain - Silane aminé : N-D-aminoéthyl-D-aminopropylméthyldiméthoxysilane
- PITA SM : bis(éthyle acétylacétato) diisopropoxyde de titane
- TBOT : Tétra(butoxyde) de titane Les résultats obtenus sont consignés dans le Tableau II suivant :
Figure imgf000030_0001
DSA résiduelle (%) = 100*DSA après traitement dans l'huile/DSA initiale.
Il apparait clairement que la tenue aux huiles vue à travers la DSA résiduelle (%) après une immersion prolongée dans une huile moteur est particulièrement excellente pour les 3 joints obtenus avec les compositions selon l'invention comprenant les catalyseurs (A2), (A3) et (A4).
IV) Test 2 de tenue aux huiles
IV-1) On prépare les formulations suivant un mode opératoire décrit dans les paragraphes a) à g) suivants:
a) Formulation 1 avec catalyseur (A3) - Invention
Dans un mélangeur équipé d'un mobile d'agitation de type « papillon » sont introduits 1035 g d'huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 20000 mPa.s à 23°C et 36 g de vinyltriméthoxysilane (VTMO). Ce mélange est homogénéisé par rotation du « papillon » à 200t/mn pendant 2 minutes. Ensuite 4,8 g d'un catalyseur de fonctionnalisation à base de lithine monohydratée dissoute dans le méthanol sont alors ajoutés en 30 secondes. Suit une phase d'homogénéisation de 4 minutes à 400 t/mn. Puis 120g de silice traitée D4 sont incorporées à vitesse d'agitation modérée de 160t/mn et dispersés pendant 4 minute supplémentaires à 400 t/mn. Le milieu subit alors une phase de dégazage de 8 minutes sous vide partiel de 50 mbar et sous agitation à 130 t/mn puis sont ajoutés sous azote 3,6g de di(isopropyl)méthylbutylguanidine (A3) et dispersés à 400 t/mn pendant 5 minutes. Le milieu subit une, deuxième phase de dégazage de 3 minutes sous 40 mbar et sous agitation à 130 t/mn. Enfin le mélange est transféré en cartouches plastiques fermées.
b) Formulation 2 avec catalyseur (A4) - Invention On suit la même procédure que celle décrite pour la Formulation 1 mais 3,6g de di(cyclohexyl)méthylbutylguanidine (A4) sont ajoutés au lieu de la di(isopropyl)méthylbutylguanidine (A3).
c) Formulation 3 avec catalyseur (A4) - Invention
Dans un mélangeur équipé d'un mobile d'agitation de type « papillon » sont introduits 908 g d'huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 20000 mPa.s à 23°C et 24 g de vinyltriméthoxysilane (VTMO). Ce mélange est homogénéisé par rotation du « papillon » à 200t/mn pendant 2 minutes. Ensuite 4,8 g d'un catalyseur de fonctionnalisation à base de lithine monohydratée dissoute dans le méthanol sont alors ajoutés en 30 secondes. Suit une phase d'homogénéisation de 4 minutes à 400 t/mn. Puis, 108g de silice traitée par de l'octaméthylcyclotétrasiloxane (D4) sont incorporées à vitesse d'agitation modérée de 160t/mn et dispersés pendant 4 minute supplémentaires à 400 t/mn. De la même façon sont chargés 144g de terre de diatomée, Célite350. Le milieu subit alors une phase de dégazage de 8 minutes sous vide partiel de 50 mbar et sous agitation à 130 t/mn puis 10,8 g de di(cyclohexyl)méthylbutylguanidine (A4) sont ensuite ajoutés sous azote et dispersés à 400 t/mn pendant 5 minutes. Le milieu subit une deuxième phase de dégazage de 3 minutes sous 40 mbar et sous agitation à 130 t/mn. Enfin le mélange est transféré en cartouches plastiques fermées.
d) Formulation 4 avec catalyseur (A4) - Invention
Dans un mélangeur équipé d'un mobile d'agitation de type « papillon » sont introduits 768 g d'huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 20000 mPa.s à 23°C et 24 g de vinyltriméthoxysilane (VTMO). Ce mélange est homogénéisé par rotation du « papillon » à 200t/mn pendant 2 minutes. Ensuite 4,8 g d'un catalyseur de fonctionnalisation à base de lithine monohydratée dissoute dans le méthanol sont alors ajoutés en 30 secondes. Suit une phase d'homogénéisation de 4 minutes à 400 t/mn. Puis, 36g de silice traitée D4 sont incorporées à vitesse d'agitation modérée de 160t/mn et dispersés pendant 4 minute supplémentaires à 400 t/mn. De la même façon sont chargés 360g de carbonate Winnofil de Solvay. Le milieu subit alors une phase de dégazage de 8 minutes sous vide partiel de 50 mbar et sous agitation à 130 t/mn puis 7,2 g de di(cyclohexyl)méthylbutylguanidine (A4) sont ensuite ajoutés sous azote et dispersés à 400 t/mn pendant 5 minutes. Le milieu subit une deuxième phase de dégazage de 3 minutes sous 40 mbar et sous agitation à 130 t/mn. Enfin le mélange est transféré en cartouches plastiques fermées.
e) Formulation 4bis avec catalyseur (A4) - Invention (silicone branché) Dans un mélangeur équipé d'un mobile d'agitation de type « papillon » sont introduits 696 g d'huile polydiméthylsiloxane branché, de formule générale MxDyQz, contenant 0,06 % en poids de groupements hydoxyle OH et 36 g de vinyltriméthoxysilane (VTMO). Ce mélange est homogénéisé par rotation du « papillon » à 200t/mn pendant 2 minutes. Ensuite 4,8 g d'un catalyseur de fonctionnalisation à base de lithine monohydratée dissoute dans le méthanol sont alors ajoutés en 30 secondes. Suit une phase d'homogénéisation de 4 minutes à 400 t/mn. Puis, 36g de silice traitée D4 sont incorporées à vitesse d'agitation modérée de 160t/mn et dispersés pendant 4 minute supplémentaires à 400 t/mn. De la même façon sont chargés 420g de carbonate Winnofil de Solvay. Le milieu subit alors une phase de dégazage de 8 minutes sous vide partiel de 50 mbar et sous agitation à 130 t/mn puis 7,2 g de di(cyclohexyl)méthylbutylguanidine (A4) sont ensuite ajoutés sous azote et dispersés à 400 t/mn pendant 5 minutes. Le milieu subit une deuxième phase de dégazage de 3 minutes sous 40 mbar et sous agitation à 130 t/mn. Enfin le mélange est transféré en cartouches plastiques fermées.
f) Formulation 5 Catalyseur PITA SM - Comparatif.
Dans un mélangeur équipé d'un mobile d'agitation de type « papillon » sont introduits 763 g d'huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 20000 mPa.s à 23°C, 120 g d'huile polydiméthylsiloxane α.ω-triméthylsilylée de viscosité 100 mPa.s à 23°C, 12g d'une base colorante noire contenant du noir de carbone et 24 g de vinyltriméthoxysilane (VTMO). Ce mélange est homogénéisé par rotation du « papillon » à 200t/mn pendant 2 minutes. Ensuite 4,8 g d'un catalyseur de fonctionnalisation à base de lithine monohydratée dissoute dans le méthanol sont alors ajoutés en 30 secondes. Suit une phase d'homogénéisation de 4 minutes à 400 t/mn. Puis 108g de silice traitée en surface par du tétraoctylcyclosiloxane (D4) sont incorporées à vitesse d'agitation modérée de 160t/mn et dispersés pendant 4 minutes supplémentaires à 400 t/mn. De la même façon sont chargés 144g d'une terre de diatomée de référence célite 350.
Le milieu subit alors une phase de dégazage de 8 minutes sous vide partiel de 50 mbar et sous agitation à 130 t/mn puis 24g de catalyseur PITA SM (fourni par la société Dupont : mélange de 80% de (JPrO)2(EAA)2Ti et 20% de méthyltriméthoxysilane, avec EAA= éthylacétoacétate) sont ensuite ajoutés sous azote et dispersés à 400 t/mn pendant 5 minutes.
Le milieu subit une deuxième phase de dégazage de 3 minutes sous 40 mbar et sous agitation à 130 t/mn. Enfin le mélange est transféré en cartouches plastiques fermées.
g) Formulation 6 Catalyseur PITA SM - Comparatif
Dans un mélangeur équipé d'un mobile d'agitation de type « papillon » sont introduits 667 g d'huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 20000 mPa.s à 23°C, 109 g d'huile polydiméthylsiloxane α,ω-triméthylsilylée de viscosité 100 mPa.s à 230C, 12g d'une base colorante noire contenant du noir de carbone et 27 g de vinyltriméthoxysilane (VTMO). Ce mélange est homogénéisé par rotation du « papillon » à 200t/mn pendant 2 minutes. Ensuite 4,8 g d'un catalyseur de fonctionnalisation à base de lithine monohydratée dissoute dans le méthanol sont alors ajoutés en 30 secondes. Suit une phase d'homogénéisation de 4 minutes à 400 t/mn. Puis 33g de silice traitée D4 sont incorporées à vitesse d'agitation modérée de 160t/mn et dispersés pendant 4 minute supplémentaires à 400 t/mn. De la même façon sont chargés 328g de carbonate Winnofil de Solvay. Le milieu subit alors une phase de dégazage de 8 minutes sous vide partiel de 50 mbar et sous agitation à 130 t/mn puis 22 g de catalyseur PITA SM de Dupont sont ensuite ajoutés sous azote et dispersés à 400 t/mn pendant 5 minutes. Le milieu subit une deuxième phase de dégazage de 3 minutes sous 40 mbar et sous agitation à 130 t/mn. Enfin le mélange est transféré en cartouches plastiques fermées.
IV-2) Puis, on applique sur un support en aluminium un joint sous la forme d'un film de 2mm d'épaisseur préparé par réticulation des formulations 1 à 6 décrites ci-dessus. Après 14 jours dans des conditions contrôlées (23°C+/-2°C et 50%+/- 5 d'humidité), la dureté Shore A et les propriétés mécaniques à la traction (résistance à la rupture et module à 100% d'allongement) sont alors mesurées à partir d'éprouvettes d'épaisseur 2mm.
IV-3) Les supports enduits sont ensuite plongés dans une huile pour moteur de référence (ELF 5W30 Diesel) et portés à 1500C pendant 70 heures. Après cette période de chauffe, ils reviennent à température ambiante toujours plongés dans l'huile puis en sont extraits. Les caractéristiques suivantes sont alors mesurées : Dureté Shore A sur le film gonflé par l'huile, et
Propriétés mécaniques à la traction sur des éprouvettes gonflées par l'huile.
IV-4) Pour les formulations 3, 4 et 5 un test d'étanchéité à l'huile moteur chaude est également pratiqué par application sur une surface de contact d'un des 2 éléments à assembler (éléments = support en aluminium) d'un cordon à partir de la formulation à tester non réticulée. Les éléments sont assemblés en les appliquant les uns contre les autres par leur zone de contact avant que la composition ne réticule en élastomère, puis on laisse réticuler la composition en un élastomère silicone en présence d'humidité apportée par l'air ambiant de manière à former un joint d'étanchéité silicone. L'ensemble est alors immergé dans une huile pour moteur de référence. La température de l'huile est maintenue à 1500C pendant 3 jours. Après refroidissement, on mesure la force (Force de rupture de collage, unité N) qu'il faut appliquer pour décoller les deux éléments. Les résultats sont consignés dans le Tableau II ci-dessous Dureté Shore A (DSA) mesurée selon la norme DIN 53505,
Résistance à la rupture (R/R) en MPa mesurée selon la norme AFNOR NF T 46002, et Module élastique à 100 % en MPa mesurée selon la norme précédente.
Tableau III - Résultats des tests 2 de tenue aux huiles
Figure imgf000035_0001
On remarque que les élastomères silicones assurant l'étanchéité obtenus avec les catalyseurs selon l'invention présente des propriétés mécaniques (Dureté Shore A, résistance à la rupture, module à 100%) supérieures aux comparatifs après une immersion de 7Oh dans une huile moteur à 15O0C simulant ainsi des conditions extrêmes qui peuvent être rencontrées par des éléments en contact d'un fluide utilisé dans un groupe moto- propulseur.
Pour le test d'étanchéité à l'huile moteur chaude, on remarque que les formulations selon l'invention 3 et 4 présentent des propriétés quatre à cinq fois supérieures au comparatif (formulation 5). V) Tests d'adhérence qualitative (RTV- 1 acétoxy - réticulant silanes de type acétoxy)
a) Formulation testée (% en poids):
On prépare un empâtage suivant - 70,8% huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 50000 mPa.s
- 6,4% huile polydiméthylsiloxane α,ω-dihydroxylée de viscosité 14000 mPa.s α,ω-dihydroxylée
- 9,6 % huile polydiméthylsiloxane de viscosité 500 mPa.s - 10,4 de silice traitée diméthylsilazane Puis, on ajoute à cet empatâge x % du catalyseur à tester et 3,8% d'un mélange éthyltriacétoxy silane et méthyltriacétoxy silane.
b) Quantité de catalyseur ajoutée (% poids) // nombre d'équivalent (éq.)/nombre de mole d'étain DLDBE 0,06% // 1 éq.
Catalyseur (A3)= 0,14% // 5 éq. Catalyseur (A4) = 0,10% // 5 éq.
c) Pour réaliser des tests d'adhérence qualitative, un cordon de produit préparé à partir de la formulation à tester est déposé sur un support en aluminium préalablement nettoyés. Après une durée de réticulation de 7 jours (à 23°C et 50% HR = humidité résiduelle), on réalise un pelage manuel après avoir fait une amorce de décollement à l'interface support/joint. Les résultats sont exprimés en fonction du type de rupture du cordon de produit:
-RA si on a une rupture adhésive (le cordon se décolle du support), - RA+ rupture à tendance adhésive, mais nécessitant d'appliquer une force pour décoller le cordon,
- RA++ rupture à tendance adhésive, mais nécessitant d'appliquer une force 5 importante pour décoller le cordon, et
- RC si on a une rupture de type cohésive (le cordon rompt sous l'application d'une force très élevée, sans s'être décollé du support, même partiellement) ; dans ce cas l'adhérence sur le support est optimale. Tableau IV
Figure imgf000037_0001
Support PMMA: = support en polyméthacrylate de méthyle Support PVC = support en polychlorure de vinyle.
On remarque que les élastomères préparés à partir des catalyseurs selon l'invention présente une aussi bonne adhésion que ceux préparés à partir des catalyseurs à l'étain.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé d'étanchéification et d'assemblage d'au moins un composant d'un groupe moto- propulseur comprenant les étapes a) à d) suivantes: a) on prépare une composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation, ne contenant pas de catalyseur métallique et comprenant:
- une base silicone B comprenant au moins une huile polyorganosiloxane réticulable par réaction de polycondensation de manière à former un élastomère silicone, et - une quantité catalytiquement efficace d'au moins un catalyseur de polycondensation
A qui est un composé organique non à la formule générale (I):
Figure imgf000038_0001
d) dans laquelle, - les radicaux R1, identiques ou différents, représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupement cycloalkyle, un groupe (cycloalkyl)alkyle, le cycle étant substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome ou un groupement fluoroalkyle,
- le radical R2 représente un atome d'hydrogène, un groupement alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupement cycloalkyle, un groupement alkyle substitué par un cycle, substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome, un groupement aromatique un groupe arylalkyle, un groupement fluoroalkyle, un groupement alkylamine ou alkylguanidine, et
- le radical R3 représente un groupement alkyle monovalent linéaire ou ramifié, un groupement cycloalkyle, un groupement alkyle substitué par un cycle, substitué ou non et pouvant comprendre au moins un hétéroatome, un groupement arylalkyle, fluoroalkyle, alkylamine ou alkylguanidine,
- lorsque le radical R2 n'est pas un atome d'hydrogène, les radicaux R2 et R3 peuvent être liés pour former un cycle aliphatique à 3, 4, 5, 6 ou 7 chaînons éventuellement substitué par un ou plusieurs substituants, et
- avec la condition supplémentaire que les radicaux R1, R2 et R3 ne comprennent pas d'atome de silicium, b) on applique ladite composition polyorganosiloxane X sur au moins une zone de contact dudit composant de manière continue ou discontinue et éventuellement sous la forme d'un cordon, c) on laisse réticuler ladite composition polyorganosiloxane X en élastomère silicone en présence d'humidité apportée par l'air ambiant ou par addition préalable d'eau de manière à former un joint d'étanchéité profilé sur pièce, et d) on assemble ledit composant à un autre composant du groupe moto-propulseur de manière à ce que le joint formé assure l'assemblage et l'étanchéité entre les deux composants du groupe moto-propulseur.
2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel les étapes c) et d) sont remplacées respectivement par les étapes ci) et d1) suivantes: d) on met en contact la ou les zone(s) contenant ladite composition polyorganosiloxane X non réticulé avec une surface de contact de l'autre composant du groupe moto-propulseur et on assemble les deux composants du groupe moto-propulseur, et d1) on laisse réticuler ladite composition polyorganosiloxane X en élastomère silicone en présence d'humidité apportée par l'air ambiant ou par addition préalable d'eau de manière à former un joint d'étanchéité flué assurant l'assemblage et l'étanchéité entre les deux composants du groupe moto-propulseur.
3- Procédé selon la revendication 1 dans lequel le composant du groupe moto-propulseur est choisi parmi le groupe constitué par: une culasse, un carter d'huile, un couvre-culasse, un carter de distribution, un barreau de palier, un bloc cylindre moteur, une boîte de vitesses, une pompe à eau, un boîtier de réaspiration des gaz carter, un filtre à eau, un filtre à huile, une pompe à huile, un boitier comprenant des composants électroniques d'un groupe moto- propulseur ou un carter d'embrayage.
4 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel le catalyseur de polycondensation A est un composé organique non silylé choisi parmi le groupe constitué par les composés (A1) à (A6) suivants:
Figure imgf000039_0001
Figure imgf000040_0001
5 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation comprend une quantité catalytiquement efficace d'au moins un catalyseur de polycondensation A tel que défini selon les revendications 1 ou 5 et une base silicone B comprenant:
- au moins une huile polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation en un élastomère;
- éventuellement au moins un agent de réticulation D;
- éventuellement au moins un promoteur d'adhérence E; et - éventuellement au moins une charge minérale siliceuse, organique et/ou non siliceuse F.
6 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation comprend: - pour 100 parties en poids d'au moins une huile polyorganosiloxane C susceptible de réticuler par polycondensation qui est un polymère réactif α,o> dihydroxydiorganopolysiloxane dont les radicaux organiques sont des radicaux hydrocarbonés de préférence choisi parmi le groupe constitué par: les alkyles ayant de 1 à 20 atomes de carbone ; les cycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone ; les alcényles ayant de 2 à 8 atomes de carbone et les cycloalcényles ayant de 5 à 8 atomes de carbone ;
- de 0,1 à 60 parties en poids d'au moins un agent de réticulation D choisi parmi le groupe constitué par: les polyacoxysilanes, les produits provenant de l'hydrolyse partielle d'un polyalcoxysilane et les polyalcoxysiloxanes;
- de 0 à 60 parties en poids d'un promoteur d'adhérence E tel que décrit ci-dessus; - de 0 à 250 parties en poids, de préférence de 5 à 200 parties en poids, d'au moins une charge minérale siliceuse, organique et/ou non siliceuse F;
- de 0 à 10 parties en poids d'eau,
- de 0 à 100 parties en poids d'au moins un polymère polyorganosiloxane linéaire non réactif G consistant dans un homopolymère ou copolymère linéaire dont, par molécule, les substituants organiques monovalents, identiques ou différents entre eux, liés aux atomes de silicium sont choisis parmi les radicaux alkyles, cycoalkyles, alcényles, aryles, alkylarylènes et arylalkylènes,
- de 0 à 20 parties en poids d'une base colorante ou d'un agent de coloration H, - de 0 à 70 parties en poids de résines polyorganosiloxanes I, et
- de 0 à 20 parties d'additifs auxiliaires J connus de l'homme de métier, tels que des agents plastifiant ; des diluants organiques, des ralentisseurs de réticulation, des huiles minérales, des agents antimicrobien, des additifs de tenue thermique tels que les oxydes de titane, de fer ou de cérium, et - de 0,1 à 50 parties en poids d'au moins un catalyseur de polycondensation A tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 ou 5.
7 - Procédé selon la revendication 1 ou 6 dans lequel la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation est préparée à partir d'un système bicomposant qui se présente en deux parties P1 et P2 distinctes destinées à être mélangées pour former ladite composition polyorganosiloxane X, avec l'une de ces parties comprenant le catalyseur de polycondensation A tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 , 2 ou 6 et l'agent de réticulation D alors que l'autre partie est exempte des espèces précitées et comprend:
- pour 100 parties en poids de l'huile (ou des huiles) polyorganosiloxane(s) C susceptible(s) de réticuler par polycondensation en un élastomère, et
- de 0,001 à 10 partie(s) en poids d'eau.
8 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation est préparée à partie d'un système mbnocomposant stable au stockage en l'absence d'humidité et réticulant, en présence d'eau, en élastomère, comprenant: - au moins une huile polyorganosiloxane C linéaire réticulable présentant des extrémités fonctionnalisées de type alcoxy, oxime, acyle et /ou énoxy, de préférence alcoxy,
- au moins un agent de réticulation D,
- au moins une charge F, et - au moins un catalyseur de la réaction de polycondensation qui est le catalyseur de polycondensation A tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 , 2 ou 6.
9 - Procédé selon la revendication 8 dans lequel l'huile polyorganosiloxane C présente des extrémités fonctionnalisées de type alcoxy et est préparée in situ par réaction, en présence d'une quantité catalytiquement efficace de lithine, d'un polydiméthylsiloxane branché présentant des groupements hydroxyles liés à un atome de silicium et de formule générale MxDyQ2 (x, y et z étant des nombres entiers) ou d'un d'un diorganopolysiloxane linéaire, comprenant un groupement hydroxy lié à un atome de silicium à chaque extrémité de chaîne, avec au moins un polyalcoxysilane de formule (II) suivante:
(R4)c (R5)a Si (OR6)4.,a+c)
(H) dans laquelle: - a est égal à 0, 1 ou 2,
- c est égal à 0, 1 ou 2,
- la somme a + c est égale à 0, 1 ou 2,
- R4 représente un radical monovalent hydrocarboné saturé ou non en Ci à C13, substitué ou non, aliphatique, cyclanique ou aromatique, R4 pouvant être identique à R5, - R5 représente un radical monovalent hydrocarboné saturé ou non en Ci à Ci3, substitué ou non substitué, aliphatique, cyclanique ou aromatique, et pouvant comporter une fonction époxy, aminé primaire, secondaire, tertiaire, mercapto, et
- R6 représente un radical organique aliphatique ayant de 1 à 8 atomes de carbone choisi notamment entre les radicaux alkyle, les radicaux alkyléther, les radicaux alkylester, les radicaux alkylcétone, les radicaux alkylcyano et les radicaux aralkyle ayant de 7 à 13 atomes de carbone, étant entendu que les groupements alcoxy du silane de formule (II) peuvent avoir chacun une signification différente pour R6 ou la même signification.
10 - Utilisation de la composition polyorganosiloxane X réticulable en élastomère par des réactions de polycondensation telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour préparer des joints silicones d'étanchéité ayant une bonne résistance au vieillissement dans des fluides utilisés dans un groupe motopropulseur.
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