| Publication number | DE4416857 C1 |
| Publication type | Grant |
| Application number | DE19944416857 |
| Publication date | Jun 29, 1995 |
| Filing date | May 13, 1994 |
| Priority date | May 13, 1994 |
| Also published as | EP0682033A2, EP0682033A3, EP0682033B1, US5717125, US6124491 |
| Publication number | 19944416857, 944416857, DE 4416857 C1, DE 4416857C1, DE-C1-4416857, DE19944416857, DE4416857 C1, DE4416857C1, DE944416857 |
| Inventors | Herbert Dr Wolter, Werner Storch |
| Applicant | Fraunhofer Ges Forschung |
| Export Citation | BiBTeX, EndNote, RefMan |
| Non-Patent Citations (1), Referenced by (100), Classifications (20), Legal Events (4) | |
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Die Erfindung betrifft hydrolysierbare und polymerisierbare Silane, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Ver wendung zur Herstellung von Kieselsäurepolykondensaten bzw. -heteropolykondensaten und zur Herstellung von Polymerisaten bzw. Heteropolymerisaten. The invention relates to hydrolyzable and polymerizable silanes, a process for their preparation and their use for the production of silicic acid polycondensates Ver or -heteropolykondensaten and for preparing polymers or Heteropolymerisaten.
Hydrolysierbare, organisch modifizierte Silane finden eine breite Anwendung bei der Herstellung kratzfester Beschichtun gen für die unterschiedlichsten Substrate, für die Herstel lung von Füllstoffen, von Klebe- und Dichtungsmassen oder von Formkörpern. Hydrolyzable, organically modified silanes are widely used in the manufacture scratch- Beschichtun conditions for a variety of substrates, for the manufacture ment of fillers of adhesive and sealants or moldings. Dabei werden diese Silane entweder alleine, in Mischungen oder in Gegenwart weiterer hydrolysierbarer und/oder kondensierbarer Komponenten hydrolytisch konden siert, wobei die endgültige Härtung thermisch, photochemisch, kovalent-nucleophil oder redoxinduziert erfolgt. In this case, these silanes are used either alone or in mixtures in the presence of further hydrolyzable and / or condensable components Siert hydrolytically-condensing, the final cure thermally, photochemically, covalent-nucleophilic or by redox takes place.
So sind z. B. aus der DE 34 07 087 C2 kratzfeste Beschichtungen bekannt, die durch hydrolytische Kondensation einer Mischung entstehen, die ua aus einer hydrolysierbaren Titan- oder Zirkon-Verbindung und aus einem hydrolysierbaren, organofunk tionellen Silan R′ m (R′′Y) n SiX( 4-mn ) besteht, wobei R′ z. B. Al kyl oder Alkenyl ist, R′′ z. B. Alkylen oder Alkenylen und X einen hydrolysierbaren Rest darstellt. Thus, for. Example from DE 34 07 087 C2 are known scratch-resistant coatings are formed by hydrolytic condensation of a mixture containing, inter alia, a hydrolyzable titanium or zirconium compound and a hydrolyzable silane organofunk tional R 'm (R' 'Y) n SiX (4-mn), wherein R' z. B. Al kyl or alkenyl, R '' z. B. alkylene or alkenylene, and X represents a hydrolyzable group.
Aus der DE 35 36 716 A1 sind z. B. Klebe- und Dichtungsmassen bekannt, die erhalten worden sind durch hydrolytische Konden sation eines oder mehrerer Organosilane der allgemeinen For mel R m SiX 4-m und gegebenenfalls einer oder mehrerer der Kom ponenten SiX₄ und/oder R n (R′′Y) p SiX 4-np , wobei R und R′′ z. B. Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkylaryl, Arylalkyl, Alkenylaryl oder Arylalkenyl, X z. B. Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Alkoxy oder Acyloxy bedeutet, und Y z. B. ein Halogen oder eine gege benenfalls substituierte Amino-, Amid-, Aldehyd-, Alkylcarbo nyl-, Carboxy-, Hydroxy-, Mercapto- oder Cyano-Gruppe dar stellt. DE 35 36 716 A1 z. B. adhesives and sealants are known to have been obtained by hydrolytic condensate organization of one or more organosilanes of the general formula R For m SiX 4-m and optionally one or more of com ponents and SiX₄ / n or R (R''Y) p SiX 4-np, where R and R '' z., alkyl, alkenyl, aryl, alkylaryl, arylalkyl, alkenylaryl or arylalkenyl, X z. B. hydrogen, halogen, hydroxy , alkoxy or acyloxy, and Y, for. example, a halogen or, where appropriate substituted amino, amide, aldehyde, Alkylcarbo nyl-, carboxy, hydroxy, mercapto or cyano group Represents.
Ferner sind handelsübliche Silane mit reaktiven Doppelbindun gen bekannt, wie z. B. (Meth)Acryloxysilane des folgenden Typs, Further, commercially available silanes with reactive Doppelbindun gene are known, such as. For example, (meth) acryloxysilanes of the following type,
wobei R Wasserstoff oder Methyl bedeutet und X z. B. Halogen oder Alkoxy ist. wherein R is hydrogen or methyl and X z. B. halogen or alkoxy. Diese Silane sind hydrolysier- und polymeri sierbar und können für die Herstellung der oben genannten Sy steme eingesetzt werden. These silanes are hydrolyzed and polymerized sierbar and can be used for the preparation of the above sy stems are used. Sie bieten den großen Vorteil, daß die resultierende Beschichtung, die resultierende Füll-, Klebe- oder Dichtungsmasse oder der resultierende Formkörper durch Polymerisation an den reaktiven Doppelbindungen ther misch, photochemisch, kovalent-nucleophil oder redoxinduziert gehärtet werden kann. They offer the great advantage that the resulting coating, the resulting filler, adhesive or sealing compound or the resulting molded article can be cured ther mixed, photochemically, covalent-nucleophilically or by redox polymerization through to the reactive double bonds.
Handelsübliche Silane mit reaktiven Doppelbindungen, wie z. B. die oben genannten (Meth)Acryloxysilane, stellen im allgemei nen monofunktionelle Verbindungen mit einer C=C-Doppelbindung dar und sind in der Regel niedermolekulare und somit vor der Si-X-Hydrolyse und Kondensation relativ flüchtige Verbindun gen, die aufgrund der vorhandenen Acrylgruppe toxikologisch bedenklich sind. Commercial silanes with reactive double bonds such. As the above-mentioned (meth) acryloxysilanes, put in ERAL nen monofunctional compounds with a C = C double bond is and are low molecular weight in general and thus before the Si-X hydrolysis and condensation relatively volatile Verbindun conditions that are of toxicological concern due to the existing acrylic group. Bei der Weiterverarbeitung durch Polymerisa tion oder modifizierte Funktionalisierung haben diese Silane außerdem den Nachteil, daß aufgrund der Anwesenheit nur einer reaktiven C=C-Doppelbindung lediglich Kettenpolymere erhält lich sind und bei vorheriger Funktionalisierung diese für die organische Polymerisation notwendige C=C-Doppelbindung meist verloren geht. During further processing by polymerization tion or modified functionalization, these silanes also have the disadvantage that due to the presence of only one reactive C = C double bond receives only chain polymers Lich and with prior functionalization this necessary for the organic polymerization C = C double bond usually lost about. Ferner befindet sich zwischen der Doppelbin dung und dem zur Bildung eines anorganischen Netzwerkes befä higten Silicium in der Regel nur eine kurze Kette , so daß die mechanischen Eigenschaften (Flexibilität etc.) über die organischen Gruppen nur in engen Grenzen variierbar sind. Further, located between the Doppelbin training and befä higten to form an inorganic network of silicon usually a short chain, so that the mechanical properties (flexibility, etc.) can be varied only within narrow limits via the organic groups.
Aus der DE 40 11 044 C2 sind zwar hydrolysierbare und polymeri sierbare Silane bekannt, die über mehr als eine reaktive C=C- Doppelbindung verfügen, und bei denen der Abstand zwischen der reaktiven Doppelbindung und dem zur Bildung eines anorga nischen Netzwerkes befähigten Silicium länger ist, aber es besteht immer noch Bedarf an Verbesserungen, auch im Einblick auf eine Funktionalisierung des Moleküls. Although DE 40 11 044 C2 are hydrolyzable and polymerized sierbare silanes are known which have a double bond on more than one reactive C = C-, and in which the distance between the reactive double bond and capable of forming an Anorga African network silicon is longer , but there is still a need for improvements in the insight to a functionalization of the molecule.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, neue, or ganisch modifizierte Silane bereit zu stellen, die hydroly sier- und polymerisierbar sind, die alleine, in Mischungen oder zusammen mit anderen hydrolysierbaren, kondensierbaren oder polymerisierbaren Komponenten zu kratzfesten Beschich tungen, zu Füll-, Klebe- oder Dichtungsmassen, zu Formkörpern oder zu Einbettmaterialien verarbeitet werden können. Object of the present invention is therefore to provide new or ganic modified silanes, the hydrolytic sier- and polymerizable which alone, in mixtures or together with other hydrolyzable, condensable or polymerizable components commitments to scratchproof Beschich to fill, adhesive or sealing compositions, can be processed to give moldings or potting materials. Diese Silane sollen universell einsetzbar sein, und sie sollen in ein anorganisch-organisches Verbundsystem, dh in ein anor ganisch-organisches Netzwerk eingebaut werden können. These silanes are to be universally applicable, and they are in an inorganic-organic composite system, that can be installed in a anor ganic-organic network. Ferner sollen diese Silane schnell und einfach, dh ohne aufwendi gen Syntheseprozeß herzustellen sein. Furthermore, these silanes fast and simple, ie without creating conditions aufwendi synthesis process. Desweiteren soll der Abstand zwischen Silicium und reaktiver Doppelbindung belie big einstellbar sein, und das Silan soll außerdem über mehre re C=C-Doppelbindungen verfügen. Furthermore, the distance between silicon and reactive double bond to belie his big adjustable, and the silane should also have several re C = C double bonds. Ferner soll die Kette zwi schen Silicium und reaktiver Doppelbindung bei Bedarf mit einer Hydroxyl- oder Carboxyl-Gruppe funktionalisiert sein. Furthermore, the chain rule between silicon and reactive double bond if required with a hydroxyl or carboxyl group should be functionalized.
Gelöst wird diese Aufgabe durch hydrolysierbare und polymeri sierbare Silane der allgemeinen Formel I, This object is achieved by hydrolyzable and polymerized sierbare silanes of the general formula I,
in der die Reste und Indices folgende Bedeutung haben: in which the radicals and indices have the following meanings:
B = ein geradkettiger oder verzweigter organischer Rest mit mindestens einer C=C-Doppelbindung und 4 bis 50 Kohlen stoff-Atomen; B = a straight-chain or branched organic radical with at least one C = C double bond and 4 to 50 carbon atoms fabric;
X = Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Alkoxy, Acyloxy, Alkyl carbonyl, Alkoxycarbonyl oder NR′′₂; X = hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy, acyloxy, alkyl carbonyl, alkoxycarbonyl, or NR''₂;
R = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkylaryl oder Arylalkyl; R = alkyl, alkenyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl;
R′ = Alkylen, Arylen, Arylenalkylen oder Alkylenarylen mit jeweils 0 bis 10 Kohlenstoff-Atomen, wobei diese Reste durch Sauerstoff- und Schwefel-Atome oder durch Amino- Gruppen unterbrochen sein können; R '= alkylene, arylene, arylenealkylene or alkylenearylene with respectively 0 to 10 carbon atoms, where these radicals can be interrupted by oxygen and sulfur atoms or by amino groups;
R′′ = Wasserstoff, Alkyl oder Aryl; R '' = hydrogen, alkyl or aryl;
A = O, S oder NH für d = 1 und Z = CO und R¹ = Alkylen, Arylen oder Alkylenary len mit jeweils 1 bis 10 Kohlen stoff-Atomen, wobei diese Reste durch Sauerstoff- und Schwefel- Atome oder durch Amino-Gruppen unterbrochen sein können, und R² = COOH; A = O, S or NH for d = 1 and Z = CO and R = alkylene, arylene or Alkylenary len each having 1 to 10 carbons fabric atoms, where these radicals may be interrupted by oxygen and sulfur atoms or by amino groups may be, and R = COOH; oder or
A = O, S oder NH für d = 1 und Z = CO und R¹ = Alkylen, Arylen oder Alkylenary len mit jeweils 1 bis 10 Kohlen stoff-Atomen, wobei diese Reste durch Sauerstoff- und Schwefel- Atome oder durch Amino-Gruppen unterbrochen sein können, und R² = H; A = O, S or NH for d = 1 and Z = CO and R = alkylene, arylene or Alkylenary len each having 1 to 10 carbons fabric atoms, where these radicals may be interrupted by oxygen and sulfur atoms or by amino groups may be, and R = H; oder or
A = O, S, NH oder COO für d = 1 und Z = CHR, mit R gleich H, Alkyl, Aryl oder Alkylaryl, und R¹ = Alkylen, Arylen oder Alky lenarylen mit jeweils 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen, wobei diese Reste durch Sauer stoff- und Schwefel-Atome oder durch Amino-Gruppen un terbrochen sein können, und R² = OH; A = O, S, NH or COO for d = 1 and Z = CHR, with R equal to H, alkyl, aryl or alkylaryl, and R¹ = alkylene, arylene or alkylene lenarylen each having 1 to 10 carbon atoms, where these radicals can be interrupted by un sour substance and sulfur atoms or by amino groups, and R = OH; oder or
A = O, S, NH oder COO für d = 0 und R¹= Alkylen, Arylen oder Alky lenarylen mit jeweils 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen, wobei diese Reste durch Sauer stoff- und Schwefel-Atome oder durch Amino-Gruppen un terbrochen sein können, und R² = OH; A = O, S, NH or COO for d = 0 and R = alkylene, arylene alkylene or lenarylen be having 1 to 10 carbon atoms, these radicals substance- by Sauer and sulfur atoms or un interrupted by amino groups can, and R² = OH; oder or
A = S für d = 1 und Z = CO und R¹ = N und R₂ = H; A = S for d = 1 and Z = CO and R = N and R₂ = H;
a = 1, 2 oder 3; a = 1, 2 or 3;
b = 0, 1 oder 2; b = 0, 1 or 2;
a+b = 3; a + b = 3;
c = 1, 2, 3 oder 4. c = 1, 2, 3 or 4th
Die Silane der Formel 1 sind über die Reste B polymerisierbar und über die Reste X hydrolysierbar. The silanes of the formula 1 can be polymerized via the radicals B and X hydrolyzed via the radicals. Über die hydrolysierba ren Gruppen kann ein anorganisches Netzwerk mit Si-O-Si-Ein heiten aufgebaut werden, während die im Rest B enthaltenen Doppelbindungen unter Aufbau eines organischen Netzwerkes po lymerisieren. On the hydrolysierba Ren groups may be an inorganic network with Si-O-Si-A units are built up, while the double bonds contained in the radical B lymerisieren po under structure of an organic network.
Die Alkyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyc lische Reste mit 1 bis 20, insbesondere mit 1 bis 10 Kohlen stoff-Atomen und vorzugsweise niedere Alkyl-Reste mit 1 bis 6, besonders bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoff-Atomen. The alkyl radicals are, for. Example, straight, branched or cyc lic radicals having 1 to 20, in particular having 1 to 10 carbon atoms and preferably Fabric lower alkyl radicals having from 1 to 6, particularly preferably with 1 to 4 carbon atoms , Spezi elle Beispiele sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n- Butyl, i-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Cyclo hexyl, 2-Ethylhexyl, Dodecyl und Octadecyl. Elle specific examples are methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclo-hexyl, 2-ethylhexyl, dodecyl and octadecyl ,
Die Alkenyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 2 bis 20, bevorzugt mit 2 bis 10 Kohlen stoff-Atomen und vorzugsweise niedere Alkenyl-Reste mit 2 bis 6 Kohlenstoff-Atomen, wie z. B. Vinyl, Allyl und 2-Butenyl. The alkenyl radicals are, for. Example, straight-chain, branched or cyclic radicals having 2 to 20, preferably 2 to 10 carbon atoms and are preferably lower fabric alkenyl radicals having 2 to 6 carbon atoms, such as, for example, vinyl, allyl and 2-butenyl.
Bevorzugte Aryl-Reste sind Phenyl, Biphenyl und Naphthyl. Preferred aryl radicals are phenyl, biphenyl and naphthyl. Die Alkoxy-, Acyloxy-, Alkylamino-, Dialkylamino-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl-, Arylalkyl-, Alkylaryl-, Alkylen- und Alky lenarylen-Reste leiten sich vorzugsweise von den oben genann ten Alkyl- und Aryl-Resten ab. The alkoxy, acyloxy, alkylamino, dialkylamino, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, arylalkyl, alkylaryl, alkylene and alkylene lenarylen radicals are preferably derived from, referred to above th alkyl and aryl radicals. Spezielle Beispiele sind Meth oxy, Ethoxy, n- und i-Propoxy, n-, i-, s- und t-Butoxy, Mono methylamino, Monoethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, N- Ethylanilino, Acetyloxy, Propionyloxy, Methylcarbonyl, Ethylcarbonyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Benzyl, 2- Phenylethyl und Tolyl. Specific examples are meth oxy, ethoxy, n- and i-propoxy, n-, i-, s- and t-butoxy, mono-methylamino, monoethylamino, dimethylamino, diethylamino, N-ethylanilino, acetoxy, propionyloxy, methylcarbonyl, ethylcarbonyl, methoxycarbonyl , ethoxycarbonyl, benzyl, 2-phenylethyl and tolyl.
Die genannten Reste können gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen, z. B. Halogen, Alkyl, Hydroxyalkyl, Alk oxy, Aryl, Aryloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Furfuryl, Tetrahydrofurfuryl, Amino, Monoalkylamino, Dialkylamino, Trialkylammonium, Amido, Hydroxy, Formyl, Carboxy, Mercapto, Cyano, Isocyanato, Nitro, Epoxy, SO₃H oder PO₄H₂. These radicals can optionally carry one or more substituents, eg. For example, halogen, alkyl, hydroxyalkyl, alk oxy, aryl, aryloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, furfuryl, tetrahydrofurfuryl, amino, mono-alkylamino, dialkylamino, trialkyl ammonium, amido, hydroxy, formyl, carboxy, mercapto, cyano, isocyanato, nitro, epoxy, or SO₃H PO₄H₂.
Unter den Halogenen sind Fluor, Chlor und Brom und insbeson dere Chlor bevorzugt. Among the halogens, fluorine, chlorine and bromine and in particular chlorine preferred.
Für a 2 bzw. b=2 können die Reste X und R jeweils die selbe oder eine unterschiedliche Bedeutung haben. For a 2 and b = 2, the radicals X and R are each the same or a different meaning.
Der Rest B leitet sich ab von einer substituierten oder un substituierten Verbindung B(AH) c mit mindestens einer C=C- Doppelbindung, wie z. B. Vinyl-, Allyl-, Acryl-, und/oder Methacrylgruppen, und 4 bis 50, vorzugsweise 6 bis 30 Kohlen stoff-Atomen. The radical B is derived from a substituted or un-substituted compound B (AH) c with at least one C = C- double bond, such as. For example, vinyl, allyl, acrylic, and / or methacrylic groups, and 4 to 50 , preferably 6 to 30 carbon atoms fabric. Vorzugsweise leitet sich B ab von einer substi tuierten oder unsubstituierten Verbindung mit zwei oder meh reren Acrylat- oder Methacrylat-Gruppen. Preferably, B is derived from a substitu--substituted or unsubstituted compound having two or meh eral acrylate or methacrylate groups. Derartige Verbindun gen werden im folgenden als (Meth)Acrylate bezeichnet. Such Verbindun gene are referred to below as (meth) acrylates. Falls die Verbindung B(AH) c substituiert ist, können die Substitu enten unter den oben genannten Substituenten ausgewählt sein. If the compound B is substituted (AH) c, the substitution can be selected from the substituents ducks above. Die Gruppe -AH kann -OH, -SH, -NH₂ oder -COOH sein und c kann Werte von 1 bis 4 einnehmen. The group may be -AH and c can take values from 1 to 4 -OH -SH, -NH₂ or -COOH.
Ohne Einschränkung der Allgemeinheit sind konkrete Beispiele für Reste B: Without loss of generality, concrete examples of radicals B:
Über seine freien Valenzen ist der Rest B jeweils mit einer Gruppierung -A(Z) d - verknüpft, die folgende Ausgestaltungen haben kann: Through its free valences of the radical B is respectively a group -A (Z) d - linked, which can have the following configurations:
-O-CO-, -S-CO-, -NH-CO-, -O-CH₂-, -O-CHR-, -S-CH₂-, -S-CHR-, -NH-CH₂-, -NH-CHR-, -CO-O-CH₂-, -CO-O-CHR-, -O-, -S-, -NH- und -CO-O-, mit R = Alkyl, Aryl oder Alkylaryl. -O-CO-, -S-CO-, -NH-CO-, -O-CH₂-, -O-CHR-, -S-CH₂-, -S-CHR, -NH-CH₂-, -NH -CHR-, -CO-O-CH₂-, -CO-O-CHR-, -O-, -S-, -NH- and -CO-O-, where R = alkyl, aryl or alkylaryl.
Die Alkyl-Reste sind geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 1 bis 20, insbesondere mit 1 bis 10 Kohlenstoff- Atomen und vorzugsweise niedere Alkyl-Reste mit 1 bis 6, be sonders bevorzugt mit 1 bis 4 Kohlenstoff-Atomen. The alkyl radicals are straight chain, branched or cyclic radicals having 1 to 20, in particular having 1 to 10 carbon atoms and are preferably lower alkyl radicals having from 1 to 6, be particularly preferably having 1 to 4 carbon atoms. Spezielle Beispiele sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i- Butyl, s-Butyl, t-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, 2- Ethylhexyl, Dodecyl und Octadecyl. Specific examples are methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i- butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, 2-ethylhexyl, dodecyl and octadecyl. Bevorzugte Aryl-Reste sind Phenyl, Biphenyl und Naphthyl. Preferred aryl radicals are phenyl, biphenyl and naphthyl.
Die erfindungsgemäßen Silane können z. B. dadurch hergestellt werden, daß man in an sich bekannter Weise The silanes according to the invention can include, for example, be prepared that in one way known per se
Konkrete Beispiele für Edukte B(AH) c (c = 1-4) sind gegeben, wenn die freien Valenzen der konkreten Beispiele für Reste B der vorangegangenen Seiten jeweils mit Gruppierungen AH abgesättigt sind, wobei AH gleich OH, SH, NH₂ oder COOH bedeutet. Specific examples of reactants B (AH) c (c = 1-4) are given if the free valences of concrete examples of radicals B in the previous pages are each saturated with groups AH, where AH is OH, SH, NH₂ or COOH ,
Im Folgenden werden anhand von konkreten Reaktionsgleichungen die Syntheseprinzipien näher erläutert. The following are the principles of synthesis are illustrated by specific reaction equations.
-A- = -O-, -Z- = -CO-, -R² = -COOH, -R′- = -(CH₂)₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1 und d = 1 -A- Is -O-, -Z- is -CO-, -R² = -COOH, -R'- is - (CH₂) ₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1 and d = 1
Analoge Umsetzungen sind für B(AH) c = B(OH) c , B(SH) c und B(NH₂) c möglich, mit c = 1-4. Analogous reactions are possible for B (AH) c = B (OH) c, B (SH) c and B (NH₂) c, where c = 1-4. Ganz allgemein gilt: Generally speaking:
-A- = -O-, -Z- = -CO-, -R¹- = -CH-, -R² = -H, -R′- = -(CH₂)₂, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1 und d = 1. -A- Is -O-, -Z- is -CO-, -R¹- = -CH-, -R² = -H, -R '= - (CH₂) ₂, -X = -OC₂H₅, a = 3 , b = 0, c = 1 and d = 1st
Analoge Umsetzungen sind für B(AH) c = B(OH) c , B(SH) c , B(COOH) c und B(NH₂) c möglich, mit c = 1 bis 4. Ganz allgemein gilt: Analogous reactions are B (AH) c = B (OH) c B (S) c B (COOH) c and B (NH₂) c possible, with c = 1 to 4. Generally speaking:
-A- = -O-, -R² = -OH, -R′- = -(CH₂)₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1 und d = 0. bzw. -A- Is -O-, -R² = -OH, -R '= - (CH₂) ₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1 and d = 0 or
-A- = -O-, -R² = -OH, -R′- = -CH₂-O-(CH₂)₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1, d = 0. -A- Is -O-, -R² = -OH, -R '= -CH₂-O- (CH₂) ₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1, d = 0th
Analoge Umsetzungen sind für B(AH) c = B(OH) c , B(SH) c , B(COOH) c und B(NH₂) c möglich, mit c = 1 bis 4. Ganz allgemein gilt: Analogous reactions are B (AH) c = B (OH) c B (S) c B (COOH) c and B (NH₂) c possible, with c = 1 to 4. Generally speaking:
B(AH) c + c OR¹-R′-SiX a R b ⇒ B(A-R¹(OH)-R′-SiX a R b ) c B (AH) c + c OR¹ R'-SiX a R b ⇒ B (A-R (OH) -R 'SiX a R b) c
-A- = -S-, -Z- = -CO-, R¹ = N, -R² = -H, -R′- = -(CH₂)₃-, -X = -OC₂H₅, a= 3, b = 0, c = 1 und d = 1. -A- = -S-, -Z- Is -CO-, R¹ = N, -R² = -H, -R '= - (CH₂) ₃-, -X = -OC₂H₅, a = 3, b = 0, c = 1 and d = 1st
Analoge Umsetzungen sind für B(AH) c = B(SH) c mit c = 1-4 möglich. Analogous reactions are possible for B (AH) c = B (S) c with c = 1-4. Ganz allgemein gilt: Generally speaking:
B(SH) c + c OCN-R′-SiX a R b ⇒ B(S-CO-NH-R′-Si X a R b ) c B (SH) c + c OCN-R'-SiX a R b ⇒ B (S-CO-NH-R'-Si X a R b) C
Bei allen 4 Reaktionstypen a) bis d) ist eine mehrfache, bis zu vierfache Addition der entsprechenden Silane an Verbindun gen B(AH) c , mit c = 2, 3 oder 4, möglich. In all four types of reactions a) to d) is a multiple, up to four times addition of the silanes to corresponding Verbindun gene B (AH) c, with c = 2, 3 or 4, is possible.
Ohne Einschränkung der Allgemeinheit sind konkrete Beispiele für Reste -R′-SiX a R b : Without limiting the generality concrete examples of radicals -R'-SiX a R b:
-(CH₂) n -Si(CH₃)₂(OC₂H₅), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) ₂ (OC₂H₅), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)(OC₂H₅)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) (OC₂H₅) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OCH₅)₃, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OCH₅) ₃, with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)₂(OCH₃), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) ₂ (OCH₃), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)(OCH₃)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) (OCH₃) ₂, n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OCH₃)₃, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OCH₃) ₃, with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)₂(OCH₃), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) ₂ (OCH₃), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)(OCH₃)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) (OCH₃) ₂, n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)₂(OC₂H₅), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) ₂ (OC₂H₅), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)(OC₂H₅)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) (OC₂H₅) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)(C₂H₅)(OCH₃), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) (C₂H₅) (OCH₃), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)(C₂H₅)(OC₂H₅), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) (C₂H₅) (OC₂H₅), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)(OC₂H₅)(OCH₃), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) (OC₂H₅) (OCH₃), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)(OC₂H₅)(OCH₃), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) (OC₂H₅) (OCH₃), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OC₂H₅)₂(OCH₃), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OC₂H₅) ₂ (OCH₃), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OC₂H₅)(OCH₃)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OC₂H₅) (OCH₃) ₂, n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)(OC(CH₃)=CH₂)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) (OC (CH₃) = CH₂) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)(OC(CH₃)=CH₂)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) (OC (CH₃) = CH₂) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(CH₃)₂(OC(CH₃)=CH₂), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (CH₃) ₂ (OC (CH₃) = CH₂), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₂H₅)₂(OC(CH₃)=CH₂), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₂H₅) ₂ (OC (CH₃) = CH₂), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OCH₃)(OC(CH₃)=CH₂)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OCH₃) (OC (CH₃) = CH₂) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OC₂H₅)(OC(CH₃)=CH₂)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OC₂H₅) (OC (CH₃) = CH₂) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OCH₃)₂(OC(CH₃)=CH₂), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OCH₃) ₂ (OC (CH₃) = CH₂), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(OC₂H₅)₂(OC(CH₃)=CH₂), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (OC₂H₅) ₂ (OC (CH₃) = CH₂), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₆H₅)(OC₂H₅)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₆H₅) (OC₂H₅) ₂, where n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₆H₅)(OCH₃)₂, mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₆H₅) (OCH₃) ₂, n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₆H₅)(OCH₃)(OC₂H₅), mit n = 0 bis 10 - (CH₂) n -Si (C₆H₅) (OCH₃) (OC₂H₅), with n = 0 to 10
-(CH₂) n -Si(C₆H₅)(OC(CH₃)=CH₂)₂, mit n = 0 bis 10. - (CH₂) n -Si (C₆H₅) (OC (CH₃) = CH₂) ₂ with n = 0 to 10 degrees.
Erfindungsgemäße Silane, die durch ein Herstellungsverfahren gemäß Typ a) erhalten werden, weisen in der Verbindungsein heit zwischen Silicium-Atom und der Gruppierung B eine oder mehrere Carboxyl-Gruppen (-R² = -COOH) auf. Inventive silanes, which are obtained by a manufacturing method according type a) that fact in the Verbindungsein unit between the silicon atom and the group B on one or more carboxyl groups (-COOH = -R). Diese Carboxyl- Gruppen bewirken zum einen ganz bestimmte Moleküleigenschaf ten und ermöglichen zum anderen deren weitere Modifikation. These carboxyl groups bring to a specific molecule char acteristics and allow for other their further modification. So fungieren z. B. die Carboxyl-Gruppen als Ladungsträger, was den Einsatz der erfindungsgemäßen Silane in Dispersionen bzw. Emulsionen oder in der Elektrotauchlackierung sehr vorteil haft macht. Thus function z. B. the carboxyl groups as charge carriers, which makes the use of the inventive silanes in dispersions or emulsions or in the electrocoating very beneficial. Desweiteren bewirken die Carboxyl-Gruppen eine saure Katalyse, z. B. während eines Sol-Gel-Prozesses, was den großen Vorteil mit sich bringt, daß ein späterer Abtrennungs schritt, nämlich die Abtrennung des Katalysators, entfällt. Furthermore, the carboxyl groups cause acid catalysis, eg., During a sol-gel process, which has the great advantage that a later Segregation step, namely the separation of the catalyst is eliminated. Ferner erhöhen die Carboxyl-Gruppen die Wasserlöslichkeit der erfindungsgemäßen Silane, so daß diese als bzw. in Wasser lacken eingesetzt werden können. Further, the carboxyl groups of the silanes according to the invention increase the water solubility, so that these can be used as paints or in water. Außerdem dienen die Carb oxyl-Gruppen als haftvermittelnde Gruppen für anorganische und für organische Oberflächen. In addition, the carb-oxyl groups serve as adhesion-promoting groups of inorganic and organic surfaces. Desweiteren ist die Carboxyl- Gruppe zur Komplexierung von Titan, Zirkon, Zinn und weiteren Metallen befähigt, was sich besonders positiv auf die Rönt genopazität, die Kontakttoxizität und die Steigerung des Bre chungsindex auswirkt. Furthermore, the carboxyl group to the complexation of titanium, zirconium, tin and other metals capable of anything particularly positive radiopacity to the Rönt, the contact toxicity and increasing the impact of Bre-index. Ferner können die Carboxyl- und die Hy droxyl-Gruppen (Typ c), -R² = -OH) zur weiteren Funktionali sierung durch Addition anderer organischer Moleküle, z. B.. von RNCO oder RCOCl, genutzt werden. Furthermore, the carboxyl and the Hy droxyl groups (type c) -R = OH) z B .. be used by RNCO or RCOCl for further functiona tion by adding other organic molecules..
Insbesondere durch die Kombination der Carboxyl-Gruppe mit polymerisierbaren C=C-Doppelbindungen, mit einem Silanteil und der Einbindungsmöglichkeit von z. B. Zirkon (Röntgenopazität) in einem Molekül bietet sich der Einsatz im Dentalbereich, z. B. als Haftvermittler, an. In particular, by combining the carboxyl group with polymerizable C = C double bonds, with a silane portion and the integration possibility of z. B. zirconium (radiopacity) in a molecule is, the use in the dental field, eg. As adhesion promoters, at. Verstärken läßt sich die haftvermittelnde Wirkung noch durch die Kombination mit einem Anhydridsilan. Can enhance the adhesion-promoting effect even when combined with a anhydridosilane.
Die Kombination der Carboxyl-Gruppe mit polymerisierbaren C=C-Doppelbindungen in Verbindung mit dem anorganischen Si lanteil stellt eine ideale Verbindung dar zum Einsatz als Po lyalkensäuren in Ionomerzementen. The combination of the carboxyl group with polymerizable C = C double bonds in connection with the inorganic Si lanteil provides an ideal combination is used as Po lyalkensäuren in ionomer cements.
Wird bei der Herstellung gemäß Typ a) ein Aminoolefin (B(NH₂) c ) eingesetzt, kann die Carboxyl-Gruppe während einer thermischen Härtung (Polymerisation der C=C-Doppelbindungen) mit der Amid-Gruppe zu einer Imid-Struktur reagieren und ver schwinden. In the preparation according to the type a) an amino olefin (B (NH₂) c) is used, the carboxyl group can react during thermal curing (polymerization of the C = C double bonds) with the amide group to an imide structure and ver wane. Dies hat zum einen zur Folge, daß neben der Dop pelbindungspolymerisation ein weiterer Härtungsmechanismus bei intermolekularer Reaktion zur Verfügung steht, und daß zum anderen die im gehärteten Zustand für bestimmte Anwendun gen störende Carboxyl-Gruppe eliminiert wird. This has two consequences that besides the Dop pelbindungspolymerisation another curing mechanism for intermolecular reaction is available, and that on the other, which is eliminated in the hardened state for certain conditions appli disturbing carboxyl group. Bei anderen, nicht aminhaltigen Systemen ist dazu ein amid- bzw. aminhal tiger Zusatz erforderlich. For other, non-amine-containing systems or an amide aminhal additional term is required for this.
Die erfindungsgemäßen Silane sind stabile Verbindungen, und können entweder alleine oder zusammen mit anderen hydroly sierbaren, kondensierbaren und/oder polymerisierbaren Kompo nenten zu Kieselsäurepolykondensaten oder zu Kieselsäurehete ropolykondensaten verarbeitet werden, deren endgültige Här tung dann durch Polymerisation der C=C-Doppelbindungen er folgt. The silanes according to the invention are stable compounds and can be processed ropolykondensaten to silicic acid polycondensates or Kieselsäurehete either alone or components along with other hydrolytic sierbaren condensable and / or polymerizable com, the final Här tion then by polymerization of the C = C double bonds he follows. Die erfindungsgemäßen Silane können aber auch alleine oder zusammen mit anderen hydrolysierbaren, kondensierbaren und/oder polymerisierbaren Komponenten zu Polymerisaten ver arbeitet werden, die durch anschließende hydrolytische Kon densation verfestigt werden können. The silanes according to the invention can be worked which can be solidified by subsequent hydrolytic condensation Kon but also alone or together with other hydrolyzable, condensable and / or polymerizable components to polymers ver.
Kieselsäure(hetero)polykondensate, die mit organischen Grup pen modifiziert sind, sowie Verfahren zu deren Herstellung (z. B. ausgehend von hydrolytisch kondensierbaren Organosila nen nach dem Sol-Gel-Prozeß) sind in großer Zahl bekannt. Silicic acid (hetero) polycondensates, which are modified with organic Grup pen, as well as methods for their preparation (z. B. on the basis of hydrolytically condensable Organosila NEN by the sol-gel process) are known in large numbers. Derartige Kondensate finden, wie eingangs schon erwähnt, für die verschiedensten Zwecke Verwendung, z. B. als Formmassen, als Lacke für Überzüge, etc. Aufgrund der vielfältigen Anwen dungsmöglichkeiten dieser Substanzklasse besteht aber auch ein ständiges Bedürfnis nach Modifizierung der bereits be kannten Kondensate, zum einen um dadurch neue Anwendungsge biet zu erschließen und zum anderen, um deren Eigenschaften für bestimmte Verwendungszwecke noch weiter zu optimieren. Find such condensates, as already mentioned, for a variety of purposes using, for. Example as molding compounds, as paints for coatings, etc. Due to the various appli cation possibilities of this class but there is also a constant need for modification of already be familiar condensates, on the one hand to thereby open up new Anwendungsge territory and on the other to optimize their properties for specific applications even further.
Die erfindungsgemäßen Silane sind im basischen oder sauren Milieu hydrolysier- und kondensierbar, ohne daß dadurch eine Verknüpfung der C=C-Doppelbindungen erfolgt. The inventive silanes are hydrolyzed in basic or acidic medium and condensable, without this there is a link between the C = C double bonds. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäßen Silane durch hydrolytische Kondensation in ein anorganisch-organisches Netzwerk einzu bauen. This makes it possible, build einzu silanes of the present invention by hydrolytic condensation in an inorganic-organic network. Die erfindungsgemäßen Silane enthalten hydrolysierbare Gruppen X, z. B. Alkoxy-Gruppen, so daß damit ein anorgani sches Netzwerk (Si-O-Si-Einheiten) aufgebaut werden kann, während die im Rest B enthaltenen C=C-Doppelbindungen unter Aufbau eines organischen Netzwerkes polymerisiert werden kön nen. The silanes according to the invention contain hydrolysable groups X, for. Example, alkoxy groups, so that it generates an anorgani cal network (Si-O-Si units) can be established, while the C contained in the radical B = C double bonds with formation of a Kings are polymerized organic network NEN. Dadurch ist es möglich, organisch modifizierte, hydroly sier- und kondensierbare Silane in Beschichtungs-, Füll-, Klebe- und Dichtungsmassen, in Formkörpern und Einbettmassen nach dem Stand der Technik durch die erfindungsgemäßen Silane zu ersetzen. This makes it possible, organically modified, hydrolytic sier- and condensable silanes in coating, filling, adhesive and sealing compounds, moldings and potting compounds in the prior art by the silanes according to the invention to replace.
Zum Aufbau des anorganischen Netzwerkes werden die erfin dungsgemäßen Silane, gegebenenfalls unter Zusatz anderer co kondensierbarer Komponenten hydrolysiert und polykondensiert. To construct the inorganic network, the silanes inventions to the invention, optionally hydrolyzed and polycondensation condensable components with the addition of other co. Die Polykondensation erfolgt vorzugsweise nach dem Sol-Gel- Verfahren, wie es z. B. in den DE-A1 27 58 414, 27 58 415, 30 11 761, 38 26 715 und 38 35 968 beschrieben ist. The polycondensation is preferably carried out by the sol-gel process, as is described, for. Example, in DE-A1 27 58 414, 27 58 415, 30 11 761, 38 26 715 and 38 35 968.
Zum Aufbau des organischen Netzwerkes werden die erfindungs gemäßen Silane gegebenenfalls unter Zusatz anderer copolyme risierbarer Komponenten polymerisiert. To build up the organic network contemporary fiction, the silanes are optionally polymerized with the addition of other components Copolymer risierbarer. Die Polymerisation kann z. B. thermisch, redoxinduziert, kovalent-nucleophil und/ oder photochemisch unter Einsatz von Methoden erfolgen, wie sie z. B. in den DE-A1 31 43 820, 38 26 715 und 38 35 968 beschrie ben sind. The polymerization can, for. Example, thermal, redox-induced, covalent-nucleophilic and / or photochemically using methods as they are, for. Example, in DE-A1 31 43 820, 38 26 715 and 38 35 968 ben described.
Als weitere polymerisierbare Komponenten können Verbindungen zugesetzt werden, die radikalisch und/oder ionisch polymeri sierbar sind. As other polymerizable compounds can be added components which are free-radically and / or ionically polymerized sierbar. Radikalisch polymerisierbare Verbindungen, die zugesetzt werden können, sind z. B. solche mit C=C-Doppelbin dungen, wie z. B. Acrylate oder Methacrylate, wobei die Poly merisation über die C=C-Doppelbindungen erfolgt. Radical-polymerizable compounds which can be added, for. Example, those having C = C-Doppelbin compounds such. As acrylates or methacrylates, wherein the poly merisation is carried out via the C = C double bonds. Ionisch po lymerisierbare Verbindungen, die zugesetzt werden können, enthalten z. B. Ringsysteme, die kationisch ringöffnend poly merisierbar sind, wie z. B. Spiroorthoester, Spiroorthocarbo nate, bicyclische Spiroorthoester, Mono- oder Oligoepoxide oder Spiro-Silane, wie sie aus der DE 41 25 201 C1 bekannt sind. Ionic po lymerisierbare compounds which can be added contain z. B. ring systems, the poly cationic ring-opening are merisierbar such. As spiroorthoesters, spiroortho Carbo nate, bicyclic spiro ortho esters, mono- or oligoepoxides or spirosilanes as from the DE 41 25 201 C1 are known. Es können aber auch Verbindungen zugesetzt werden, die sowohl ionisch als auch radikalisch polymerisierbar sind, wie z. B. Methacryloyl-Spiroorthoester. But it can also be added to compounds which are both ionically-radically polymerizable, such as. For example, methacryloyl spiro-orthoesters. Diese sind radikalisch über die C=C-Doppelbindung und kationisch unter Ringöffnung polymerisierbar. These are free radical on the C = C double bond and cationically with ring opening. Die Herstellung dieser Systeme ist z. B. im Journal f. prakt. Chemie, Band 330, Heft 2, 1988, S. 316-318, beschrieben. The preparation of these systems is, for. Example, in the Journal f. Prakt. Chemie, Volume 330, Issue 2, 1988, pp 316-318, described. Desweiteren können die erfindungsgemäßen Silane in Systemen eingesetzt werden, wie sie z. B. in der DE 44 05 261 beschrieben sind. Furthermore, the silanes of the invention may be used in systems such as they are eg. As described in DE 44 05 261.
Ferner ist es möglich, andere bekannte, silan-gebundene cyc lische Systeme zuzusetzen, die mit einpolymerisiert werden können. Further, it is possible to use other known silane-bonded systems cyc lic add, which can be copolymerized. Solche Systeme sind z. B. solche, die Epoxide enthal ten. Solche Systeme sind bei der Herstellung der Spiro-Silane der DE 41 25 201 C1 beschrieben. Such systems are, for. Example, those epoxides th contained. Such systems are described in the preparation of the spirosilanes of the DE 41 25 201 C1.
Die erfindungsgemäßen Silane stellen hoch reaktive Systeme dar, die zu Poly(hetero)kondensaten führen, die z. B. bei UV- Bestrahlung innerhalb kürzester Zeit zu mechanisch stabilen Überzügen oder Form- bzw. Füllkörpern führen. The silanes invention represent highly reactive systems which lead to poly (hetero) condensates, lead the z. B. with UV irradiation within a very short time to mechanically stable coatings, shape or packing. Die erfindungs gemäßen Silane sind über einfache Additionsreaktionen her stellbar und können durch geeignete Auswahl der Ausgangsver bindungen eine variierbare Anzahl reaktiver Gruppen unter schiedlicher Funktionalität aufweisen. The contemporary fiction, silanes are adjustable via simple addition reactions ago and, by appropriate selection of the main action compounds a variable number of reactive groups under different 'functionality.
Bei Anwesenheit von zwei oder mehr C=C-Doppelbindungen im Rest B ist die Ausbildung eines dreidimensionalen, organi schen Netzwerkes möglich. In the presence of two or more C = C double bonds in the radical B, the formation of a three-dimensional, organic's network is also possible. Über den Abstand zwischen dem Si- Atom und dem Rest B, dh über die Kettenlänge, und über die Anwesenheit weiterer funktioneller Gruppen in dieser Kette, können die mechanischen Eigenschaften (z. B. Flexibilität) und die physikalisch-chemischen Eigenschaften (Adsorption, Brech zahl oder Haftung) der Poly(hetero)kondensate beeinflußt werden. About the distance between the Si atom and the radical B, ie the chain length, and the presence of other functional groups in the chain, the mechanical properties (for. Example, flexibility) and the physico-chemical properties (adsorption, refractive number or liability) of the poly (hetero) condensates are affected. Durch die Ausbildung eines anorganischen Netzwerkes können je nach Art und Anzahl der hydrolysierbaren Gruppen (z. B. Alkoxy-Gruppen) silicon- oder glasartige Eigenschaften der Poly(hetero)kondensate eingestellt werden. By forming an inorganic network (z. B. alkoxy groups) silicone or glass-like properties of the poly (hetero) may vary depending on the type and number of hydrolyzable groups condensates can be set.
Die erfindungsgemäßen Silane besitzen relativ hohe Molekular gewichte und dementsprechend eine verminderte Flüchtigkeit gegenüber reinen (Meth)Acrylat-Monomeren, so daß die toxische Gefährdung während der Verarbeitung und Applikation geringer ist. The silanes according to the invention have relatively high molecular weights and accordingly reduced volatility compared to pure (meth) acrylate monomers so that the toxic hazard is lower during processing and application. Bei der anorganischen und/oder organischen Vernetzung bilden sich Polysiloxane mit nochmals erniedrigter Flüchtig keit, die damit das Toxizitätsproblem der Acrylatkomponenten völlig beheben. In the inorganic and / or organic crosslinking polysiloxanes form with further decreased Volatile speed, so the fix the toxicity problem of the acrylate completely.
Berücksichtigt man dann noch die Variationsmöglichkeiten der cokondensierbaren und copolymerisierbaren Komponenten, so wird offenbar, daß über die erfindungsgemäßen Silane Kiesel säure(hetero)polykondensate zur Verfügung gestellt werden, die in vielfältiger Weise an vorgegebene Einsatzgebiete ange paßt werden können, und die deshalb auf allen Gebieten, auf denen bereits bisher Kieselsäure(hetero)polykondensate einge setzt werden, Verwendung finden können, aber auch neue Ver wendungsmöglichkeiten eröffnen, z. B. auf dem Gebiet der Op tik, der Elektronik, der Medizin, der Optoelektronik und der Verpackungsmittel für Lebensmittel. Considering then the variations of the condensable and copolymerizable components, it becomes apparent that acid on the silanes pebble invention (hetero) polycondensates are provided which can be fitted to predetermined areas of application is in many ways, and therefore in all fields that already have been silicic acid (hetero) polycondensates is to be set, can be used as opening application possibilities and new Ver, z. B. in the field of Op tics, electronics, medicine, optoelectronics and packaging materials for food.
Die erfindungsgemäßen Silane können entweder als solche ver wendet werden oder in Zusammensetzungen, die zusätzlich an den Verwendungszweck angepaßte Additive enthalten, z. B. übli che Lackadditive, Lösungsmittel, Füllstoffe, Photoinitiato ren, thermische Inhitiatoren, Verlaufsmittel und Pigmente. The silanes according to the invention can be used either as such or in ver compositions containing additionally adapted to the purpose additives such. Übli as surface coatings additives, solvents, fillers, Photoinitiato reindeer, thermal Inhitiatoren, leveling agents and pigments. Die erfindungsgemäßen Silane oder die silanhaltigen Zusammenset zungen eignen sich z. B. zur Herstellung von Beschichtungs-, Füllstoff- oder Bulkmaterialien, von Klebstoffen und Spritz gußmassen, von Fasern, Partikeln, Folien, Haftvermittlern, von Abformmassen und von Einbettmaterialien. The inventive silanes or the silane composi tions are such. As suitable for the production of coating, filler or bulk materials, adhesives and spray casting compounds, fibers, particles, films, adhesion promoters, of impression materials and of embedding materials. Beschichtungen und Formkörper aus den erfindungsgemäßen Silanen haben den Vorteil, daß sie photochemisch strukturierbar sind. Coatings and molding of the silanes of the invention have the advantage that they are photochemically structured. Spezielle Anwendungsgebiet sind z. B. die Beschichtung von Substraten aus Metall, Kunststoff, Papier oder Keramik durch Tauchen, Gießen, Streichen, Spritzen, elektrostatisches Spritzen oder Elektrotauchlackierung, der Einsatz für optische, optoelektrische oder elektronische Komponenten, die Herstel lung von Füllstoffen, die Herstellung von kratzfesten, ab riebfesten Korrosionsschutzbeschichtungen, die Herstellung von Formkörpern, z. B. durch Spritzguß, Formgießen, Pressen, Rapid-Prototyping oder Extrusion, und die Herstellung von Compositen, z. B. mit Fasern, Füllstoffen oder Geweben. Special application are eg. As the coating of substrates made of metal, plastic, paper or ceramic dipping, pouring, brushing, spraying, electrostatic spraying or electrodeposition coating, the use of optical, opto-electrical or electronic components, the manufacture ment of fillers producing scratch-resistant, from abrasion-resistant anti-corrosion coatings, the production of moldings, for. example, by injection molding, casting, pressing, rapid prototyping or extrusion, and the production of composites, for. example, with fibers, fillers or tissues.
Neben den erfindungsgemäßen Silanen der Formel (I) können noch weitere hydrolytisch kondensierbare Verbindungen des Si liciums, des Bors, des Aluminiums, des Phosphors, des Zinns, des Bleis, der Übergangsmetalle, der Lanthaniden oder Actini den eingesetzt werden. In addition to the novel silanes of the formula (I), further hydrolytically condensable compounds of Si liciums, boron, aluminum, phosphorus, tin, lead, the transition metals, lanthanides or the Actini can be used. Diese Verbindungen können entweder als solche oder bereits in vorkondensierter Form zur Herstellung der Polykondensate herangezogen werden. These compounds may be used either as such or already in precondensed form for the preparation of polycondensates. Bevorzugt ist es, wenn mindestens 10 Mol-%, insbesondere mindestens 80 Mol-% und speziell mindestens 90 Mol-%, auf der Basis momomerer Verbindungen, der zu Herstellung der Kieselsäu re(hetero)polykondensate herangezogenen Ausgangsmaterialien Silicium-Verbindungen sind. It is preferred if at least 10 mol%, in particular at least 80 mol% and especially at least 90 mol%, momomerer based compounds, the starting materials are re relied on the preparation of the Kieselsäu (hetero) polycondensates silicon compounds. Is
Ebenso ist es bevorzugt, wenn den Kieselsäu re(hetero)polykondensaten mindestens 5 Mol-%, z. B. 25 bis 100 Mol-%, insbesondere 50 bis 100 Mol-% und speziell 75 bis 100 Mol-%, jeweils auf der Basis monomerer Verbindungen, an einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Silane zugrundeliegen. It is also preferred if the Kieselsäu acid (hetero) polycondensates, at least 5 mole%. For example 25 to 100 mol%, in particular 50 to 100 mol% and specifically 75 to 100 mol%, each based on monomeric compounds, underlie at one or more of the silanes according to the invention.
Unter den von Silanen der allgemeinen Formel (I) verschiede nen, hydrolytisch kondensierbaren Silicium-Verbindungen, die gegebenenfalls eingesetzt werden können, sind solche der all gemeinen Formel (VI) besonders bevorzugt, Among the silanes of the general formula (I) various NEN, hydrolytically condensable silicon compounds which may be optionally employed, those of all the common formula (VI) are particularly preferred,
R a (R′′Z′) b SiX 4-(a+b) (VI) R a (R''Z ') b SiX 4- (a + b) (VI)
in der die Reste R, R′′, X und Z′ gleich oder verschieden sind und folgende Bedeutung haben: in which the radicals R, R '', X and Z 'are identical or different and have the following meaning:
R = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkylaryl oder Arylalkyl, R = alkyl, alkenyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl,
R′′ = Alkylen oder Alkenylen, wobei diese Reste durch Sauer stoff- oder Schwefelatome oder -NH-Gruppen unterbrochen sein können, R '= alkylene or alkenylene, these radicals sulfur atoms or -NH groups may be interrupted by Sauer substance- or,
X = Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Alkoxy, Acyloxy, Alkyl carbonyl, Alkoxycarbonyl oder NR′₂, mit R′ = Wasserstoff, Alkyl oder Aryl, X = hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy, acyloxy, alkyl carbonyl, alkoxy carbonyl or NR'₂, with R '= hydrogen, alkyl or aryl,
Z′ = Halogen oder eine gegebenenfalls substituierte Amino-, Amid-, Aldehyd-, Alkylcarbonyl-, Carboxy-, Mercapto-, Cyano-, Alkoxy-, Alkoxycarbonyl-, Sulfonsäure-, Phos phorsäure-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Epoxy- oder Vi nyl-Gruppe, Z '= halogen or an optionally substituted amino, amide, aldehyde, alkylcarbonyl, carboxy, mercapto, cyano, alkoxy, alkoxycarbonyl, sulfonic acid, phosphoric phorsäure-, acryloxy, methacryloxy, epoxy or Vi nyl group,
a = 0, 1, 2, oder 3, a = 0, 1, 2, or 3,
b = 0, 1, 2, oder 3, mit a+b = 1, 2 oder 3. b = 0, 1, 2, or 3, with a + b = 1, 2 or 3rd
Solche Silane sind z. B. in der DE 34 07 087 C2 beschrieben. Such silanes are described, for. Example, in DE 34 07 087 C2. Die Alkyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyc lische Reste mit 1 bis 20, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlen stoff-Atomen, und besonders bevorzugt sind niedere Alkyl-Re ste mit 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen. The alkyl radicals are, for. Example, straight, branched or cyc lic radicals having from 1 to 20, preferably having 1 to 10 carbon material atoms, and particularly preferred are lower alkyl having 1 to Re ste 6 carbon atoms. Spezielle Beispiele sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, i-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, 2-Ethylhexyl, Dodecyl und Octadecyl. Specific examples are methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, i-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, 2-ethylhexyl, dodecyl and octadecyl.
Die Alkenyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 2 bis 20, vorzugsweise mit 2 bis 10 Koh lenstoff-Atomen, und besonders bevorzugt sind niedere Alke nyl-Reste mit 2 bis 6 Kohlenstoff-Atomen, wie z. B. Vinyl, Allyl oder 2-Butenyl. The alkenyl radicals are, for. Example, straight-chain, branched or cyclic radicals having 2 to 20, preferably 2 to 10 Koh bon atoms, and more preferably lower alke nyl radicals having 2 to 6 carbon atoms, such as is. for example, vinyl, allyl or 2-butenyl.
Bevorzugte Aryl-Reste sind Phenyl, Biphenyl und Naphthyl. Preferred aryl radicals are phenyl, biphenyl and naphthyl.
Die Alkoxy-, Acyloxy-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl- und Amino-Reste leiten sich vorzugsweise von den oben genannten Alkyl- und Aryl-Resten ab. The alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl and amino radicals are preferably derived from alkyl and aryl radicals mentioned above. Spezielle Beispiele sind Methoxy, Ethoxy, n- und i-Propoxy, n-, i-, s- und t-Butoxy, Methylami no, Ethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, N-Ethylanilino, Acetyloxy, Propionyloxy, Methylcarbonyl, Ethylcarbonyl, Meth oxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Benzyl, 2-Phenylethyl und Tolyl. Specific examples are methoxy, ethoxy, n- and i-propoxy, n-, i-, s- and t-butoxy, Methylami no, ethylamino, dimethylamino, diethylamino, N-ethylanilino, acetoxy, propionyloxy, methylcarbonyl, ethylcarbonyl, meth oxycarbonyl , ethoxycarbonyl, benzyl, 2-phenylethyl and tolyl.
Die genannten Reste können gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen, z. B. Halogen, Alkyl, Hydroxyalkyl, Alk oxy, Aryl, Aryloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Furfuryl, Tetrahydrofurfuryl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Trial kylammonium, Amido, Hydroxy, Formyl, Carboxy, Mercapto, Cyano, Nitro, Epoxy, SO₃H und PO₄H₂. These radicals can optionally carry one or more substituents, eg. For example, halogen, alkyl, hydroxyalkyl, alk oxy, aryl, aryloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, furfuryl, tetrahydrofurfuryl, amino, alkylamino, dialkylamino, Trial kylammonium, amido, hydroxy, formyl , carboxy, mercapto, cyano, nitro, epoxy, SO₃H and PO₄H₂.
Unter den Halogenen sind Fluor, Chlor und Brom bevorzugt. Among the halogens, fluorine, chlorine and bromine being preferred.
Spezielle Beispiele für hydrolytisch kondensierbare Silane der allgemeinen Formel (VI) sind: Specific examples of hydrolytically condensable silanes of the general formula (VI) are:
CH₃-SiCl₃, CH₃-Si(OC₂H₅)₃, C₂H₅-SiCl₃, C₂H₅-Si(OC₂H₅)₃, CH₃-SiCl₃, CH₃-Si (OC₂H₅) ₃, C₂H₅-SiCl₃, C₂H₅-Si (OC₂H₅) ₃,
CH₂=CH-Si(OC₂H₅)₃, CH₂=CH-Si( OC₂H₄OCH₃)₃, (CH₃)₂-SiCl₂, CH₂ = CH-Si (OC₂H₅) ₃, CH₂ = CH-Si (OC₂H₄OCH₃) ₃, (CH₃) ₂-SiCl₂,
CH₂=CH-Si(OOCCH₃)₃, (CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂, (C₂H₅)₃Si-Cl, CH₂ = CH-Si (OOCCH₃) ₃, (CH₃) ₂Si (OC₂H₅) ₂ (C₂H₅) ₃Si-Cl,
(C₂H₅)₂Si(OC₂H₅)₂, (CH₃)₂(CH₂=CH)-Si-Cl₂, (CH₃)₃Si-Cl, (C₂H₅) ₂Si (OC₂H₅) ₂, (CH₃) ₂ (CH₂ = CH) -Si-Cl₂, (CH₃) ₃Si-Cl,
(t-C₄H₉) (CH₃)₂Si-Cl, (CH₃O)₃Si-C₃H₆-NH-C₂H₄-NH-C₂H₄-NH₂, (T-C₄H₉) (CH₃) ₂Si-Cl (CH₃O) ₃Si-C₃H₆-NH-NH-C₂H₄ C₂H₄-NH₂
(CH₃O)₃Si-C₃H₆-SH, (CH₃O)₃Si-C₃H₆-NH-C₂H₄-NH₂, (CH₃O) ₃Si-C₃H₆-SH (CH₃O) ₃Si-C₃H₆ NH C₂H₄-NH₂
(CH₃O)₃Si-C₃H₆-Cl, (CH₃O)₃Si-C₃H₆-OC(O)-C(CH₃)=CH₂, (CH₃O) ₃Si-C₃H₆-Cl, (CH₃O) ₃Si-C₃H₆-OC (O) -C (CH₃) = CH₂,
(CH₃)₂(CH₂=CH-CH₂)-Si-Cl, (C₂H₅O)₃Si-C₃H₆-NH₂, (CH₃) ₂ (CH₂ = CH-CH₂) -Si-Cl, (C₂H₅O) ₃Si-C₃H₆-NH₂,
(C₂H₅O)₃Si-C₃H₆-CN, (C₂H₅O) ₃Si-C₃H₆-CN,
Unter den von Silanen der allgemeinen Formel (I) verschiede nen, hydrolytisch kondensierbaren Silicium-Verbindungen, die gegebenenfalls noch eingesetzt werden können, sind solche der allgemeinen Formel (VII) ebenfalls bevorzugt, Among the silanes of the general formula (I) various NEN, hydrolytically condensable silicon compounds which can still be optionally used are those of the general formula (VII) is also preferred,
{X n R k Si[(R²A)₁] 4-(n+k) } x B (VII) {X n R k Si [(R²A) ₁] 4- (n + k)} x B (VII)
in der die Reste A, R, R² und X gleich oder verschieden sind und folgende Bedeutung haben: in which the radicals A, R, R² and X are identical or different and have the following meaning:
A = O, S, PR′, POR′, NHC(O)O oder NHC(O)NR′, mit R′ = Wasserstoff, Alkyl oder Aryl, A = O, S, PR ', POR', NHC (O) O or NHC (O) NR ', with R' = hydrogen, alkyl or aryl
B = geradkettiger oder verzweigter organischer Rest, der sich von einer Verbindung B′ mit mindestens einer (für l = 1 und A = NHC(O)O oder NHC(O)NR′) bzw. mindestens zwei C=C-Doppelbindungen und 5 bis 50 Kohlenstoff-Ato men ableitet, B = straight-chain or branched organic radical which is derived from a compound B 'with at least one (for l = 1 and A = NHC (O) O or NHC (O) NR') or at least two C = C double bonds and 5 to 50 carbon Ato men derived,
mit R′= Wasserstoff, Alkyl oder Aryl, with R '= hydrogen, alkyl or aryl,
R = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkylaryl oder Arylalkyl, R = alkyl, alkenyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl,
R² = Alkylen, Arylen oder Alkylenarylen, R² = alkylene, arylene or alkylenearylene,
X = Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Alkoxy, Acyloxy, Alkyl carbonyl, Alkoxycarbonyl oder NR′₂, mit R′ = Wasserstoff, Alkyl oder Aryl, X = hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy, acyloxy, alkyl carbonyl, alkoxy carbonyl or NR'₂, with R '= hydrogen, alkyl or aryl,
n = 1, 2 oder 3, n = 1, 2 or 3,
k = 0, 1 oder 2, k = 0, 1 or 2,
l = 0 oder 1, l = 0 or 1,
x = eine ganze Zahl, deren Maximalwert der Anzahl von Dop pelbindungen in der Verbindung B′ minus 1 entspricht, bzw. gleich der Anzahl von Doppelbindungen in der Ver bindung B′ ist, wenn l = 1 und A für NHC(O)O oder NHC(O)NR′ steht. x = an integer whose maximum value of the number of Dop bonds in the compound B 'minus 1, or equal to the number of double bonds in the Ver compound B' when l = 1 and A stands for NHC (O) O or NHC (O) NR '.
Solche Silane sind in der DE 40 11 044 und in der EP 91 105 355 beschrieben. Such silanes are described in DE 40 11 044 and EP 91105355.
Die Alkyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyc lische Reste mit 1 bis 20, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlen stoff-Atomen, und besonders bevorzugt sind niedere Alkyl-Re ste mit 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen. The alkyl radicals are, for. Example, straight, branched or cyc lic radicals having from 1 to 20, preferably having 1 to 10 carbon material atoms, and particularly preferred are lower alkyl having 1 to Re ste 6 carbon atoms. Spezielle Beispiele sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, i-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, 2-Ethylhexyl, Dodecyl und Octadecyl. Specific examples are methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, i-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, 2-ethylhexyl, dodecyl and octadecyl.
Die Alkenyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 2 bis 20, vorzugsweise mit 2 bis 10 Koh lenstoff-Atomen, und besonders bevorzugt sind niedere Alke nyl-Reste mit 2 bis 6 Kohlenstoff-Atomen, wie z. B. Vinyl, Allyl oder 2-Butenyl. The alkenyl radicals are, for. Example, straight-chain, branched or cyclic radicals having 2 to 20, preferably 2 to 10 Koh bon atoms, and more preferably lower alke nyl radicals having 2 to 6 carbon atoms, such as is. for example, vinyl, allyl or 2-butenyl.
Bevorzugte Aryl-Reste sind Phenyl, Biphenyl und Naphthyl. Preferred aryl radicals are phenyl, biphenyl and naphthyl.
Die Alkoxy-, Acyloxy-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl- und Amino-Reste leiten sich vorzugsweise von den oben genannten Alkyl- und Aryl-Resten ab. The alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl and amino radicals are preferably derived from alkyl and aryl radicals mentioned above. Spezielle Beispiele sind Methoxy, Ethoxy, n- und i-Propoxy, n-, i-, s- und t-Butoxy, Methylami no, Ethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, N-Ethylanilino, Acetyloxy, Propionyloxy, Methylcarbonyl, Ethylcarbonyl, Meth oxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Benzyl, 2-Phenylethyl und Tolyl. Specific examples are methoxy, ethoxy, n- and i-propoxy, n-, i-, s- and t-butoxy, Methylami no, ethylamino, dimethylamino, diethylamino, N-ethylanilino, acetoxy, propionyloxy, methylcarbonyl, ethylcarbonyl, meth oxycarbonyl , ethoxycarbonyl, benzyl, 2-phenylethyl and tolyl.
Die genannten Reste können gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen, z. B. Halogen, Alkyl, Hydroxyalkyl, Alk oxy, Aryl, Aryloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Furfuryl, Tetrahydrofurfuryl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Trial kylammonium, Amido, Hydroxy, Formyl, Carboxy, Mercapto, Cyano, Nitro, Epoxy, SO₃H und PO₄H₂. These radicals can optionally carry one or more substituents, eg. For example, halogen, alkyl, hydroxyalkyl, alk oxy, aryl, aryloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, furfuryl, tetrahydrofurfuryl, amino, alkylamino, dialkylamino, Trial kylammonium, amido, hydroxy, formyl , carboxy, mercapto, cyano, nitro, epoxy, SO₃H and PO₄H₂.
Unter den Halogenen sind Fluor, Chlor und Brom bevorzugt. Among the halogens, fluorine, chlorine and bromine being preferred.
Der Rest B leitet sich von einer substituierten oder unsub stituierten Verbindung B′ mit mindestens zwei C=C-Doppelbin dungen ab, z. B. Vinyl-, Allyl-, Acryl- und/oder Methacrylat- Gruppen, und 5 bis 50, vorzugsweise 6 bis 30 Kohlenstoff-Ato men. The radical B is derived from a substituted or unsub-substituted compound B 'having at least two C = C-Doppelbin compounds from, for. Example, vinyl, allyl, acrylic and / or methacrylate groups, and 5 to 50, preferably 6 to 30 carbon Ato men. Vorzugsweise leitet sich B ab, von einer substituierten oder unsubstituierten Verbindung B′ mit zwei oder mehreren Acrylat- oder Methacrylat-Gruppen (derartige Verbindungen werden im folgenden als (Meth)Acrylate bezeichnet). Preferably, B is derived from, a substituted or unsubstituted compound B 'having two or more acrylate or methacrylate groups (such compounds are hereinafter referred to as (meth) acrylates).
Falls die Verbindung B′ substituiert ist, können die Substi tuenten unter den oben genannten Substituenten ausgewählt sein. If the compound B 'is substituted, the substituents may be substitu- selected from substituents mentioned above.
Die erfindungsgemäßen Silane müssen für die Weiterverarbei tung zu den Poly(hetero)kondensaten nicht unbedingt extra isoliert werden. The inventive silanes have for Weiterverarbei tion to the poly (hetero) condensates are not necessarily isolated separately. Es ist auch möglich, in einem Eintopf-Ver fahren, diese Silane zunächst herzustellen und dann - gegebe nenfalls nach Zusatz weiterer hydrolysierbarer Verbindungen - hydrolytisch zu kondensieren. It is also possible to ride in a one-pot Ver first to prepare these silanes and - where appropriate after addition of further hydrolysable compounds - to condense hydrolytically.
Unter den von Silanen der allgemeinen Formel (I) verschiede nen, hydrolytisch kondensierbaren Silicium-Verbindungen, die gegebenenfalls noch eingesetzt werden können, sind solche der allgemeinen Formel (VIII) ebenfalls besonders bevorzugt, Among the silanes of the general formula (I) various NEN, hydrolytically condensable silicon compounds that can still be used if necessary, those of the general formula (VIII) are also particularly preferred
Y n SiX m R 4-(n+m) (VIII) Y n SiX m R 4- (n + m) (VIII)
in der die Reste X, Y und R gleich oder verschieden sind und folgende Bedeutung haben: in which the radicals X, Y and R are identical or different and have the following meaning:
R = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkylaryl oder Arylalkyl, R = alkyl, alkenyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl,
X = Wasserstoff, Halogen, Hydroxy, Alkoxy, Acyloxy, Alkyl carbonyl, Alkoxycarbonyl oder NR′₂, mit R′ = Wasserstoff, Alkyl oder Aryl, X = hydrogen, halogen, hydroxy, alkoxy, acyloxy, alkyl carbonyl, alkoxy carbonyl or NR'₂, with R '= hydrogen, alkyl or aryl,
Y = ein Substituent, der einen substituierten oder unsubsti tuierten 1,4,6-Trioxaspiro-[4,4]-nonan-Rest enthält, Y = a substituent which contains a substituted or unsubsti-substituted 1,4,6-trioxaspiro- [4,4] -nonane radical
n = 1, 2 oder 3, n = 1, 2 or 3,
m = 1, 2 oder 3, mit n+m 4. m = 1, 2 or 3, with n + m 4th
Diese Spiro-Silane sind über die Reste X hydrolysierbar und über die Reste Y polymerisierbar und sie sind in der DE 41 25 201 C1 ausführlichst beschrieben. These spiro-silanes are polymerizable via the radicals X hydrolysable and the radicals Y and they are described in full detail in DE 41 25 201 C1.
Die Alkyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyc lische Reste mit 1 bis 20, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlen stoff-Atomen, und besonders bevorzugt sind niedere Alkyl-Re ste mit 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen. The alkyl radicals are, for. Example, straight, branched or cyc lic radicals having from 1 to 20, preferably having 1 to 10 carbon material atoms, and particularly preferred are lower alkyl having 1 to Re ste 6 carbon atoms. Spezielle Beispiele sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, i-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, 2-Ethylhexyl, Dodecyl und Octadecyl. Specific examples are methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, i-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, 2-ethylhexyl, dodecyl and octadecyl.
Die Alkenyl-Reste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 2 bis 20, vorzugsweise mit 2 bis 10 Koh lenstoff-Atomen, und besonders bevorzugt sind niedere Alke nyl-Reste mit 2 bis 6 Kohlenstoff-Atomen, wie z. B. Vinyl, Allyl oder 2-Butenyl. The alkenyl radicals are, for. Example, straight-chain, branched or cyclic radicals having 2 to 20, preferably 2 to 10 Koh bon atoms, and more preferably lower alke nyl radicals having 2 to 6 carbon atoms, such as is. for example, vinyl, allyl or 2-butenyl.
Bevorzugte Aryl-Reste sind Phenyl, Biphenyl und Naphthyl. Preferred aryl radicals are phenyl, biphenyl and naphthyl.
Die Alkoxy-, Acyloxy-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl- und Amino-Reste leiten sich vorzugsweise von den oben genannten Alkyl- und Aryl-Resten ab. The alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl and amino radicals are preferably derived from alkyl and aryl radicals mentioned above. Spezielle Beispiele sind Methoxy, Ethoxy, n- und i-Propoxy, n-, i-, s- und t-Butoxy, Methylami no, Ethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, N-Ethylanilino, Acetyloxy, Propionyloxy, Methylcarbonyl, Ethylcarbonyl, Meth oxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Benzyl, 2-Phenylethyl und Tolyl. Specific examples are methoxy, ethoxy, n- and i-propoxy, n-, i-, s- and t-butoxy, Methylami no, ethylamino, dimethylamino, diethylamino, N-ethylanilino, acetoxy, propionyloxy, methylcarbonyl, ethylcarbonyl, meth oxycarbonyl , ethoxycarbonyl, benzyl, 2-phenylethyl and tolyl.
Die genannten Reste können gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen, z. B. Halogen, Alkyl, Hydroxyalkyl, Alk oxy, Aryl, Aryloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Furfuryl, Tetrahydrofurfuryl, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Trial kylammonium, Amido, Hydroxy, Formyl, Carboxy, Mercapto, Cyano, Nitro, Epoxy, SO₃H und PO₄H₂. These radicals can optionally carry one or more substituents, eg. For example, halogen, alkyl, hydroxyalkyl, alk oxy, aryl, aryloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, furfuryl, tetrahydrofurfuryl, amino, alkylamino, dialkylamino, Trial kylammonium, amido, hydroxy, formyl , carboxy, mercapto, cyano, nitro, epoxy, SO₃H and PO₄H₂.
Unter den Halogenen sind Fluor, Chlor und Brom bevorzugt. Among the halogens, fluorine, chlorine and bromine being preferred.
Unter den gegebenenfalls eingesetzten hydrolysierbaren Alumi nium-Verbindungen sind diejenigen besonders bevorzugt, die die allgemeine Formel AlR°₃ aufweisen, in der die Reste R°, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt sind aus Halogen, Alkoxy, Alkoxycarbonyl und Hydroxy. Among the optionally used hydrolyzable Alumi nium compounds, those are particularly preferred which have the general formula AlR ° ₃, in which the radicals R °, which can be identical or different, selected from halogen, alkoxy, alkoxycarbonyl and hydroxy. Hinsichtlich der näheren (bevorzugten) Definitionen dieser Reste kann auf die Ausführungen im Zusammenhang mit den geeigneten hydrolysier baren Silicium-Verbindungen verwiesen werden. With regard to the detailed (preferred) definitions of these radicals can be made to the statements in connection with the suitable hydrolyzable silicon compounds ble. Die soeben ge nannten Gruppen können auch ganz oder teilweise durch Chelat liganden (z. B. Acetylaceton oder Acetessigsäureester, Essig säure) ersetzt sein. The just-ge named groups can also be wholly or partially by chelate ligands (eg. As acetylacetone or acetoacetic acid, vinegar acid) can be replaced.
Besonders bevorzugte Aluminium-Verbindungen sind Aluminium alkoxide und -halogenide. Particularly preferred aluminum compounds are aluminum alkoxides and halides. In diesem Zusammenhang können als konkrete Beispiele genannt werden In this context can be mentioned as concrete examples
Al(OCH₃)₃, Al(OC₂H₅)₃, Al(On-C₃H₇)₃, Al(Oi-C₃H₇)₃, Al(OC₄H₉)₃, Al(Oi-C₄H₉)₃, Al(Os-C₄H₉)₃, AlCl₃, AlCl(OH)₂. Al (OCH₃) ₃, Al (OC₂H₅) ₃, Al (On-C₃H₇) ₃, Al (Oi-C₃H₇) ₃, Al (OC₄H₉) ₃, Al (Oi-C₄H₉) ₃, Al (Os-C₄H₉) ₃, AlCl₃, AlCl (OH) ₂.
Bei Raumtemperatur flüssige Verbindungen, wie z. B. Aluminium sek-butylat und Aluminium-isopropylat, werden besonders be vorzugt. At room temperature liquid compounds such. As aluminum sec-butoxide and aluminum isopropoxide, especially to be preferred.
Geeignete hydrolysierbare Titan- oder Zirkonium-Verbindungen, die gegebenenfalls eingesetzt werden können, sind solche der allgemeinen Formel MX y R z , in der M Ti oder Zr bedeutet, y eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, insbesondere 2 bis 4, z für 0, 1, 2 oder 3 steht, vorzugsweise für 0, 1 oder 2, und X und R wie im Falle der allgemeinen Formel (I) definiert sind. Suitable hydrolysable titanium or zirconium compounds which can optionally be employed are those of the general formula MX y R z in which M means Ti or Zr, y is an integer from 1 to 4, in particular 2 to 4, z is 0, 1, 2 or 3, preferably for 0, 1 or 2, and X and R as in the case of the general formula (I) are defined. Dies gilt auch für die bevorzugten Bedeutungen. This also applies to the preferred meanings. Besonders be vorzugt handelt es sich bei den Verbindungen der Formel (VI) um solche, in denen y gleich 4 ist. Be particularly preferred are the compounds of formula (VI) are those in which y is equal to 4.
Wie im Falle der obigen Al-Verbindungen können auch komple xierte Ti- oder Zr-Verbindungen eingesetzt werden. As in the case of the above Al compounds and fully fitted bathrooms xed Ti or Zr compounds can also be used. Zusätzli che bevorzugte Komplexbildner sind hier Acrylsäure und Meth acrylsäure, wobei erfindungsgemäße Silane, die Acryl- bzw. Methacryl-Gruppen aufweisen, ebenfalls zur Komplexierung ver wendet werden können. Addi tional preferred complexing agents are here acrylic acid and methacrylic acid, with silanes of the present invention, the acrylic or methacrylic groups have also to complex ver can be used. In diesem Fall besteht der große Vor teil der erfindungsgemäßen Silane darin, daß zur Komplexie rung von Ti- und/oder Zr-Verbindungen keine zusätzlichen Kom plexierungsmittel eingesetzt werden müssen. In this case, the large part of the silanes Before the invention is that the complexation tion of Ti and / or Zr compounds no additional Kom must be used plexierungsmittel.
Konkrete Beispiele für einsetzbare Zr- und Ti-Verbindungen sind die folgenden: Specific examples of Zr and Ti compounds which can be used are the following:
TiCl₄, Ti(OC₂H₅)₄, Ti(OC₃H₇)₄, Ti(Oi-C₃H₇)₄, Ti(OC₄H₉)₄, Ti(2- ethylhexoxy)₄, ZrCl₄, Zr(OC₂H₅)₄, Zr(OC₃H₇)₄, Zr(Oi-C₃H₇)₄, Zr(OC₄H₉)₄, Zr(2-ethylhexoxy)₄, ZrOCl₂. TiCl₄, Ti (OC₂H₅) ₄, Ti (OC₃H₇) ₄, Ti (Oi-C₃H₇) ₄, Ti (OC₄H₉) ₄, Ti (2 ethylhexoxy) ₄, ZrCl₄, Zr (OC₂H₅) ₄, Zr (OC₃H₇) ₄, Zr (Oi-C₃H₇) ₄, Zr (OC₄H₉) ₄, Zr (2-ethylhexoxy) ₄, ZrOCl₂.
Weitere hydrolysierbare Verbindungen, die zur Herstellung der Polyheterokondensate eingesetzt werden können, sind z. B. Bor trihalogenide und Borsäureester, wie z. B. BCl₃, B(OCH₃)₃ und B(OC₂H₅)₃, Zinntetrahalogenide und Zinntetraalkoxide, wie z. B. SnCl₄ und Sn(OCH₃)₄, und Vanadyl-Verbindungen, wie z. B. VOCl₃ und VO(OCH₃)₃. Other hydrolysable compounds which can be used to prepare the Polyheterokondensate, z. B. are boron trihalides and boric acid esters, such. As BCl₃, B (OCH₃) ₃ and B (OC₂H₅) ₃, tin tetrahalides and tin tetraalkoxides, such. B . SnCl₄ and Sn (OCH₃) ₄, and vanadyl compounds, such as, for example, VOCl₃ and VO (OCH₃) ₃.
Wie bereits erwähnt, kann die Herstellung der Po ly(hetero)kondensate in auf diesem Gebiet üblicher Art und Weise erfolgen. As already mentioned, the preparation of the Po ly can (hetero) condensates in done in this field the conventional manner. Werden praktisch ausschließlich Silicium-Ver bindungen eingesetzt, kann die hydrolytische Kondensation in den meisten Fällen dadurch erfolgen, daß man den zu hydroly sierenden Silicium-Verbindungen, die entweder als solche oder gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel vorliegen, das er forderliche Wasser bei Raumtemperatur oder unter leichter Kühlung direkt zugibt (vorzugsweise unter Rühren und in Anwe senheit eines Hydrolyse- und Kondensationskatalysators) und die resultierende Mischung daraufhin einige Zeit (ein bis mehrere Stunden) rührt. Be used virtually exclusively silicon Ver bonds, hydrolytic condensation in most cases can be effected in that the to hydrolytic-organizing silicon compounds which are either present as such or dissolved in a suitable solvent, which he quired water at room temperature or under slight cooling directly added (preferably with stirring and applicatio ence of a hydrolysis and condensation catalyst) and the resulting mixture for a certain time (one to several hours) with stirring.
Bei Anwesenheit reaktiver Verbindungen von Al, Ti oder Zr empfiehlt sich in der Regel eine stufenweise Zugabe des Was sers. In the presence of reactive compounds of Al, Ti or Zr stepwise addition of sers What is recommended in general. Unabhängig von der Reaktivität der anwesenden Verbin dungen erfolgt die Hydrolyse in der Regel bei Temperaturen zwischen -20 und 130°C, vorzugsweise zwischen 0 und 30°C bzw. dem Siedepunkt des gegebenenfalls eingesetzten Lösungs mittels. Regardless of the reactivity of the connec tions present, the hydrolysis is usually done at temperatures between -20 and 130 ° C., preferably between 0 and 30 ° C and the boiling point of the solvent used optionally by. Wie bereits angedeutet, hängt die beste Art und Weise der Zugabe von Wasser vor allem von der Reaktivität der eingesetzten Ausgangsverbindungen ab. As already indicated, the best way of adding water depends primarily on the reactivity of the starting compounds. So kann man z. B. die ge lösten Ausgangsverbindungen langsam zu einem Überschuß an Wasser tropfen oder man gibt Wasser in einer Portion oder portionsweise den gegebenenfalls gelösten Ausgangsverbindun gen zu. So you can slowly dripping ge triggered output connections to an excess of water or water is added in one portion or in portions to the optionally dissolved a starting compound to such conditions. B.. Es kann auch nützlich sein, das Wasser nicht als sol ches zuzugeben, sondern mit Hilfe von wasserhaltigen organi schen oder anorganischen Systemen in das Reaktionssystem ein zutragen. It may also be useful not to add the water as sol Ches, but with the help of water-containing organic or inorganic systems in the reaction system, a carry. Als besonders geeignet hat sich in vielen Fällen die Eintragung der Wassermenge in das Reaktionsgemisch mit Hilfe von feuchtigkeitsbeladenen Adsorbentien, z. B. von Mole kularsieben, und von wasserhaltigen, organischen Lösungsmit teln, z. B. von 80%igem Ethanol, erwiesen. Particularly suitable to register the amount of water in the reaction mixture using moisture-laden adsorbents, eg. As of Mole, has in many cases sieves, and stuffs of water-containing organic complementary and such. As of 80% ethanol, proven. Die Wasserzugabe kann aber auch über eine chemische Reaktion erfolgen, bei der Wasser im Laufe der Reaktion freigesetzt wird. However, the water addition may also be carried out via a chemical reaction, in which water is released during the reaction. Beispiele hierfür sind Veresterungen. Examples include esterification.
Wenn ein Lösungsmittel verwendet wird, kommen neben den nie deren aliphatischen Alkoholen (z. B. Ethanol oder i-Propanol) auch Ketone, vorzugsweise niedere Dialkylketone, wie Aceton oder Methylisobutylketon, Ether, vorzugsweise niedere Dial kylether wie Diethylether oder Dibutylether, THF, Amide, Ester, insbesondere Essigsäureethylester, Dimethylformamid, Amine, insbesondere Triethylamin, und deren Gemische in Frage. When a solvent is used, in addition to the never come whose aliphatic alcohols (eg., Ethanol or i-propanol), ketones, preferably lower dialkyl ketones, such as acetone or methyl isobutyl ketone, ethers, preferably lower alkyl ethers such as diethyl ether or dibutyl ether Dial, THF, amides , esters, in particular ethyl acetate, dimethylformamide, amines, in particular triethylamine, and mixtures thereof.
Werden Spiro-Silane zur Herstellung der Po ly(hetero)kondensate eingesetzt, so wird die Hydrolyse bevor zugt in einem bzgl. der Spiro-Silane basischen Milieu durch geführt. Become spirosilanes for preparing the Po ly (hetero) condensates are used, the hydrolysis is given to before in a respect. Spirosilanes the basic medium performed. Dies wird entweder durch ein basisches Lösungsmit tel, wie z. B. durch Triethylamin, erzeugt, oder durch Zugabe von basischen Hydrolyse- und Kondensationskatalysatoren, wie z. B. von NH₃, NaOH, KOH oder Methylimidazol. This is generated either by a basic tel complementary and such. As by triethylamine, or. By the addition of basic hydrolysis and condensation catalysts, such as. For example, of NH₃, NaOH, KOH or methylimidazole
Die Ausgangsverbindungen müssen nicht notwendigerweise be reits alle zu Beginn der Hydrolyse (Polykondensation) vorhan den sein, sondern in bestimmten Fällen kann es sich sogar als vorteilhaft erweisen, wenn nur ein Teil dieser Verbindungen zunächst mit Wasser in Kontakt gebracht wird und später die restlichen Verbindungen zugegeben werden. The starting compounds need not necessarily be already all at the beginning of the hydrolysis (polycondensation) be IN ANY to, but in certain cases it may even prove to be advantageous if only some of these compounds is first brought into contact with water and then added the remaining compounds be.
Um insbesondere bei Verwendung von von Silicium-Verbindungen verschiedenen hydrolysierbaren Verbindungen Ausfällungen wäh rend der Hydrolyse und der Polykondensation so weit wie mög lich zu vermeiden, kann die Wasserzugabe in mehreren Stufen, z. B. in drei Stufen, durchgeführt werden. In order to avoid currency rend especially when using other than silicon compounds hydrolyzable compounds precipitate hydrolysis and polycondensation as far as possible, please include the addition of water in several stages, eg. As may be into three stages performed. Dabei kann in der ersten Stufe z. B. ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der zur Hydrolyse benötigten Wassermenge zugegeben werden. It can be one-tenth to one-twentieth of the water required for hydrolysis amount added in the first stage z. B.. Nach kur zem Rühren kann die Zugabe von einem Fünftel bis zu einem Zehntel der erforderlichen Wassermenge erfolgen und nach wei terem kurzen Rühren kann schließlich der Rest zugegeben wer den. After stirring for health zem the addition can be made from one fifth to one tenth of the required amount of water and white terem after brief stirring, the remainder can finally added the who.
Die Kondensationszeit richtet sich nach den jeweiligen Aus gangskomponenten und deren Mengenanteilen, dem gegebenfalls verwendeten Katalysator, der Reaktionstemperatur, etc. Im allgemeinen erfolgt die Polykondensation bei Normaldruck, sie kann jedoch auch bei erhöhtem oder bei verringertem Druck durchgeführt werden. The condensation time is governed by their respective off starting components and their proportions, the catalyst used, the reaction temperature, etc. In general, the polycondensation is carried out at atmospheric pressure, but it can also be carried out at elevated or reduced pressure.
Das so erhaltene Poly(hetero)kondensat kann entweder als sol ches oder nach teilweiser oder nahezu vollständiger Entfer nung des verwendeten Lösungsmittels weiterverarbeitet werden. The resulting poly (hetero) condensate can be processed either as sol Che or after partial or nearly complete Entfer tion of the solvent used. In einigen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, in dem nach der Polykondensation erhaltenen Produkt das über schüssige Wasser und das gebildete und gegebenenfalls zusätz lich eingesetzte Lösungsmittel durch ein anderes Lösungsmit tel zu ersetzen, um das Poly(hetero)kondensat zu stabilisie ren. Zu diesem Zweck kann die Reaktionsmischung z. B. im Vaku um bei leicht erhöhter Temperatur so weit eingedickt werden, daß sie noch problemlos mit einem anderen Lösungsmittel auf genommen werden kann. In some cases it may prove advantageous in the product obtained by the polycondensation to replace the over schüssige water and the formed and optionally additional Lich solvent employed tel by another complementary and to the poly (hetero) condensate to stabilization ren. For this purpose, the reaction mixture z. B. in order Vaku at a slightly elevated temperature so far concentrated that it can not easily be taken with another solvent.
Sollen diese Poly(hetero)kondensate als Lacke für die Be schichtung (z. B. von Kunststoffen wie etwa PVC, PC, PMMA, PE oder PS, von Glas, Papier, Holz, Keramik, Metall) einge setzt werden, so können diesen spätestens vor der Verwendung gegebenenfalls noch übliche Lackadditive zugegeben werden, wie z. B. Färbemittel (Pigmente oder Farbstoffe), Füllstoffe, Oxidationsinhibitoren, Flammschutzmittel, Verlaufsmittel, UV- Absorbe oder Stabilisatoren. If these poly (hetero) condensates as coatings for cargo coating (z. B. plastics such as PVC, PC, PMMA, PE or PS, glass, paper, wood, ceramic, metal) is set, so this can at the latest before use, where appropriate, customary coatings additives are added, such as. for example, colorants (pigments or dyes), fillers, antioxidants, flame retardants, flow control agents, UV stabilizers or absorbe. Auch Zusätze zur Erhöhung der Leitfähigkeit (z. B. Graphit-Pulver, Silber-Pul ver) verdienen in diesem Zusammenhang Erwähnung. Additions to increase the conductivity (z. B. graphite powder, silver-Pul ver) deserve mention in this context. Im Falle der Verwendung als Formmasse kommt insbesondere die Zu gabe von anorganischen und/oder organischen Füllstoffen in Frage, wie z. B. organische und anorganische Partikel, (Glas-) Fasern oder Mineralien. In the case of use as a molding material in particular is to administration of inorganic and / or organic fillers, such as, for. Example, organic and inorganic particles (glass) fibers or minerals.
Die endgültige Härtung der Poly(hetero)kondensate erfolgt nach Zugabe geeigneter Initiatoren thermisch, redox-indu ziert, kovalent-nucleophil oder photochemisch, wobei auch mehrere Härtungsmechanismen parallel und/oder nacheinander ablaufen können. The final curing of the poly (hetero) condensates is effected thermally after adding suitable initiators, redox-indu ed, covalently-nucleophilic or photochemically, whereas several curing mechanisms can parallel and / or carried out in sequence. Dabei werden im Zuge der Polymerisation die C=C-Doppelbindungen verknüpft und es wird das organische Netzwerk aufgebaut. The C = C double bonds linked in the course of polymerization and the organic network is constructed. Aufgrund der relativ hohen Molekularge wichte der erfindungsgemäßen Silane erfahren diese bei der Härtung nur eine geringe Volumenschrumpfung. Due to the relatively high Molekularge weights of the inventive silanes experienced this during curing only a small volume shrinkage.
Es ist auch möglich, dem Poly(hetero)kondensat vor der end gültigen Härtung, also vor der Polymerisation weitere ionisch und/oder radikalisch polymerisierbare Komponenten zuzusetzen. It is also possible for the poly (hetero) condensate before the end valid curing, before the polymerization, to add further ionically and / or radically polymerizable components. Radikalisch polymerisierbare Verbindungen, die zugesetzt wer den können, sind z. B. solche mit C=C-Doppelbindungen, wie et wa Acrylate oder Methacrylate, wobei die Polymerisation über die C=C-Doppelbindungen verläuft. Radical-polymerizable compounds which can be added to the who, for. Example, those having C = C double bonds, such et wa acrylates or methacrylates, the polymerisation via the C = C double bonds proceeds. Ionisch polymerisierbare Verbindungen, die zugesetzt werden können, enthalten z. B. Ringsysteme, die kationisch, ringöffnend polymerisierbar sind, wie etwa Spiroorthoester, Spiroorthocarbonate, bicycli sche Spiroorthoester, Mono- oder Oligoepoxide oder Spirosila ne der allgemeinen Formel VIII. Es können aber auch Verbin dungen zugesetzt werden, die sowohl kationisch als auch radi kalisch polymerisierbar sind, wie z. B. Methacryloyl-Spiroor thoester. Ionically polymerisable compounds which can be added contain, for. Example, ring systems which are cationic, ring-opening polymerizable, such as spiroorthoesters, spiroorthocarbonates, bicycli cal spiroorthoesters, mono- or oligoepoxides or Spirosila ne of the general formula VIII. It is also possible connec tions are added which are both cationic polymerizable radi cally real such. as methacryloyl Spiroor thoester. Diese sind radikalisch über die C=C-Doppelbindung und kationisch unter Ringöffnung polymerisierbar. These are free radical on the C = C double bond and cationically with ring opening. Diese Sy steme sind z. B. im Journal f. prakt. Chemie, Band 330, Heft 2, 1988, S. 316-318, oder im Journal of Polymer Science: Part C: Polymer Letters, Vol. 26, S. 517-520 (1988) beschrieben. This Lock systems are, for example in the Journal f prakt Chemistry, Volume 330, Issue 2, 1988, pp 316-318, or in the Journal of Polymer Science:... Part C: Polymer Letters, vol 26, p 517. -520 (1988).
Erfolgt die Härtung des Poly(hetero)kondensates photoche misch, so werden diesem Photoinitiatoren zugesetzt, bei ther mischer Härtung thermische Initiatoren und bei redox-indu zierter Härtung Starter-Aktivator-Systeme. If the curing of the poly (hetero) condensate photochemically mixed, so this photoinitiators are added at undergo thermal curing thermal initiators and redox-indu ed curing starter-activator systems.
Der Initiator kann in üblichen Mengen zugegeben werden. The initiator may be added in conventional amounts. So kann z. B. einer Mischung, die 30 bis 50 Gew.-% Feststoff (Polykondensat) enthält, Initiatoren in einer Menge von z. B. 0.5 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Mischung zugesetzt, werden. Thus, for. Example, a mixture containing 30 to 50 wt .-% solids (polycondensate), initiators in an amount of z. B. 0.5 to 5 wt .-%, in particular from 1 to 3 wt .-%, added based on the mixture will.
Werden zur Herstellung der Poly(hetero)kondensate neben den erfindungsgemäßen Silanen weitere Komponenten eingesetzt, die reaktive Doppelbindungen enthalten, wie z. B. Silane gemäß der allgemeinen Formel (VII), so kann über diese Doppelbindungen ebenfalls eine Polymerisation ablaufen, die thermisch und/ oder photochemisch und/oder kovalent-nucleophil und/oder re dox initiiert sein kann. For the preparation of poly (hetero) condensates in addition to the silanes of the present invention used more components containing reactive double bonds, such. As silanes of the general formula (VII), it can over these double bonds also a polymerization run, the thermally and / can be initiated or photochemically and / or covalent-nucleophilic and / or re dox.
Als Photoinitiatoren können z. B. die im Handel erhältlichen eingesetzt werden. Suitable photoinitiators such. As may be the used commercially available. Beispiel hierfür sind Irgacure 184 (1-Hy droxycyclohexylphenylketon), Irgacure 500 (1-Hydroxycyclohe xylphenylketon/Benzophenon), und andere von Ciba-Geigy er hältliche Photoinitiatoren vom Irgacure-Typ; Examples are Irgacure 184 (1-Hy droxycyclohexylphenylketon), Irgacure 500 (1-Hydroxycyclohe xylphenylketon / benzophenone), and others from Ciba-Geigy he hältliche photoinitiators of the Irgacure type; Darocure 1173, 1116, 1398, 1174 und 1020 (erhältlich von der Firma Merck), Benzophenon, 2-Chlorthioxanthon, 2-Methylthioxanthon, 2-Iso propylthioxanthon, Benzoin oder 4.4′-Dimethoxybenzoin. Darocure 1173, 1116, 1398, 1174 and 1020 (available from Merck), benzophenone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-iso propylthioxanthon, benzoin or 4,4'-dimethoxybenzoin. Er folgt die Härtung mit sichtbaren Licht, wie z. B. im Dentalbe reich, so kann als Initiator z. B. Campherchionon eingesetzt werden. He follows the curing with visible light such. As in Dentalbe rich, so can such as the initiator. B. Campherchionon be used.
Als thermische Initiatoren kommen insbesondere organische Peroxide in Form von Diacylperoxiden, Peroxydicarbonaten, Al kylperestern, Dialkylperoxiden, Perketalen, Ketonperoxiden und Alkylhydroperoxiden in Frage. As thermal initiators particular organic peroxides in the form of diacyl peroxides, peroxydicarbonates, Al come kylperestern, dialkyl, perketals, ketone peroxides and alkyl hydroperoxides. Konkrete und bevorzugte Beispiele für thermische Initiatoren sind Dibenzoylperoxid, t-Butylperbenzoat und Azobisisobutyronitril. Specific and preferred examples of thermal initiators are dibenzoyl peroxide, t-butyl perbenzoate and azobisisobutyronitrile.
Als Starter/Aktivator-Systeme können hierfür übliche einge setzt werden, wie z. B. aromatische Amine (z. B. N,N-Bis-(2-hy droxy-ethyl)-p-toluidin) als Aktivatoren oder als Starter z. B. Dibenzoylperoxid, wobei über deren Konzentration bzw. de ren Konzentrationsverhältnis die Härtungszeit entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden kann. As initiator / activator systems may be incorporated for this purpose conventional uses, such. As aromatic amines (eg. N, N-bis- (2-hy droxy-ethyl) -p-toluidine) as activators or as a starter z . as dibenzoyl peroxide, with more than their concentration or de ren concentration ratio, the curing time can be adjusted according to the specific application. Wei tere Amine sind z. B. der DE 43 10 733 zu entnehmen. Wei tere amines are,. As found in DE 43 10 733.
Bei kovalent-nucleophiler Härtung werden als Initiatoren z. B. Verbindungen mit mindestens einer Amino-Gruppe zugesetzt. In covalent-nucleophilic curing initiators such as., Compounds having at least one amino group can be added. Geeignete Amine sind z. B. der DE 44 05 261 zu entnehmen. Suitable amines are,. B. DE 44 05 261 can be seen.
Ein mit einem Initiator versehener Lack (Poly(hetero)konden sat) auf der Basis der erfindungsgemäßen Silane kann dann für Beschichtungen von Substraten eingesetzt werden. A paint with an initiator versehener (poly (hetero) condensate sat) on the basis of the silanes according to the invention can then be used for coating substrates. Für diese Beschichtung können übliche Beschichtungsverfahren angewendet werden, z. B. Tauchen, Fluten, Gießen, Schleudern, Walzen, Spritzen, Aufstreichen, elektrostatisches Spritzen und Elek trotauchlackierung. For this coating conventional coating methods can be applied, for. Example, dipping, flooding, casting, spinning, rolling, spraying, brushing, electrostatic spraying and Elek trotauchlackierung. Erwähnt werden soll hier noch, daß der Lack dicht notwendigerweise lösungsmittelhaltig sein muß. Should be mentioned here that the paint must necessarily be solvent-resistant.
Insbesondere bei Verwendung von Ausgangssubstanzen (Silanen) mit zwei Alkoxy-Gruppen am Si-Atom kann auch ohne Zusatz von Lösungsmitteln gearbeitet werden. Especially when using starting substances (silanes) with two alkoxy groups on the Si atom can also be carried out without addition of solvents.
Vor der Härtung läßt man vorzugsweise den aufgetragenen Lack abtrocknen. Prior to curing can be preferably applied paint to dry. Danach kann er, abhängig von der Art das Initia tors, redox-induziert, thermisch oder photochemisch in an sich bekannter Weise gehärtet werden. He then, depending upon the type the Initia sector, redox-induced thermally or photochemically cured in a conventional manner. Selbstverständlich sind auch Kombinationen von Aushärtungsmethoden möglich. Of course, combinations of curing methods are also possible.
Erfolgt die Härtung des aufgetragenen Lackes durch Bestrahlen kann es sich von Vorteil erweisen, nach der Strahlungshärtung eine thermische Härtung durchzuführen, insbesondere um noch vorhandenes Lösungsmittel zu entfernen oder um noch weitere reaktive Gruppen in die Härtung miteinzubeziehen. If the curing of the applied coating by irradiating it may be advantageous to perform after radiation thermal curing, in particular to remove solvent still present or to involve further reactive groups in the curing.
Obwohl in den Poly(hetero)kondensaten auf der Basis der er findungsgemäßen Silane bereits polymerisierbare Gruppen vor handen sind, kann es sich in bestimmten Fällen als vorteil haft erweisen, diesen Kondensaten vor oder bei ihrer Weiter verarbeitung (Härtung) noch weitere Verbindungen (vorzugswei se rein organischer Natur) mit z. B. ungesättigten Gruppen zuzugeben. Although in the poly (hetero) condensates on the basis of he inventive silanes are already polymerizable groups is available who may in certain cases as favorable turn, these condensates before or during their further processing (curing), other compounds (vorzugswei se admit a purely organic nature) with z. B. unsaturated groups. Bevorzugte Beispiele für derartige Verbindungen sind Acrylsäure und Methacrylsäure sowie davon abgeleitete Verbindungen, insbesondere Ester von vorzugsweise einwertigen Alkoholen (z. B. C 1-4 -Alkanolen), (Meth)Acrylnitril, Styrol und Mischungen derselben. Preferred examples of such compounds are acrylic acid and methacrylic acid and their derivatives, in particular esters of preferably monohydric alcohols (eg. As C 1-4 alkanols), (meth) acrylonitrile, styrene and mixtures thereof. Im Fall der Verwendung der Po ly(hetero)kondensate zur Herstellung von Beschichtungslacken können derartige Verbindungen gleichzeitig als Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel wirken. In the case of using the Po ly (hetero) condensates for producing coating lacquers such compounds may also act as solvents or diluents.
Die Herstellung von Formkörpern bzw. Formmassen aus Po ly(hetero)kondensaten auf der Basis der erfindungsgemäßen Si lane kann mit jeder auf diesem Gebiet gebräuchlichen Methode erfolgen, z. B. durch Pressen, Spritzguß, Formgießen oder Extrusi on. The production of moldings or shaped masses from Po ly (hetero) condensates based on the invention can be carried out with any Si lane conventional method in this field, for. Example, by pressing, injection molding, casting or Extrusi on. Auch zur Herstellung von Kompositmaterialien (z. B. mit Glasfaserverstärkung) sind die Poly(hetero)kondensate auf der Basis der erfindungsgemäßen Silane geeignet. Also for the production of composite materials (for. Example, with glass fiber reinforcement) the poly (hetero) condensates suitable on the basis of the silanes according to the invention.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit finden die erfindungsgemä ßen Silane bei der Herstellung von hydrolytisch kondensierba ren Polymerisaten. Another application of the inventive find Shen silanes in the production of hydrolytic kondensierba ren polymers. Dazu werden die erfindungsgemäßen Silane alleine oder zusammen mit anderen radikalisch und/oder ionisch polymerisierbaren Komponenten polymerisiert, wobei die endgültige Härtung dann durch hydrolytische Kondensation über die hydrolysierbaren Gruppen der erfindungsgemäßen Sila ne und eventuell weiterer, hydrolysierbarer Komponenten er folgt. To silanes of the invention are polymerized alone or together with other free-radically and / or ionically polymerizable components, wherein the final cure then by hydrolytic condensation on the hydrolyzable groups of the invention sila ne and possibly other hydrolyzable components it follows. In diesem Fall wird zuerst durch Polymerisation das organische Netzwerk aufgebaut und dann durch hydrolytische Kondensation das anorganische. In this case, the organic network is constructed first by polymerization, and then the inorganic by hydrolytic condensation.
Die Herstellung der Polymerisate erfolgt durch radikalische und/oder ionische Polymerisation einer oder mehrerer C=C-Dop pelbindungen-haltiger Verbindungen und gegebenenfalls ande rer, radikalisch und/oder ionisch polymerisierbarer Verbin dungen redox-induziert und/oder kovalent-nucleophil und/oder durch Einwirkung von Wärme und/oder von elektromagnetischer Strahlung, gegebenenfalls in Anwesenheit eines oder mehrerer Initiatoren und/oder eines Lösungsmittels, und ist dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 100 Molprozent, auf der Basis mono merer Verbindungen, der C=C-Doppelbindungen-haltiger Verbin dungen aus den erfindungsgemäßen Silanen der allgemeinen For mel (I) ausgewählt werden. The polymers are prepared by free-radical and / or ionic polymerization of one or more C = C-Dop bonds-containing compounds and optionally walls rer, radical and / or ionic polymerizable connec tions redox-induced and / or covalent-nucleophilic and / or by action of heat and / or electromagnetic radiation, optionally in the presence of one or more initiators and / or a solvent, and is characterized in that 5 to 100 mole percent, on the basis of mono meric compounds, of the C = C double bonds-containing connec tions from the novel silanes of the general formula For (I) can be selected.
Es ist aber auch möglich, den erfindungsgemäßen Silanen vor der Polymerisation weitere ionisch und/oder radikalisch poly merisierbare Komponenten zuzusetzen. But it is also possible for the silanes of the present invention prior to polymerization to add further ionically and / or radically poly merisierbare components. Radikalisch polymeri sierbare Verbindungen, die zugesetzt werden können, sind z. B. solche mit C=C-Doppelbindungen, wie etwa Acrylate oder Meth acrylate, wobei die Polymerisation über die C=C-Doppelbindun gen erfolgt. Free-radically polymerized sierbare compounds which may be added, for. Example, those having C = C double bonds, such as acrylates or meth acrylates, wherein the polymerisation via the C = C-Doppelbindun gene takes place. Ionisch polymerisierbare Verbindungen, die zuge setzt werden können, enthalten z. B. Ringsysteme, die katio nisch, ringöffnend polymerisierbar sind, wie etwa Spiroortho ester, Spiroorthocarbonate, bicyclische Spiroorthoester, Mo no- oder Oligoepoxide oder Spiro-Silane der allgemeinen For mel VIII. Es können aber auch Verbindungen zugesetzt werden, die sowohl kationisch als auch radikalisch polymerisierbar sind, wie z. B. Methacryloyl-Spiroorthoester. Ionic polymerizable compounds added can be set containing z. B. ring systems that are katio cally, ring-opening polymerizable, such as spiro ortho ester, spiro bicyclic spiro orthoester, Mo no- or oligoepoxides or spiro-silanes of the general For mel VIII. but it can also be added to compounds which are both cationically and free-radically polymerizable, such as. for example, methacryloyl spiro-orthoesters. Diese sind radi kalisch über die C=C-Doppelbindung und kationisch unter Ring öffnung polymerisierbar. These are radi cally real about the C = C double bond and cationically with ring opening. Diese Systeme sind z. B. im Journal f. prakt. Chemie, Band 330, Heft 2, 1988, S. 316-318, oder im Journal of Polymer Science: Part C: Polymer Letters, Vol. 26, S. 517-520 (1988) beschrieben. These systems are, for example, in the Journal f prakt Chemie, Volume 330, Issue 2, 1988, pp 316-318 or in the Journal of Polymer Science:... Part C: Polymer Letters, Vol 26, pp 517-. 520 (1988) described.
Ferner können den erfindungsgemäßen Silanen vor der Polymeri sation weitere hydrolysierbare und polymerisierbare Verbin dungen des Siliciums zugesetzt werden, gegebenenfalls in vor kondensierter Form, die dann mit einpolymerisiert werden. Further, the silanes according to the invention before the Polymeri zation, other hydrolyzable and polymerizable connec tions of the silicon may be added, optionally in the prior condensed form, which are then copolymerized with. Solche Silicium-Verbindungen leiten sich z. B. von Epoxid-hal tigen Silanen ab, sind deshalb kationisch polymerisierbar und werden ua für die Herstellung der Spiro-Silane gemäß der DE 41 25 201 C1 eingesetzt. Such silicon compounds are derived for. Example of epoxy silanes from hal term, therefore cationically and are also used in the manufacture of spirosilanes according to DE 41 25 201 C1. Diese Systeme sind in der DE 41 25 201 C1 beschrieben. These systems are described in DE 41 25 201 C1.
Es können aber auch Silicium-Verbindungen eingesetzt werden, die sich z. B. von solchen der allgemeinen Formel (VII) ablei ten und radikalisch polymerisierbar sind. It is also possible silicon compounds are used, which are, for. Example of those of the general formula (VII) ablei th and are radically polymerizable. Diese Systeme sind bei der Herstellung der Poly(hetero)kondensate bereits näher beschrieben worden. These systems have been described in detail in the preparation of poly (hetero) condensates.
Die Polymerisation erfolgt kovalent-nucleophil und/oder re dox-induziert und/oder thermisch und/oder photochemisch nach Zugabe geeigneter Initiatoren. The polymerization takes place covalently-nucleophilic and / or re-dox induced and / or thermally and / or photochemically following the addition of suitable initiators. Dabei werden z. B. im Zuge einer radikalischen Polymerisation C=C-Doppelbindungen ver knüpft und gegebenenfalls im Zuge einer kationischen Polyme risation Ringe von Spiro-Gruppen und gegebenenfalls weitere radikalisch polymerisierbare Ringe geöffnet. In this case, z. B. be as part of a radical polymerization C = C double bonds and optionally linked ver the course of a cationic polyme ization open rings of the spiro groups and optionally other radically polymerizable rings. Dadurch wird das organische Netzwerk aufgebaut. Thereby, the organic network is constructed. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß sich im Laufe dieser Polymerisation das Volumen der Reaktionsmasse nicht oder nur geringfügig ändert. Surprisingly, it was found that no or only insignificant changes in the course of this polymerization, the volume of the reaction mass. Verantwortlich dafür ist das relativ hohe Molekulargewicht der erfindungsgemäßen Silane. This is due to the relatively high molecular weight of the inventive silanes.
Erfolgt die Polymerisation photochemisch, so werden der Reak tionsmasse Photoinitiatoren zugesetzt, erfolgt die Polymeri sation thermisch, so werden thermische Initiatoren zugesetzt und bei redox-induzierter Polymerisation Starter/-Aktivator- Systeme. When the polymerization is photochemically, the reac tion mass photoinitiators are added Polymeri organization effected thermally, so thermal initiators are added, and in redox-induced polymerization initiator / -Aktivator- systems.
Wurden den erfindungsgemäßen Silanen Komponenten mit Spiro- Gruppen zugesetzt, so kann über diese ebenfalls eine Polyme risation ablaufen, die thermisch oder photochemisch initiier bar ist. The silanes were added components according to the invention with spiro groups, so can run a polyme ization of these also, which is thermally or photochemically initiier bar. Als Photoinitiatoren hierfür können z. B. die im Han del erhältlichen eingesetzt werden. As photoinitiators for doing so. B. can be used to run commercially available.
Der Initiator kann in üblichen Mengen zugegeben werden. The initiator may be added in conventional amounts. So kann z. B. einer Mischung, die 30 bis 50 Gew.-% Feststoff (Polykondensat) enthält, Initiator in einer Menge von z. B. 0.5 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Mischung zugesetzt, werden. Thus, for. Example, a mixture containing 30 to 50 wt .-% solids (polycondensate) initiator in an amount of, for. Example, 0.5 to 5 wt .-%, in particular from 1 to 3 wt .-%, added based on the mixture will.
Das auf diese Weise erhaltene Polymerisat kann man nun zum Aufbau des anorganischen Netzwerkes, gegebenenfalls in Anwe senheit weiterer, hydrolytisch kondensierbarer Verbindungen des Siliciums und gegebenenfalls anderer Elemente aus der Gruppe B, Al, P, Sn, Pb, der Übergangsmetalle, der Lanthani den und der Actiniden, und/oder von den oben genannten Ver bindungen abgeleiteten Vorkondensaten, durch Einwirkung von Wasser oder Feuchtigkeit, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Katalysators und/oder eines Lösungsmittels, hydrolytisch kon densieren. The polymer obtained in this way can now for the construction of the inorganic network, where appropriate, and in applicatio ence further, hydrolytically condensable compounds of silicon and optionally other elements from the group B, Al, P, Sn, Pb, the transition metals, the Lanthani the actinides, and / or of the United aforementioned compounds derived Precondensates, by the action of water or moisture, optionally in the presence of a catalyst and / or a solvent condense hydrolytically kon. Die Polymerisate enthalten hydrolysierbare Gruppen X, z. B. Alkoxy-Gruppen, so daß damit ein anorganisches Netz werk (Si-O-Si-Einheiten) aufgebaut werden kann. The polymers contain hydrolyzable groups X, z. B. alkoxy groups, so that an inorganic network factory (Si-O-Si units) can be established.
Unter den gegebenenfalls eingesetzten hydrolysierbaren Ver bindungen des Siliciums sind solche der allgemeinen Formel (VI), gegebenenfalls in vorkondensierter Form, bevorzugt. Among the compounds optionally used Ver hydrolyzable of silicon are those of the general formula (VI), optionally in precondensed form, are preferred. Diese Systeme wurden bereits bei der Herstellung der Po ly(hetero)kondensate ausführlich beschrieben und mit konkre ten Beispielen belegt. These systems were already in the production of Po ly (hetero) condensates described and assigned konkre ten examples.
Unter den gegebenenfalls eingesetzten hydrolysierbaren Alumi nium-Verbindungen sind diejenigen besonders bevorzugt, die die allgemeine Formel AlR°₃ aufweisen, und geeignete hydroly sierbare Titan- oder Zirkonium-Verbindungen, die gegebenen falls eingesetzt werden können, sind solche der allgemeinen Formel MX y R z . Among the optionally used hydrolyzable Alumi nium compounds, those are particularly preferred which have the general formula AIR ° ₃, and appropriate hydrolytic sierbare titanium or zirconium compounds which can be used where appropriate, have the general formula MX y R z , Auch diese Systeme wurden bereits bei der Her stellung der Poly(hetero)kondensate ausführlich abgehandelt. These systems were already in the manufacture of poly (hetero) condensates setting discussed in detail.
Weitere hydrolysierbare Verbindungen, die dem Polymerisat zu gesetzt werden können, sind z. B. Bortrihalogenide und Borsäu reester, wie z. B. BCl₃, B(OCH₃)₃ und B(OC₂H₅)₃, Zinntetrahalo genide und Zinntetraalkoxide, wie z. B. SnCl₄ und Sn(OCH₃)₄, und Vanadyl-Verbindungen, wie z. B. VOCl₃ und VO(OCH₃)₃. Other hydrolysable compounds which can be set to the polymer are, for. Example, boron trihalides and Borsäu esters, such. As BCl₃, B (OCH₃) ₃ and B (OC₂H₅) ₃, Zinntetrahalo halides and tin tetraalkoxides, such. B . SnCl₄ and Sn (OCH₃) ₄, and vanadyl compounds, such as, for example, VOCl₃ and VO (OCH₃) ₃.
Auch hier kann, wie bereits erwähnt, die hydrolytische Kon densation in auf diesem Gebiet üblicher Art und Weise erfol gen. Die hydrolytische Kondensation kann in den meisten Fäl len dadurch erfolgen, daß man dem zu hydrolysierenden Polyme risat, das entweder als solches oder gelöst in einem geeigne ten Lösungsmittel vorliegt, das erforderliche Wasser bei Raumtemperatur oder unter leichter Kühlung direkt zugibt, vorzugsweise unter Rühren und in Anwesenheit eines Hydrolyse- und Kondensationskatalysators. Here too, as already mentioned, the hydrolytic condensation Kon suc gene in this field in the customary manner. The hydrolytic condensation can in most FAEL len be effected in that the risat polyme to be hydrolyzed, which either as such or dissolved in an appro priate solvent is present, adding the required water directly at room temperature or with slight cooling, preferably with stirring and in the presence of a hydrolysis and condensation catalyst.
Bei Anwesenheit reaktiver Verbindungen von Al, Ti oder Zr empfiehlt sich in der Regel eine stufenweise Zugabe des Was sers. In the presence of reactive compounds of Al, Ti or Zr stepwise addition of sers What is recommended in general. Unabhängig von der Reaktivität der anwesenden Verbin dungen erfolgt die Hydrolyse in der Regel bei Temperaturen zwischen -20 und 130°C, vorzugsweise zwischen 0 und 30°C bzw. dem Siedepunkt des gegebenenfalls eingesetzten Lösungs mittels. Regardless of the reactivity of the connec tions present, the hydrolysis is usually done at temperatures between -20 and 130 ° C., preferably between 0 and 30 ° C and the boiling point of the solvent used optionally by. Wie bereits angedeutet, hängt die beste Art und Weise der Zugabe von Wasser vor allem von der Reaktivität der eingesetzten Ausgangsverbindungen ab. As already indicated, the best way of adding water depends primarily on the reactivity of the starting compounds. So kann man z. B. das gelöste Polymerisat langsam zu einem Überschuß an Wasser tropfen oder man gibt Wasser in einer Portion oder portionsweise dem gegebenenfalls gelösten Polymerisat zu. So you can slowly drip the dissolved polymer to an excess of water or water is added in one portion or portions of the optionally dissolved polymer to z. B.. Es kann auch nützlich sein, das Wasser nicht als solches zuzugeben, sondern mit Hilfe von wasserhaltigen organischen oder anorganischen Systemen in das Reaktionssystem einzu tragen. It may also be useful not to add the water as such, but wear should be installed at the aid of water-containing organic or inorganic systems in the reaction system.
Mit den erfindungsgemäßen, mehrfach funktionellen Silanen stehen Ausgangsverbindungen zur Verfügung, die die Herstel lung von anorganisch-organischen Verbundpolymeren mit den un terschiedlichsten und in weiten Bereichen einstellbaren Eigenschaften bzw. die Modifikation von bestehenden Verbund polymeren ermöglichen. With the silanes according to the invention, polyfunctional starting compounds are available, the development, the manufacture of inorganic-organic composite polymers with varied of the un and allow adjustable over a wide range properties or the modification of existing composite polymers. Der Einsatz solcher Materialien er streckt sich auf die verschiedensten Zwecke und unter anderem auf die Verwendung als Bulkmaterialien, Komposite, Klebstof fe, Vergußmassen, Beschichtungsmaterialien, Haftvermittler und Bindemittel für keramische Partikel (keramische Formge bungsverfahren), zur Herstellung bzw. Primung von Füllstoffen und Fasern, von Schleifscheiben oder als Einsatz im Reaktionsex truder. The use of such materials will stretch itself to a variety of purposes and in part to the use as bulk materials, composites, Klebstof fe, casting resins, coating materials, bonding agents and binders for ceramic particles (ceramic Formge to tender) for the production and Primung of fillers and fibers , extruder grinding wheels or as an insert in Reaktionsex. Für die organische Polymerisation kommt die pho tochemisch, die thermisch sowie die chemisch (2-Komponenten, anaerob oder Redox) induzierte Umsetzung in Frage. For the organic polymerization, the thermal and chemical (2-component, anaerobic or redox) reaction induced comes the pho tochemisch in question. Die Kom bination von Selbsthärtung mit z. B. photoinduzierter bzw. thermischer Härtung ist ebenfalls möglich. The com bination of self-curing with z. B. photoinduced and thermal curing is also possible.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. On the basis of embodiments of the invention will be explained in more detail.
Zur Vorlage von 12.7 g (0.05 mol) Glycerin-1.3-dimethacrylat werden unter trockener Atmosphäre 17.0 g (0.05 mol) Trieth oxysilylpropylbernsteinsäureanhydrid zugetropft. For submission of 12.7 g (0.05 mol) of glycerol dimethacrylate 1.3 are added dropwise under a dry atmosphere 17.0 g (0.05 mol) trieth oxysilylpropylbernsteinsäureanhydrid. Die Umset zung kann über die Abnahme der Anhydrid-Carbonylbande The imple mentation can decrease the anhydride carbonyl band
(ν as(C=O) = 1786 cm -1 , ν sy(C=O) = 1864 cm -1 ) (Ν as (C = O) = 1786 cm -1, ν sy (C = O) = 1864 cm -1)
verfolgt werden. be followed. Da ein Katalysator bzw. Lösungsmittel nicht zugesetzt werden muß, wird nach vollständiger Reaktion das gewünschte Produkt (flüssig) erhalten und kann ohne Reinigung für weitere Umset zungen verwendet werden. As a catalyst or solvent need not be added after completion of the reaction, the desired product (liquid) is obtained, and can be used without purification for further imple tongues.
IR-Daten : IR data:
ν (OH ↔ COOH) = 3450-2500 cm -1 ν (OH ↔ COOH) = 3450-2500 cm -1
ν (C=O ↔ Methacryl/Ester/COOH) = 1726 cm 1 ν (C = O ↔ methacrylic / acetate / COOH) = 1726 cm 1
ν (C=C ↔ Methacryl) = 1638 cm -1 . ν (C = C ↔ methacrylic) = 1638 cm -1.
Die Lösung von 53.5 g (0.1 mol) Produkt aus Beispiel 1 in 100 ml Essigester wird zur Hydrolyse und Kondensation der Ethoxy gruppen mit 4.4 g Wasser (Eigenkatalyse durch die Säurefunk tion bzw. mit zugesetztem Katalysator) versetzt und gerührt. The solution of 53.5 g (0.1 mol) of product of Example 1 in 100 ml of ethyl acetate is used for hydrolysis and condensation of ethoxy groups with 4.4 g of water (in-house by the acid catalysis tion radio or with catalyst added) and stirred. Nach vollständigem Umsatz (Nachweis über H₂O-Titration) kann die resultierende Lösung z. B. zum Beschichten (mit anschlie ßender Härtung dh Polymerisation der Methacrylgruppen) von beliebigen Substraten verwendet werden. After complete conversion (proof of H₂O titration), the resulting solution z. B. for coating can be (with subsequent sequent hardening ie polymerization of the methacrylate groups) any desired substrates.
Zur Vorlage von 16.0 g (37.5 mmol) Zirkonisopropylat werden unter trockener Atmosphäre 20.0 g (37.5 mmol) Produkt aus Beispiel 1 zugetropft. For submission of 16.0 g (37.5 mmol) Zirkonisopropylat 20.0 g are added dropwise (37.5 mmol) of product from Example 1 in a dry atmosphere. Die Komplexierung kann über die Abnah me der ν (OH ↔ COOH) bei 3450-2500 cm -1 sowie der entstehenden Zr-Carbonyl-Komplexbanden (1450-1600 cm -1 ) verfolgt werden. The complexation on the Abnah me the ν (OH ↔ COOH) at 3450-2500 cm -1, and the resulting Zr-carbonyl complex bands (1450-1600 cm -1) are monitored. Die resultierende klare Flüssigkeit kann direkt zur weiteren Umsetzung eingesetzt werden oder es kann zur weiteren Charak terisierung das abgespaltene i-Propanol abgezogen werden. The resulting clear liquid can be used directly for further reaction or it can be used for further characterization Charak the cleaved i-propanol are deducted.
IR-Daten : IR data:
ν (CH ↔ aliphat.) = 2970-2800 cm -1 ν (CH ↔ Aliphatic.) = 2970-2800 cm -1
ν (C=O ↔ Methacryl/Ester) = 1727 cm -1 ν (C = O ↔ methacrylic / ester) = 1727 cm -1
ν (C=O ↔ Komplex) = 1450-1600 cm -1 . ν (C = O ↔ complex) = 1450-1600 cm -1.
Die propanolhaltige Lösung aus Beispiel 3 (37.5 mmol Zirkon komplex) in 38 ml Essigester wird nach Zusatz von 2.5 g (7.5 mmol) 1.12-Dodecandioldimethacrylat zur Hydrolyse und Konden sation der Ethoxy- bzw. Propoxy-Gruppen mir 2.7 g Wasser (incl. Katalysator) versetzt und gerührt. The propanolhaltige solution of Example 3 (37.5 mmol zirconium complex) in 38 ml of ethyl acetate after addition of 2.5 g (7.5 mmol) of 1,12-dodecanediol for hydrolysis and condensate of ethoxy or propoxy groups sation me 2.7 g of water (including catalyst. ) and stirred. Nach vollständigem Umsatz (Nachweis über H₂O-Titration) kann die Lösung z. B. zum Beschichten von beliebigen Substraten (mit anschließender Härtung dh Polymerisation der Methacrylat-Gruppen) verwen det werden. After complete conversion (proof of H₂O titration) the solution z. B. for coating any substrates can (with subsequent curing ie polymerization of the methacrylate groups) utilization be used.
Die propanolhaltige Lösung aus Beispiel 3 (0.1 mol Zirkonkom plex) wird nach Zusatz von 200 ml Essigester zur Hydrolyse und Kondensation der Ethoxy- bzw. Propoxy-Gruppen mit 7.1 g Wasser (incl. Katalysator) versetzt und gerührt. Propanolhaltige the solution of Example 3 (0.1 mol Zirkonkom Plex) is after addition of 200 ml of ethyl acetate for the hydrolysis and condensation of the ethoxy or propoxy groups, with 7.1 g of water (incl. Catalyst) and stirred. Nach wenigen Stunden (Nachweis über H₂O-Titration) kann die Lösung z. B. zum Beschichten von beliebigen Substraten (mit anschließender Härtung dh Polymerisation der Methacrylat-Gruppen) verwen det werden. After a few hours (proof of H₂O titration) the solution z. B. for coating any substrates can (with subsequent curing ie polymerization of the methacrylate groups) utilization be used.
Zur Vorlage von 50 g (17.0 mmol) Dibutylzinndimethylat werden unter trockener Atmosphäre 9.1 g (17.0 mmol) des Produktes aus Beispiel 1 zugetropft. For submission of 50 g (17.0 mmol) Dibutylzinndimethylat 9.1 g (17.0 mmol) of the product of Example 1 was added dropwise under a dry atmosphere. Die Anbindung kann über die Abnah me der ν (OH ↔ COOH) bei 3450-2500 cm -1 sowie der entstehenden Sn-Carbonylbanden (1450-1630 cm -1 ) verfolgt werden. The connection can be on the Abnah me the ν (OH ↔ COOH) at 3450-2500 cm -1, and the resulting Sn-carbonyl bands (1450-1630 cm -1) are monitored. Die re sultierende klare Flüssigkeit kann direkt zur weiteren Umset zung eingesetzt werden oder zur weiteren Charakterisierung das abgespaltene Methanol abgezogen werden. The re sulting clear liquid can be used directly for further implemen tation or for further characterization of the eliminated methanol are deducted.
IR-Daten : IR data:
ν (CH ↔ aliphat.) = 2970-2800 cm -1 ν (CH ↔ Aliphatic.) = 2970-2800 cm -1
ν (C=O ↔ Methacryl/Ester) = 1727 cm -1 ν (C = O ↔ methacrylic / ester) = 1727 cm -1
ν (C=C/C=C ↔ Komplex) = 1450-1600 cm -1 . ν (C = C / C = C ↔ complex) = 1450-1600 cm -1.
Zur Vorlage von 23.3 g (0.1 mol) Glycerin-1.3-dimethacrylat und Dibutylzinndilaurat (als Additionskatalysator) werden bei Raumtemperatur unter trockener Luft 25.3 g (0.1 mol) 3- Isocyanatopropyltriethoxysilan zugetropft. For submission of 23.3 g (0.1 mol) of glycerol dimethacrylate 1.3 and dibutyltin dilaurate (as addition catalyst) are added dropwise at room temperature in dry air, 25.3 g (0.1 mol) of 3- isocyanatopropyltriethoxysilane. Nach etwa 2-stündi gem Rühren ist die Addition vollzogen (IR-Kontrolle). After stirring for about 2 stündi according to the addition is complete (IR control). Es wer den 6.9 g (20 mmol) 1.12-Dodecandioldimethacrylat, 100 ml Es sigester sowie die propanolhaltige Lösung aus Beispiel 3 (40 mmol Zirkon-Komplex) zugesetzt. It whoever added the 6.9 g (20 mmol) of 1,12-dodecanediol, 100 ml It sigester and propanolhaltige solution of Example 3 (40 mmol zirconium complex). Das Gemisch wird zur Hydroly se und Kondensation der Ethoxy- bzw. Propoxy-Gruppen mit 7.4 g Wasser (incl. Katalysator) versetzt und gerührt. The mixture is se to hydrolytic and and stirred condensation of the ethoxy or propoxy groups with 7.4 g of water (incl. Of catalyst). Nach voll ständigem Umsatz (Nachweis über H₂O-Titration) kann die Lö sung direkt zum Beschichten von beliebigen Substraten (mit anschließender Härtung dh Polymerisation der Methacrylat- Gruppen) verwendet werden. After complete conversion (proof of H₂O titration) the solu tion can be directly for coating any substrates (with subsequent curing ie polymerization of the methacrylate groups) were used. Um ein lösungsmittelfreies Harz z. B. zur Formkörperherstellung zu erhalten, wird obige Lösung mit Wasser ausgeschüttelt, filtriert, einrotiert und an der Ölpumpe vollständig von flüchtigen Bestandteilen befreit. To a solvent-free resin such. As to obtain for the production of moldings, above solution is extracted with water, filtered, evaporated and freed from the oil pump full of volatiles. Das klare, nahezu farblose Harz wird in einer Ausbeute von ca. 96% erhalten und kann so für die folgende Aushärtung (Beispiel 8) eingesetzt werden. The clear, nearly colorless resin is obtained in a yield of about 96% and can be used as for the subsequent curing (Example 8).
In 12 g des Harzes aus Beispiel 7 wird 1% Irgacure (UV-Ini tiator der Fa. Ciba-Geigy) gelöst und die Mischung in eine stäbchenförmige Form (2×2×25 mm) gegeben. In 12 g of the resin from Example 7 is 1% Irgacure (UV Ini Tiator Fa. Ciba-Geigy) are dissolved and, if the mixture into a rod-shaped form (2 × 2 × 25 mm). Die Doppelbindungen werden im Rahmen einer UV-induzierten radikalischen Polymeri sation umgesetzt. The double bonds are reacted in a UV-induced free radical Polymeri organization. Dazu wird beidseitig je 100 Sekunden mit einem UV-Punktstrahler der Fa. Hönle bestrahlt. These 100 seconds irradiated with a UV spot the Fa. Hönle both sides. Mittels 3- Punktbiegeversuch wird das E-Modul sowie die Bruchfestigkeit der resultierenden Stäbchen bestimmt. Using 3-point bending test determines the modulus and the fracture strength of the resulting rods. Der thermische Ausdeh nungskoeffizient α wird im Temperaturbereich von 5-50°C mittels Dilatometer bestimmt. The thermal expansion coefficient α expan C is determined using a dilatometer in the temperature range of 5-50 °.
E-Modul = 2840 MPa (± 100); Modulus = 2840 MPa (± 100);
α = 76 × 10 --6 K -1 . α = 76 × 10 --6 K -1.
Festigkeit σ B = 93 MPa (± 10). Strength σ B = 93 MPa (± 10).
Zur Vorlage von 4.6 g (20 mmol) Glycerin-1.3-dimethacrylat werden unter trockener Atmosphäre 5.5 g (20 mmol) 3- (Methyldiethoxysilyl)-propylbernsteinsäureanhydrid zuge tropft. For submission of 4.6 g (20 mmol) of glycerol dimethacrylate 1.3 5.5 g dry atmosphere (20 mmol) of 3- (methyldiethoxysilyl) -propylbernsteinsäureanhydrid added dropwise. Die Umsetzung kann über die Abnahme der Anhydrid-Car bonylbande (V as(C=O) = 1786 cm -1 , ν sy(C=O) = 1864 cm -1 ) verfolgt werden. The reaction can be on the decrease of the anhydride Car bonylbande (V as (C = O) = 1786 cm -1, ν sy (C = O) = 1864 cm -1) are monitored. Da ein Katalysator bzw. Lösungsmittel nicht zugesetzt werden muß, wird nach vollständiger Reaktion das gewünschte Produkt (flüssig) erhalten und kann ohne Reinigung für weite re Umsetzungen verwendet werden. As a catalyst or solvent need not be added after completion of the reaction obtain the desired product (liquid) and may be used without purification for large re reactions.
IR-Daten : IR data:
ν (OH ↔ COOH) = 3500-2500 cm -1 ν (OH ↔ COOH) = 3500-2500 cm -1
ν (C=O ↔ Methacryl/Ester/COOH) = 1725 cm -1 ν (C = O ↔ methacrylic / acetate / COOH) = 1725 cm -1
ν (C=C ↔ Methacryl) = 1638 cm -1 ν (C = C ↔ methacrylic) = 1638 cm -1
Zur Vorlage von 10.3 g (20 mmol) 2.2-Bis-[p-(2-hydroxy-3- methacryloyloxypropoxyl)-phenyl]propan in 20 ml THF werden unter trockener Atmosphäre 11.0 g (40 mmol) 3-(Methyldieth oxysilyl)-propylbernsteinsäureanhydrid zugetropft. For submission of 10.3 g (20 mmol) of 2,2-bis [p- (2-hydroxy-3- methacryloyloxypropoxyl) phenyl] propane in 20 ml of THF under a dry atmosphere 11.0 g (40 mmol) of 3- (Methyldieth oxysilyl) - propylsuccinic anhydride was added dropwise. Die Umset zung kann über die Abnahme der Anhydrid-Carbonylbande (ν as(C=O) = 1786 cm -1 , ν sy(C=O) = 1864 cm -1 ) verfolgt werden. The imple mentation can decrease the anhydride carbonyl band (ν as (C = O) = 1786 cm -1, ν sy (C = O) = 1864 cm -1) are monitored. Da ein Ka talysator nicht zugesetzt werden muß, wird nach vollständiger Reaktion das gewünschte Produkt in Lösung erhalten und kann ohne Reinigung für weitere Umsetzungen verwendet werden. Since a Ka catalytic converter does not have to be added after completion of the reaction, the desired product is obtained in solution and can be used without purification for further reactions. Zur Charakterisierung wird das Lösungsmittel abgezogen. The solvent is removed for characterization.
IR-Daten : IR data:
ν (OH ↔ COOH) = 3430-2400 cm -1 ν (OH ↔ COOH) = 3430-2400 cm -1
ν (C=O ↔ Methacryl/Ester/COOH) = 1724 cm -1 ν (C = O ↔ methacrylic / acetate / COOH) = 1724 cm -1
ν (C=C ↔ Methacryl) = 1638 cm -1 . ν (C = C ↔ methacrylic) = 1638 cm -1.
Zur Vorlage von 2.48 g (20 mmol) 2-(Hydroxymethyl)-5-norbor nen werden unter trockener Atmosphäre 5.5 g (20 mmol) 3-(Me hylithxysilyl)-propylbernsteinsäureanhydrid zugetropft. For submission 2.48 g (20 mmol) of 2- (hydroxymethyl) -5-norbornene NEN under a dry atmosphere 5.5 g was added dropwise (20 mmol) of 3- (Me hylithxysilyl) -propylbernsteinsäureanhydrid. Die Umsetzung kann über die Abnahme der Anhydrid-Carbonylbande (ν as(C=O) = 1786 cm -1 , ν sy(CO) = 1864 cm -1 ) verfolgt werden. The reaction can be on the decrease of the anhydride carbonyl band (ν as (C = O) = 1786 cm -1, ν sy (CO) = 1864 cm -1) are monitored. Da ein Katalysator bzw. Lösungsmittel nicht zugesetzt werden muß, wird nach vollständiger Reaktion das gewünschte Produkt erhalten und kann ohne Reinigung für weitere Umsetzungen ver wendet werden. As a catalyst or solvent need not be added, the desired product is obtained after completion of the reaction and can ver used without purification for further reactions.
IR-Daten : IR data:
ν (OH ↔ COOH) = 3400-2400 cm -1 ν (OH ↔ COOH) = 3400-2400 cm -1
ν (C=O ↔ Ester/COOH) = 1736/1711 cm -1 ν (C = O ↔ acetate / COOH) = 1736/1711 cm -1
ν (CH ↔ Olefin) = 3059 cm -1 . ν (CH ↔ olefin) = 3059 cm -1.
Die Lösung von 8.0 g (20 mmol) Produkt aus Beispiel 11 in 40 ml Essigester wird zur Hydrolyse und Kondensation der Ethoxy gruppen mit 0.58 g Wasser (Eigenkatalyse durch Säurefunktion bzw. mit zugesetztem Katalysator) versetzt und gerührt. The solution of 8.0 g (20 mmol) of product from Example 11 in 40 ml of ethyl acetate is used for hydrolysis and condensation of ethoxy groups with 0:58 g of water (self-catalysis by acid function or with catalyst added) and stirred. Nach vollständigem Umsatz (Nachweis über H₂O-Titration) kann die Lösung z. B. zur Beschichtung (mit anschließender Aushärtung = Polymerisation der Methacrylat-Gruppen) von beliebigen Substraten verwendet werden. After complete conversion (proof of H₂O titration) the solution z. B. for coating may be (followed by curing = polymerization of the methacrylate groups) any desired substrates. Um ein lösungsmittelfreies Harz, z. B. zur Formkörperherstellung, wird obige Lösung mit Wasser ausgeschüttelt, filtriert, einrotiert und an der Ölpumpe vollständig von flüchtigen Bestandteilen befreit. To a solvent-free resin such. As for the production of moldings, above solution is extracted with water, filtered, evaporated and freed from the oil pump completely volatiles. Das klare Harz wird in einer Ausbeute von ca. 96% erhalten und kann so für die Aushärtung eingesetzt werden. The clear resin is obtained in a yield of about 96% and can thus be used for the curing.
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| DE102012109685A1 | Oct 11, 2012 | Apr 17, 2014 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Umwandlung reaktiver Gruppen an Si-C-gebundenen Resten von Silanen unter gleichzeitiger Vergrößerung von deren räumlichem Abstand zueinander |
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| DE102014116389A1 | Nov 11, 2014 | May 12, 2016 | Voco Gmbh | Radikalisch härtbare dentale Zusammensetzungen |
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| International Classification | C08G77/20, C08G77/58, C08G77/22, C08F230/08, C08G79/00, C07F7/18 |
| Cooperative Classification | C08F230/08, C07F7/1836, C08G77/58, C08G77/22, C08G79/00, C08G77/20, C07F7/184 |
| European Classification | C08F230/08, C08G77/58, C08G79/00, C08G77/22, C08G77/20, C07F7/18C4B, C07F7/18C4C |
| Date | Code | Event | Description |
|---|---|---|---|
| Jun 29, 1995 | 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | |
| Jun 29, 1995 | D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | |
| Jan 4, 1996 | 8364 | No opposition during term of opposition | |
| May 14, 2014 | R071 | Expiry of right |