DE102024114875A1 - Reactive hot melt adhesive compositions based on alpha-silane-terminated organic polymers - Google Patents
Reactive hot melt adhesive compositions based on alpha-silane-terminated organic polymersInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthaltend a) 3 Gew.-% bis 79,999 Gew.-% mindestens eines alpha-Silan-terminierten organischen Polymers; b) 20 Gew.-% bis 96,999 Gew.-% mindestens eines silanterminierten Polyurethans, das kein alpha-Silan-terminiertes Polyurethan ist; c) 0 Gew.-% bis 70 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes; d) 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% mindestens eines Silans, das eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist; wobei das mindestens eine silanterminierte Polyurethan b), das kein alpha-Silanterminiertes Polyurethan ist, erhältlich ist durch eine Reaktion, bei der mindestens ein Polyol (1) mit mindestens einem Polyisocyanat (2) gegebenenfalls in Gegenwart mindestens eines Kettenabbrechers (3) reagiert, so dass ein Polyurethanprepolymer entsteht, das in einer weiteren Reaktion mit mindestens einem sekundären Aminosilan (4), das kein alpha-Aminosilan ist, derart umgesetzt wird, dass der Gehalt an freiem Isocyanat kleiner als 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des silanterminierten Polyrethans b) ist und wobei bezogen auf die Summe der Reaktanten (1), (2), (3) und (4) sich folgende Anteile ergeben: 1) 40 Gew.-% bis 85 Gew.-% des mindestens einer Polyols; 2) 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% des mindestens einen Polyisocyanats; 3) 0 Gew.-% bis 25 Gew.-% des mindestens einen Kettenabbrechers; 4) 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% des mindestens einen sekundären Aminosilans, das kein alpha-Aminosilan ist. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zu deren Herstellung sowie ein Verfahren zur Flächenkaschierung unter Verwendung der Zusammensetzung.The present invention relates to a reactive hot melt adhesive composition, based on the total weight of the composition, comprising: a) 3 wt.% to 79.999 wt.% of at least one alpha-silane-terminated organic polymer; b) 20 wt.% to 96.999 wt.% of at least one silane-terminated polyurethane, which is not an alpha-silane-terminated polyurethane; c) 0 wt.% to 70 wt.% of at least one filler; d) 0.001 wt.% to 3 wt.% of at least one silane, which has a primary or secondary amino group or a blocked amino group that hydrolyzes to the primary or secondary amino group; wherein the at least one silane-terminated polyurethane b), which is not an alpha-silane-terminated polyurethane, is obtained by a reaction in which at least one polyol (1) reacts with at least one polyisocyanate (2), optionally in the presence of at least one chain terminator (3), to form a polyurethane prepolymer which is further reacted with at least one secondary aminosilane (4), which is not an alpha-aminosilane, such that the free isocyanate content is less than 0.1 wt% based on the total weight of the silane-terminated polyurethane b), and wherein, based on the sum of the reactants (1), (2), (3) and (4), the following proportions are obtained: 1) 40 wt% to 85 wt% of the at least one polyol; 2) 10 wt% to 50 wt% of the at least one polyisocyanate; 3) 0 wt% to 25 wt% of the at least one chain terminator; 4) 1 wt.% to 15 wt.% of the at least one secondary aminosilane that is not an alpha-aminosilane. The invention further relates to processes for its production and a process for surface lamination using the composition.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen und weiterhin Verfahren zu deren Herstellung sowie ein Verfahren zur Flächenkaschierung unter Verwendung der Zusammensetzung.The present invention relates to reactive hot melt adhesive compositions and further to methods for their production as well as a method for surface lamination using the composition.
Reaktive Schmelzklebstoffe nehmen aufgrund ihrer Vorteile, wie zum Beispiel einer kurzen Abbindezeit, hohen Anfangsfestigkeit und Beständigkeit, einen großen Marktanteil ein, werden vielseitig eingesetzt und haben in vielen Anwendungen lösungsmittelhaltige Klebstoffe ersetzt (siehe z.B. Bodo Müller, Walter Rath, Formulierung von Kleb- und Dichtstoffen, Vincentz Network; 1. Auflage, Dezember 2004).Reactive hot melt adhesives occupy a large market share due to their advantages, such as a short setting time, high initial strength and resistance, are used in a variety of applications and have replaced solvent-based adhesives in many applications (see e.g. Bodo Müller, Walter Rath, Formulation of Adhesives and Sealants, Vincentz Network; 1st edition, December 2004).
Wichtigster Vertreter unter den reaktiven Schmelzklebstoffen stellen feuchtigkeitsvernetzende Polyurethane auf Basis von Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) dar. Der Umgang mit monomerem MDI wurde aufgrund seiner sensibilisierenden Wirkung in der jüngsten Vergangenheit unter REACH beschränkt, wie aus der EU-Verordnung 2020/1149 hervorgeht.The most important representative among reactive hot melt adhesives are moisture-curing polyurethanes based on methylene diphenyl diisocyanate (MDI). Due to its sensitizing effects, the handling of monomeric MDI has recently been restricted under REACH, as outlined in EU Regulation 2020/1149.
In der Patentliteratur werden Verfahren zur Herstellung von monomerarmen reaktiven Polyurethanschmelzklebstoffen auf Basis von MDI beschrieben (siehe beispielsweise
Es werden des Weiteren Verfahren zur Silanisierung von Polyurethanschmelzklebstoffen beschrieben, die eine isocyanatfreie Alternative darstellen. Bei diesem Verfahren werden in der Regel feuchtigkeitsvernetzende Di- bzw. Trialkoxysilaneinheiten eingeführt. Eine Möglichkeit zur Herstellung stellt die Umsetzung der Isocyanatgruppen reaktiver Polyurethanschmelzklebstoffe mit sekundären Aminosilanen dar (z. B.
Stabile Schmelzklebstoffformulierungen auf Basis Silan-terminierter Polymere stellen eine interessante Klebstoffklasse dar. Des Weiteren haben solche silanfunktionellen Klebstoffe ein breites Haftungsspektrum, was beispielsweise im Vergleich zu isocyanatvernetzenden Systemen einen Vorteil darstellen kann. Da bei silanterminierten Polymeren eine Silangruppe in der Regel zwei bis drei Kondensationsreaktionen eingehen kann, ist auch eine höhere Vernetzungsdichte zu strukturell vergleichbaren isocyanatbasierten Bindemitteln möglich. Hierbei wäre es vorteilhaft, dass diese sich unter anderem prozesssicher bei hohen Temperaturen zum Teil über Auftragswalzen verarbeiten lassen und eine für diese Anwendung typisch hohe Anfangshaftung sowie eine für industrielle Anwendungen akzeptable chemische Durchhärtung aufweisen.Stable hot melt adhesive formulations based on silane-terminated polymers represent an interesting class of adhesives. Furthermore, such silane-functionalized adhesives exhibit a broad adhesion spectrum, which can be an advantage compared to isocyanate-curing systems, for example. Since a silane group in silane-terminated polymers can typically undergo two to three condensation reactions, a higher crosslinking density is also possible compared to structurally similar isocyanate-based binders. It would be advantageous if these adhesives could be reliably processed at high temperatures, sometimes using rollers, and exhibited the high initial tack typical for this application, as well as chemical curing acceptable for industrial applications.
Im Zuge dieser Entwicklung wurden zur Herstellung Silan-basierter Formulierungen zunächst zwei Wege verfolgt. Neben der oben näher beschriebenen Silanisierung bestehender reaktiver PUR Schmelzklebstoffe, bei der deren Isocyanatgruppen mit sekundären Aminosilanen chemisch umgesetzt werden, erfolgt zum anderen eine Formulierung kommerziell erhältlicher Silanbindemittel mit kristallinen oder amorphen Harzen zur Realisierung einer hohen Anfangshaftung.In the course of this development, two approaches were initially pursued for the production of silane-based formulations. Besides the silanization of existing reactive PUR hot melt adhesives described above, in which their isocyanate groups are chemically reacted with secondary aminosilanes, the second approach involves the formulation of commercially available silane binders with crystalline or amorphous resins to achieve high initial adhesion.
So beschreibt zum Beispiel
Das Resultat war in beiden Fällen zunächst nicht zufriedenstellend. Die erhaltenen Formulierungen hatten eine zu geringe Anfangshaftung, waren nicht walzenstabil oder zu langsam durchhärtend.In both cases, the initial result was unsatisfactory. The formulations obtained had insufficient initial adhesion, were not roller-stable, or cured too slowly.
Es besteht daher ein Bedarf an weiter verbesserten reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen, die die oben erwähnten Nachteile zumindest abschwächen oder verhindern können.Therefore, there is a need for further improved reactive hot melt adhesive compositions that can at least mitigate or prevent the aforementioned disadvantages.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, solche Zusammensetzungen und Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen.One object of the present invention is therefore to provide such compositions and methods for their production.
Die Aufgabe wurde gelöst durch eine reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthaltend
- a) 3 Gew.-% bis 79,999 Gew.-% mindestens eines alpha-Silan-terminierten organischen Polymers;
- b) 20 Gew.-% bis 96,999 Gew.-% mindestens eines silanterminierten Polyurethans, das kein alpha-Silan-terminiertes Polyurethan ist;
- c) 0 Gew.-% bis 70 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;
- d) 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% mindestens eines Silans, das eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist;
- 1) 40 Gew.-% bis 85 Gew.-% des mindestens einer Polyols;
- 2) 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% des mindestens einen Polyisocyanats;
- 3) 0 Gew.-% bis 25 Gew.-% des mindestens einen Kettenabbrechers;
- 4) 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% des mindestens einen sekundären Aminosilans, das kein alpha-Aminosilan ist.
- a) 3 wt.% to 79.999 wt.% of at least one alpha-silane-terminated organic polymer;
- b) 20 wt.% to 96.999 wt.% of at least one silane-terminated polyurethane that is not an alpha-silane-terminated polyurethane;
- c) 0 wt.% to 70 wt.% of at least one filler;
- d) 0.001 wt.% to 3 wt.% of at least one silane having a primary or secondary amino group or a blocked amino group which hydrolyzes to the primary or secondary amino group;
- 1) 40% to 85% by weight of at least one polyol;
- 2) 10 wt.% to 50 wt.% of the at least one polyisocyanate;
- 3) 0 wt.% to 25 wt.% of the at least one chain breaker;
- 4) 1 wt.% to 15 wt.% of at least one secondary aminosilane that is not an alpha-aminosilane.
Die Aufgabe wurde weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, die Schritte enthaltend
- (a) Herstellen mindestens eines silanterminierten Polyurethans b), das kein alpha-Silanterminiertes Polyurethan ist, durch eine Reaktion, bei der mindestens ein Polyol (1) mit mindestens einem Polyisocyanat (2) gegebenenfalls in Gegenwart mindestens eines Kettenabbrechers (3) reagiert, so dass ein Polyurethanprepolymer entsteht, das in einer weiteren Reaktion mit mindestens einem sekundären Aminosilan (4), das kein alpha-Aminosilan ist, derart umgesetzt wird, dass der Gehalt an freiem Isocyanat kleiner als 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des silanterminierten Polyrethans b) ist und wobei bezogen auf die Summe der Reaktanten (1), (2), (3) und (4) sich folgende Anteile ergeben:
- 1) 40 Gew.-% bis 85 Gew.-% des mindestens einer Polyols;
- 2) 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% des mindestens einen Polyisocyanats;
- 3) 0 Gew.-% bis 25 Gew.-% des mindestens einen Kettenabbrechers;
- 4) 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% des mindestens einen sekundären Aminosilans, das kein alpha-Aminosilan ist;
- (b) Mischen des mindestens einen silanterminierten Polyurethans b) aus Schritt (a) mit dem mindestens einen alpha-Silan-terminierten organischen Polymer (a);
- (c) Gegebenenfalls Zugeben des mindestens einen Füllstoffes c); und
- (d) Zugeben des mindestens einen Silans d), das eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist.
- (a) Producing at least one silane-terminated polyurethane (b), which is not an alpha-silane-terminated polyurethane, by a reaction in which at least one polyol (1) reacts with at least one polyisocyanate (2), optionally in the presence of at least one chain terminator (3), to form a polyurethane prepolymer, which is further reacted with at least one secondary aminosilane (4), which is not an alpha-aminosilane, such that the content of free isocyanate is less than 0.1 wt% based on the total weight of the silane-terminated polyurethane (b), wherein the following proportions are obtained in relation to the sum of the reactants (1), (2), (3) and (4):
- 1) 40% to 85% by weight of at least one polyol;
- 2) 10 wt.% to 50 wt.% of the at least one polyisocyanate;
- 3) 0 wt.% to 25 wt.% of the at least one chain breaker;
- 4) 1% by weight to 15% by weight of at least one secondary aminosilane that is not an alpha-aminosilane;
- (b) Mixing the at least one silane-terminated polyurethane (b) from step (a) with the at least one alpha-silane-terminated organic polymer (a);
- (c) If necessary, adding at least one filler c); and
- (d) Addition of at least one silane d), which has a primary or secondary amino group or a blocked amino group which hydrolyzes to the primary or secondary amino group.
Die Aufgabe wurde ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Flächenkaschierung den Schritt enthaltend das Auftragen einer erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzung auf einem Substrat mit Hilfe einer Auftragswalze.The problem was also solved by a surface lamination method comprising the step of applying a reactive hot melt adhesive composition according to the invention to a substrate using an application roller.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich mit verblüffend einfach aufgebauten silanterminerten Polyurethanen, welche die oben beschriebenen Bestandteile enthalten, Klebstoffe formulieren lassen, die verbesserte Eigenschaften aufweisen können. So zeichnen sich die erfindungsgemäßen reaktiven Heißklebstoffzusammensetzungen eine hervorragende Walzenstabilität, eine hohe Anfangshaftung und eine gute Durchhärtungszeit aus. Ebenso können die erfindungsgemäßen reaktiven Heißklebstoffzusammensetzungen bei Temperaturen von 90-120 °C niedrigviskos sein. Eine prozesssichere Verarbeitung über Auftragswalzen ist möglich.Surprisingly, it has been shown that adhesives with improved properties can be formulated using astonishingly simple silane-terminated polyurethanes containing the components described above. For example, the reactive hot melt adhesive compositions according to the invention are characterized by excellent roller stability, high initial tack, and good curing time. Furthermore, the reactive hot melt adhesive compositions according to the invention can be low-viscosity at temperatures of 90–120 °C. Reliable application via rollers is possible.
Es hat sich außerdem gezeigt, dass der Einsatz zusätzlicher Harze zur Verbesserung der Anfangshaftung nicht erforderlich ist. Insbesondere der Einsatz von unpolaren nichtreaktiven Harzen kann vermieden werden, da diese den systemimmanenten Nachteil aufweisen, dass die damit hergestellten Formulierungen eine geringe Adhäsion auf polaren Substraten aufweisen. Durch die zunehmende Hydrophobierung kann die Formulierung schlechter mit Feuchtigkeit durchhärten und mit nichtreaktiven Bestandteilen wird grundsätzlich der Charakter eines reaktiven Klebstoffes entsprechend abgeschwächt oder kann sogar verlorengehen. Die erfindungsgemäßen reaktiven Heißklebstoffzusammensetzungen sind daher insbesondere für polare Substratoberflächen geeignet.It has also been shown that the use of additional resins to improve initial adhesion is not necessary. In particular, the use of non-polar, non-reactive resins can be avoided, as these have the inherent disadvantage that the formulations produced with them exhibit poor adhesion to polar substrates. Due to the increasing hydrophobization, the formulation cures less effectively in the presence of moisture, and the non-reactive components generally weaken or even eliminate the reactive adhesive's properties. The reactive hot melt adhesive compositions according to the invention are therefore particularly suitable for polar substrate surfaces.
Des Weiteren weisen die erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen hohe Vernetzungsdichten auf, was eine gute Weichmacherbeständigkeit begründen kann.Furthermore, the reactive hot melt adhesive compositions according to the invention exhibit high crosslinking densities, which can justify good plasticizer resistance.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthaltend
- a) 3 Gew.-% bis 79,999 Gew.-% mindestens eines alpha-Silan-terminierten organischen Polymers;
- b) 20 Gew.-% bis 96,999 Gew.-% mindestens eines silanterminierten Polyurethans, das kein alpha-Silan-terminiertes Polyurethan ist;
- c) 0 Gew.-% bis 70 Gew.-% mindestens eines Füllstoffes;
- d) 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% mindestens eines Silans, das eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist;
- 1) 40 Gew.-% bis 85 Gew.-% des mindestens einer Polyols;
- 2) 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% des mindestens einen Polyisocyanats;
- 3) 0 Gew.-% bis 25 Gew.-% des mindestens einen Kettenabbrechers;
- 4) 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% des mindestens einen sekundären Aminosilans, das kein alpha-Aminosilan ist. reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthaltend
- a) 3 wt.% to 79.999 wt.% of at least one alpha-silane-terminated organic polymer;
- b) 20 wt.% to 96.999 wt.% of at least one silane-terminated polyurethane that is not an alpha-silane-terminated polyurethane;
- c) 0 wt.% to 70 wt.% of at least one filler;
- d) 0.001 wt.% to 3 wt.% of at least one silane having a primary or secondary amino group or a blocked amino group which hydrolyzes to the primary or secondary amino group;
- 1) 40% to 85% by weight of at least one polyol;
- 2) 10 wt.% to 50 wt.% of the at least one polyisocyanate;
- 3) 0 wt.% to 25 wt.% of the at least one chain breaker;
- 4) 1 wt.% to 15 wt.% of at least one secondary aminosilane, which is not an alpha-aminosilane. Reactive hot melt adhesive composition, based on the total weight of the composition containing
Die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung lässt sich prozesssicher über Auftragswalzen verarbeiten. Die Verarbeitungstemperatur liegt vorzugsweise bei 90 bis 120 °C. Bei Verarbeitungstemperatur weist die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 1 Pa·s bis 40 Pa·s auf und zeigt nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur eine für Schmelzklebstoffe charakteristisch hohe Anfangshaftung. Die Viskosität kann hierbei nach Standardverfahren, die auch den kommerziell erhältlichen Viskosimetern zugrunde liegen, ermittelt werden. Beispielsweise kann die Viskosität nach
Dementsprechend stellt die reaktive Heißklebstoffzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung eine bei 90 °C (bis 120°C) niedrigviskose und weitgehend walzenstabile feuchtigkeitsvernetzende Klebstoffformulierung auf Basis alpha-Silan terminierter Polymere dar, die bei Raumtemperatur eine für Flächenkaschierungen ausreichend hohe Anfangshaftung aufweisen und chemisch hinreichend schnell durchhärten. Bei der Aushärtung wird durch eine Kondensationsreaktion Alkohol (insbesondere Methanol, ggf. auch Ethanol) unter Ausbildung von Siloxangruppen abgespalten.Accordingly, the reactive hot melt adhesive composition according to the present invention is a low-viscosity, largely roller-stable, moisture-curing adhesive formulation based on alpha-silane-terminated polymers, which exhibits sufficiently high initial adhesion at room temperature for surface lamination and cures chemically quickly enough. During curing, alcohol (especially methanol, optionally also ethanol) is cleaved off via a condensation reaction, forming siloxane groups.
Vorzugsweise ist erfindungsgemäße reaktive Heißklebstoffzusammensetzung isocyanatfrei.Preferably, the reactive hot melt adhesive composition according to the invention is isocyanate-free.
Die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung enthält die Komponenten a), b) und d) und kann darüber hinaus weitere Bestandteile aufweisen. Die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung kann in einer Ausführungsform die Komponente c) nicht enthalten (0 Gew.-% des mindestens einen Füllstoffes). In einer alternativen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung die Komponente c), beispielsweise mit einem Anteil von mindestens 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Dementsprechend betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, die aus den Komponenten a) bis d) besteht. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, die neben den Komponenten a) bis d) weiterhin eine oder mehrere, wie zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Komponenten aufweist.The reactive hot melt adhesive composition according to the invention contains components a), b), and d) and may also include further components. In one embodiment, the reactive hot melt adhesive composition according to the invention may not contain component c) (0 wt.% of the at least one filler). In an alternative embodiment, the reactive hot melt adhesive composition according to the invention contains component c), for example, in a proportion of at least 0.1 wt.% based on the total weight of the composition. Accordingly, one embodiment of the present invention relates to a reactive hot melt adhesive composition consisting of components a) to d). Another embodiment of the present invention relates to a reactive hot melt adhesive composition which, in addition to components a) to d), further comprises one or more components, such as two, three, four, five, six, seven, eight, nine, or ten components.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß eine reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung. Der Begriff „Heißschmelzklebstoff“ umschreibt dabei einen Klebstoff, der bei Raumtemperatur fest ist bzw. ein hohes Schubmodul aufweist und bei erhöhter Temperatur, meist bei einer Temperatur von 90 °C bis 120 °C in flüssiger Form vorliegt. In flüssiger Form werden Heißschmelzklebstoffe appliziert und erstarren wieder, so dass diese bei Raumtemperatur wieder in fester Form vorliegen bzw. ein hohes Schubmodul aufweisen. Darüber hinaus zeichnen sich „reaktive“ Heißschmelzklebstoffe dadurch aus, dass diese durch chemische Reaktion vernetzten. Hierbei erfolgt meist eine Reaktion mit Wasser, das beispielsweise als Luftfeuchtigkeit mit dem Heißschmelzklebstoff in Kontakt kommt. Diese werden daher als feuchtigkeitsvernetzend bezeichnet. Dies trifft auch auf die reaktiven Heißklebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zu.The present invention relates to a reactive hot melt adhesive composition. The term "hot melt adhesive" describes an adhesive that is solid at room temperature or has a high shear modulus and is in liquid form at elevated temperatures, usually between 90°C and 120°C. Hot melt adhesives are applied in liquid form and then solidify, so that they are again in solid form at room temperature or have a high shear modulus. Furthermore, "reactive" hot melt adhesives are characterized by their ability to crosslink through a chemical reaction. This usually involves a reaction with water, which, for example, comes into contact with the hot melt adhesive as atmospheric moisture. These are therefore referred to as moisture-curing. This also applies to the reactive hot melt adhesive compositions of the present invention.
Als Komponente a) enthält die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung mindestens ein alpha-Silan-terminiertes organisches Polymer.As component a), the reactive hot melt adhesive composition according to the invention contains at least one alpha-silane-terminated organic polymer.
Bei alpha-Silanen findet bekanntermaßen eine zweistufige Kondensationsreaktion von Alkoxysilanen durch das in alpha-Stellung zum Siliziumatom befindliche Donoratom (beispielsweise Stickstoffatom) weitgehend autokatalytisch statt (alpha-Effekt). Die reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung werden durch Aminosilane beschleunigt und kommen ohne den Einsatz weiterer Co-Katalysatoren wie zum Beispiel Zinnorganyle oder Diazabicycloundecen aus. Überraschenderweise hat sich im Zuge dieser Erfindung gezeigt, dass Formulierungen mit einem alpha-Silan über einen Zeitraum von ca. 30-60 Minuten bei 100 °C ohne Einhausung bei üblichem Raumklima (Raumtemperatur ca. ca. 20-23 °C, Raumluftfeuchte ca. 30-65 % r. LF.) walzenstabil sind und trotz der moderaten Beschleunigung und ohne den Einsatz weiterer Co-Katalysatoren chemisch hinreichend schnell durchhärten.In alpha-silanes, a two-stage condensation reaction of alkoxysilanes is known to occur largely autocatalytically via the donor atom (e.g., a nitrogen atom) located in the alpha position relative to the silicon atom (alpha effect). The reactive hot-melt adhesive compositions according to the present invention are accelerated by aminosilanes and do not require the use of additional co-catalysts such as organotin compounds or diazabicycloundecene. Surprisingly, this invention has demonstrated that formulations containing an alpha-silane are roller-stable for approximately 30–60 minutes at 100 °C without enclosure under typical room conditions (room temperature approximately 20–23 °C, relative humidity approximately 30–65%) and cure sufficiently quickly despite the moderate acceleration and without the use of additional co-catalysts.
Komponente a) der erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzung stellt mindestens ein alpha-Silan-terminiertes organisches Polymer dar. Demzufolge kann die reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung ein alpha-Silan-terminiertes Polymer aufweisen oder mehrere, wie zwei, drei oder vier, Polymere. Hierbei ist für den zuständigen Fachmann klar, dass Polymere keine Reinstoffe darstellen, sondern herstellungsbedingt als Stoffgemisch mit einer charakteristischen Stoffverteilung auftreten und dass daher „ein Polymer“ vereinfachend für dieses Stoffgemisch steht.Component a) of the reactive hot melt adhesive composition according to the invention comprises at least one alpha-silane-terminated organic polymer. Accordingly, the reactive hot melt adhesive composition according to the present invention can comprise one alpha-silane-terminated polymer or several, such as two, three, or four, polymers. It is clear to the person skilled in the art that poly They do not represent pure substances, but due to the manufacturing process occur as a mixture of substances with a characteristic distribution of substances, and therefore "a polymer" is a simplified term for this mixture of substances.
Alpha-Silan-terminierte organische Polymere sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise kommerziell erhalten werden. So vertreibt die Firma Wacker Chemie AG, München (DE) solche alpha-Silan modifizierten Polymere unter der Bezeichnung Geniosil®, wie Geniosil® STP-E10 oder Geniosil® XB 502.Alpha-silane-terminated organic polymers are known to those skilled in the art and can be obtained commercially, for example. Wacker Chemie AG, Munich (DE), markets such alpha-silane-modified polymers under the name Geniosil®, such as Geniosil® STP-E10 or Geniosil® XB 502.
Alpha-Silane kennzeichnen sich durch den so genannten alpha-Effekt, der in der Literatur ausführlich beispielsweise in Schindler, W. Silanterminierte Polyether mit Alpha-Effekt. Adhaes Kleb Dicht 48, 28-32 (2004) beschrieben wird. Hierbei kann beispielsweise ein Stickstoffatom in alpha-Position zu einem Siliziumatom dessen Alkoxygruppe(n) reaktiver werden lassen. Alpha-Silane sind daher u. a. gegenüber Wasser reaktiver, was eine beschleunigte Hydrolyse bewirkt, ohne dass beispielsweise zinnhaltige Katalysatoren erforderlich wären. Die Hydrolyse der Silane kann unter Vernetzung zu Siloxanen erfolgen. Insoweit stellen reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung alpha-Silan-terminierte Schmelzklebstoffe dar, die feuchtigkeitsvernetzend zu Siloxanen reagieren können.Alpha-silanes are characterized by the so-called alpha effect, which is described in detail in the literature, for example in Schindler, W. Silane-terminated polyethers with alpha effect. Adhaes Kleb Dicht 48, 28-32 (2004). In this effect, for example, a nitrogen atom in the alpha position to a silicon atom can make its alkoxy group(s) more reactive. Alpha-silanes are therefore more reactive towards water, among other things, which causes accelerated hydrolysis without the need for, for example, tin-containing catalysts. The hydrolysis of the silanes can occur via crosslinking to siloxanes. In this respect, the reactive hot melt adhesive compositions of the present invention represent alpha-silane-terminated hot melt adhesives that can react to form siloxanes via moisture crosslinking.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen alpha-Silan-terminierten organischen Polymer um ein Polymer, das eine Vielzahl von Endgruppen der Formel
aufweist, wobei
X für O oder N(R5) steht;
R, R1, R2 und R5 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen;
R3 und R4 unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen;
a für 0, 1 oder 2 steht und
„*“ die Bindung für die Anbindung an das Polymer kennzeichnet.Preferably, the at least one alpha-silane-terminated organic polymer is a polymer comprising a plurality of end groups of the formula
exhibits, whereby
X represents O or N(R 5 ) ;
R, R 1 , R 2 and R 5 independently represent hydrogen or a hydrocarbon residue with 1 to 20 carbon atoms;
R 3 and R 4 independently represent a hydrocarbon residue with 1 to 20 carbon atoms;
a stands for 0, 1 or 2 and
“*” indicates the bond for attachment to the polymer.
Mehr bevorzugt stehen R und R5 für Wasserstoff oder einen Alkylrest, der 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, wobei der Alkylrest geradkettig, verzweigt oder cyclisch sein kann. Weiter mehr bevorzugt handelt es sich bei R und R5 um H, Methyl oder Ethyl, weiter mehr bevorzugt um Wasserstoff oder Methyl.More preferably, R and R5 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, wherein the alkyl group can be straight-chain, branched, or cyclic. More preferably, R and R5 represent H, methyl, or ethyl, and more preferably, hydrogen or methyl.
Insbesondere bevorzugt ist R Wasserstoff, wenn X = O ist. Insbesondere bevorzugt ist R ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und R5 ist H, wenn X = N(R5) ist.R is particularly preferred as hydrogen when X = O. R is particularly preferred as an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms and R₅ is H when X = N( R₅ ).
Mehr bevorzugt sind R1 und R2 gleich. Weiterhin mehr bevorzugt sind R1 und R2 Wasserstoff oder ein Alkylrest, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, wobei der Alkylrest geradkettig oder verzweigt sein kann. Weiter mehr bevorzugt handelt es sich bei R1 und R2 um H, Methyl oder Ethyl, weiter mehr bevorzugt um Wasserstoff oder Methyl.More preferably, R1 and R2 are the same. Further preferably, R1 and R2 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, wherein the alkyl group can be straight-chain or branched. More preferably , R1 and R2 are H, methyl, or ethyl; more preferably, hydrogen or methyl.
Insbesondere bevorzugt sind R1 und R2 Wasserstoff. R1 and R2 are particularly preferred as hydrogen.
Mehr bevorzugt sind R3 und R4 gleich. Weiterhin mehr bevorzugt sind R3 und R4 ein Alkylrest, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, wobei der Alkylrest geradkettig oder verzweigt sein kann. Weiter mehr bevorzugt handelt es sich bei R3 und R4 um Methyl oder Ethyl.More preferably, R3 and R4 are identical. Further preferably, R3 and R4 are alkyl groups comprising 1 to 4 carbon atoms, the alkyl group being straight-chain or branched. More preferably, R3 and R4 are methyl or ethyl.
Insbesondere bevorzugt sind R3 und R4 Methyl.R 3 and R 4 Methyl are particularly preferred.
Vorzugsweise ist a =0 oder 1, mehr bevorzugt ist a = 1.Preferably a = 0 or 1, more preferably a = 1.
Ein beispielhaftes mindestens ein alpha-Silan-terminiertes organisches Polymer ist ein Polymer, das eine Vielzahl von Endgruppen der Formel *-O-C(=O)-NH-CH2-Si(CH3)(OCH3)2 aufweist.An exemplary at least one alpha-silane-terminated organic polymer is a polymer that has a variety of end groups of the formula *-OC(=O)-NH-CH 2 -Si(CH 3 )(OCH 3 ) 2 .
Die Vielzahl der oben näher beschriebenen Endgruppen terminiert ein organisches Polymer. Vorzugsweise handelt es sich bei dem organischen Polymer um ein Polyoxyalkylen, ein Kohlenwasserstoffpolymer, ein Polyurethan, ein Polyester, ein Polyamid, ein Polyacrylat, ein Polymethacrylat oder ein Polycarbonat. Bevorzugt ist Polyoxyalkylen. Vorzugsweise enthält das organische Polymer über die oben aufgeführten Endgruppen keine weiteren Silangruppen.The numerous end groups described above terminate an organic polymer. Preferably, the organic polymer is a polyoxyalkylene, a hydrocarbon polymer, a polyurethane, a polyester, a polyamide, a polyacrylate, a polymethacrylate, or a polycarbonate. Polyoxyalkylene is preferred. Preferably, the organic polymer contains no further silane groups beyond the end groups listed above.
Bevorzugte Polyoxyalkylene sind Polypropylene, beispielsweise mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht im Bereich von 5000 g/mol bis 50.000 g/mol, mehr bevorzugt von 7500 g/mol bis 30.000 g/mol, mehr bevorzugt von 10.000 g/mol bis 15.000 g/mol.Preferred polyoxyalkylenes are polypropylenes, for example with a number-averaged molecular weight in the range of 5000 g/mol to 50,000 g/mol, more preferably from 7500 g/mol to 30,000 g/mol, more preferably from 10,000 g/mol to 15,000 g/mol.
Die Komponente a) weist einen Anteil von 3 Gew.-% bis 79,999 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung auf. Vorzugsweise beträgt der Anteil 3 bis 20 Gew.- %, mehr bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%.Component a) comprises a proportion of 3 wt.% to 79.999 wt.% based on the total weight of the composition. Preferably, the proportion is 3 to 20 wt.%, more preferably 5 to 10 wt.%.
Die erfindungsgemäße reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung enthält weiterhin eine Komponente d). Hierbei handelt es sich um mindestens ein Silan, das eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist. Somit kann die Komponente d) ein oder mehrere, wie zwei, drei oder vier, solcher Silane aufweisen. Vorzugsweise besteht die Komponente d) nur aus einer Komponente. Die Komponente d) ist unterschiedlich zu den Komponenten a) bis c) und zählt nur insofern zu Komponente d), soweit diese nicht als eine der Komponenten a) bis c) aufgefasst werden kann. Insbesondere weist das Silan der Komponente d) keine alpha-Silangruppen auf und ist niedermolekularer oder oligomerer Natur und damit kein Polymer. The reactive hot melt adhesive composition according to the invention further comprises a component d). This component is at least one silane having a primary or secondary amino group or a blocked amino group that hydrolyzes to the primary or secondary amino group. Thus, component d) can have one or more, such as two, three, or four, such silanes. Preferably, component d) consists of only one component. Component d) differs from components a) to c) and is considered part of component d) only insofar as it cannot be considered one of components a) to c). In particular, the silane of component d) does not have alpha-silane groups and is of a low molecular weight or oligomeric nature and is therefore not a polymer.
Der Anteil der Komponente d) beträgt 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoffzusammensetzung. Vorzugsweise beträgt der Anteil 0,3 Gew.-% bis 1,2 Gew.-%. Weiterhin bevorzugt beträgt der Anteil 0,6 Gew.- %.The proportion of component d) is 0.001 wt.% to 3 wt.% based on the total weight of the hot melt adhesive composition according to the invention. Preferably, the proportion is 0.3 wt.% to 1.2 wt.%. More preferably, the proportion is 0.6 wt.%.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Silan der Komponente d) um mindestens ein niedermolekulares Silan, das eine primäre oder sekundäre, vorzugsweise eine primäre, Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist.In one embodiment, the silane of component d) is at least a low molecular weight silane having a primary or secondary, preferably a primary, amino group or a blocked amino group which hydrolyzes to the primary or secondary amino group.
Das mindestens eine niedermolekulare Silan der Komponente d) weist eine primäre Aminogruppe -NH2 auf. Hierbei kann die Aminogruppe Teil einer funktionellen Gruppe, wie beispielsweise einer Amidgruppe -C(=O)NH2 oder ein primäres Amin im engeren Sinne sein. Vorteilhafterweise handelt es sich um ein Amin. Auch niedermolekulare Silane, die eine sekundäre Aminogruppe aufweisen, können eingesetzt werden. Es können außerdem blockierte Aminosilane eingesetzt werden. Hierbei hydrolysiert die geblockte Aminogruppe zu der primären oder sekundären Aminogruppe, vorzugsweise zu der primären Aminogruppe. Als Beispiel sei ((Triethoxysilyl)propyl)methylisobutylimin zu nennen. Auch hier kann die Aminogruppe Teil einer funktionellen Gruppe sein oder es handelt sich um eine Aminogruppe, was bevorzugt ist. Selbstverständlich können mehrere primäre Aminogruppen vorhanden sein, insbesondere mehrere primäre Aminogruppen, mehrere sekundäre Aminogruppen und zumindest eine primäre und zumindest eine sekundäre Aminogruppe vorhanden sein. Anstelle der primären oder sekundären Aminogruppe kann selbstverständlich deren blockierte Form stehen. Bevorzugt ist jedoch eine primäre oder sekundäre, mehr bevorzugt eine primäre Aminogruppe.The at least one low-molecular-weight silane of component d) has a primary amino group -NH₂ . This amino group can be part of a functional group, such as an amide group -C(=O) NH₂ , or a primary amine in the narrower sense. Advantageously, it is an amine. Low-molecular-weight silanes with a secondary amino group can also be used. Blocked aminosilanes can also be used. In this case, the blocked amino group hydrolyzes to the primary or secondary amino group, preferably to the primary amino group. ((Triethoxysilyl)propyl)methylisobutylimine is an example. Here, too, the amino group can be part of a functional group, or it can be an amino group, which is preferred. Of course, several primary amino groups can be present, in particular several primary amino groups, several secondary amino groups, and at least one primary and at least one secondary amino group. The blocked form of the primary or secondary amino group can, of course, be used instead. However, a primary or secondary amino group is preferred, and a primary amino group is even more preferred.
Vorteilhafte niedermolekulare Silane weisen ein Molekulargewicht im Bereich von 100 g/mol bis 500 g/mol auf.Advantageous low molecular weight silanes have a molecular weight in the range of 100 g/mol to 500 g/mol.
Bevorzugte niedermolekulare Silane sind in
R7' gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste bedeutet,
D gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen Rest mit basischem Stickstoff einer primären, oder sekundären oder geblockten Aminogruppe bedeutet, R8' gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten SiC-gebundenen, von basischem Stickstoff freien organischen Rest bedeutet,
g' 1, 2 oder 3, bevorzugt 2 oder 3, ist.Preferred low molecular weight silanes are in
R 7' can be the same or different and means hydrogen atom or, if applicable, substituted hydrocarbon residues,
D can be the same or different and represents a monovalent, SiC-bound residue with basic nitrogen of a primary, secondary or blocked amino group, R 8' can be the same or different and represents a monovalent, optionally substituted SiC-bound organic residue free of basic nitrogen,
g' 1, 2 or 3, preferably 2 or 3, is.
Beispiele für gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste R7' sind die für Rest R3' unten angegebenen Beispiele.Examples of possibly substituted hydrocarbon residues R 7' are the examples given below for residue R 3' .
Bei den Resten R7' handelt es sich vorzugsweise um Wasserstoffatom und gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere um Methyl- und Ethylrest.The residues R 7' preferably consist of hydrogen atoms and optionally substituted with halogen atoms, hydrocarbon residues with 1 to 18 carbon atoms, particularly preferably consisting of Hydrogen atom and hydrocarbon residues with 1 to 10 carbon atoms, especially methyl and ethyl residues.
Beispiele für Rest R8' sind die für R3' unten angegebenen Beispiele.Examples for remainder R 8' are the examples given below for R 3' .
Bei Rest R8' handelt es sich vorzugsweise um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest.The residue R 8' preferably consists of hydrocarbon residues with 1 to 18 carbon atoms, optionally substituted with halogen atoms, and particularly preferably of hydrocarbon residues with 1 to 5 carbon atoms, especially the methyl residue.
Beispiele für Reste D sind Reste der Formeln H2N(CH2)3-, H2N(CH2)2NH(CH2)3-, H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-, H3CNH(CH2)3-, C2H5NH(CH2)3-, C3H7NH(CH2)3-, C4H9NH(CH2)3-, C5H11NH(CH2)3-, CrH13NH(CH2)3-, C7H15NH(CH2)3-, H2N(CH2)4-, H2N-CH2-CH(CH3)-CH2-, H2N(CH2)5-, cyclo-C5H9NH(CH2)3-, cyclo-C6H11NH(CH2)3-, Phenyl-NH(CH2)3-, (CH3)2N(CH2)3-, (C2H5)2N(CH2)2-, (C3H7)2NH(CH2)3-, (C4H9)2NH(CH2)3-, (C5R11)2NH(CH2)3-, (C6H13)2NH(CH2)3-, (C7H15)2NH(CH2)3-, H2N(CH2)-, H2N(CH2)2NH(CH2)-, H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)-, H3CNH(CH2)-, C2H5NH(CH2)-, C3H7NH(CH2)-, C4H9NH(CH2)-, C5H11NH(CH2)-, C6H13NH(CH2)-, C7H15NH(CH2)-, cyclo-C5H9NH(CH2)-, cyclo-C6H11NH(CH2)-, Phenyl-NH(CH2)-, (CH3)2N(CH2)-, (C2H5)2N(CH2)-, (C3H7)2NH(CH2)-, (C4H9)2NH(CH2)-, (C5H11)2NH(CH2)-, (C6H13)2NH(CH2)-, (C7H15)2NH(CH2)-, (CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)3-, (C2H5O)3Si(CH2)3NH(CH2)3-, (CH3O)2(CH3)Si(CH2)3NH(CH2)3- und (C2H5O)2(CH3)Si(CH2)3NH(CH2)3- sowie Umsetzungsprodukte der obengenannten primären Aminogruppen mit Verbindungen, die gegenüber primären Aminogruppen reaktive Doppelbindungen oder Epoxidgruppen enthalten (geblockte Aminogruppen). Examples of residues D are residues of the formulas H₂N ( CH₂ ) ₃- , H₂N ( CH₂ ) ₂NH ( CH₂ ) ₃- , H₂N( CH₂ ) ₂NH(CH₂)₂NH(CH₂)₃-, H₃CNH(CH₂)₃- , C₂H₅NH ( CH₂ ) ₃- , C₃H₇NH ( CH₂ ) ₃- , C₄H₉NH ( CH₂ ) ₃- , C₅H₁₁NH ( CH₂ ) ₃- , CrH₁₃NH ( CH₂ ) ₃- , C₇H₁₅NH ( CH₂ ) ₃- , H₂ N(CH 2 ) 5 -, cyclo-C 5 H 9 NH(CH 2 ) 3 -, cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 ) 3 -, phenyl-NH(CH 2 ) 3 -, (CH 3 ) 2 N(CH 2 ) 3 -, (C 2 H 5 ) 2 N(CH 2 ) 2 -, (C 3 H 7 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -, (C 4 H 9 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -, (C 5 R 11 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -, (C 6 H 13 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -, (C 7 H 15 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -, H 2 N(CH 2 )-, H 2 N(CH 2 ) 2 NH(CH 2 )-, H 2 N(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 2 NH(CH 2 )-, H 3 CNH(CH 2 )-, C 2 H 5 NH(CH 2 )-, C 3 H 7 NH(CH 2 )-, C 4 H 9 NH(CH 2 )-, C 5 H 11 NH(CH 2 )-, C 6 H 13 NH(CH 2 )-, C 7 H 15 NH(CH 2 )-, cyclo-C 5 H 9 NH(CH 2 )-, cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 )-, phenyl-NH(CH 2 )-, (CH 3 ) 2 N(CH 2 )-, (C 2 H 5 ) 2 N(CH 2 )-, (C 3 H 7 ) 2 NH(CH 2 )-, (C 4 H 9 ) 2 NH(CH 2 )-, (C 5 H 11 ) 2 NH(CH 2 )-, (C 6 H 13 ) 2 NH(CH 2 )-, (C 7 H 15 ) 2 NH(CH 2 )-, (CH 3 O) 3 Si(CH 2 ) 3 NH(CH 2 ) 3 -, (C 2 H 5 O) 3 Si(CH 2 ) 3 NH(CH 2 ) 3 -, (CH 3 O) 2 (CH 3 )Si(CH 2 ) 3 NH(CH 2 ) 3 - and (C 2 H 5 O) 2 (CH 3 )Si(CH 2 ) 3 NH(CH 2 ) 3 - as well Reaction products of the above-mentioned primary amino groups with compounds containing reactive double bonds or epoxide groups towards primary amino groups (blocked amino groups).
Beispiele für die Silane der Formel (IX) sind H2N(CH2)3-Si(OCH3)3, H2N(CH2)3-Si(OC2H5)3, H2N(CH2)3-Si(OCH3)2CH3, H2N(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)2CH3, H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si-(OCH3)3, H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3, cyclo-CeH11NH(CH2)3Si-(OCH3)3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OC2H5)3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3, cyclo-C6H11NH(CH)2)3-Si(OC2H5)2CH3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OH)3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OH)2CH3, Phenyl-NH(CH2)3-Si(OCH3)3, Phenyl-NH(CH2)3-Si(OC2H5)3, Phenyl-NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3, Phenyl-NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3, Phenyl-NH(CH2)3-Si(OH)3, Phenyl-NH(CH2)3-Si(OH)2CH3, HN((CH2)3-Si(OCH3)3)2, HN((CH2)3-Si(OC2H5)3)2HN((CH2)3-Si(OCH3)2CH3)2, HN((CH2)3-Si(OC2H5)2CH3)2, cyclo-C6H11NH(CH2)-Si(OCH3)3, cyclo-C6H11NH(CH2)-Si(OC2H5)3, cyclo-C6H11NH(CH2)-Si(OCH3)2CH3, cyclo-C6H11NH(CH2)-Si(OC2H5)2CH3, cyclo-C6H11NH(CH2)-Si(OH)3, cyclo-C6H11NH(CH2)-Si(OH)2CH3, Phenyl-NH(CH2)-Si(OCH3)3, Phenyl-NH(CH2)-Si(OC2H5)3, Phenyl-NH(CH2)-Si(OCH3)2CH3, Phenyl-NH(CH2)-Si(OC2H5)2CH3, Phenyl-NH(CH2)-Si(OH)3 und Phenyl-NH(CH2)-Si(OH)2CH3 sowie deren Teilhydrolysate, wobei H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OC2H5)3 und cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3 sowie jeweils deren Teilhydrolysate bevorzugt und H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3, H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)3, cyclo-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3 sowie jeweils deren Teilhydrolysate besonders bevorzugt sind.Examples of silanes of formula (IX) are H₂N ( CH₂ ) ₃ -Si( OCH₃ ) ₃ , H₂N ( CH₂ ) ₃ -Si( OC₂H₅ ) ₃ , H₂N (CH₂)₃-Si( OCH₃ ) ₂CH₃ , H₂N( CH₂ ) ₃ -Si(OC₂H₅) ₂CH₃ , H₂N ( CH₂ ) ₂NH ( CH₂ ) ₃ -Si( OCH₃ ) ₃ , H₂N ( CH₂ ) ₂NH ( CH₂ ) ₃ - Si ( OC₂H₅ ) ₃ , H₂N( CH₂ ) ₂NH ( CH₂ ) ₃ -Si( OCH₃ ) ₂CH₃ , H₂N ( CH₂ ) ₂NH ( CH₂ ) ₃ - Si ( OCH₃ ) ₂CH₃ , H₂N( CH₂ ) ₂NH (CH₂ ) ₃ ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 2 CH 3 , H 2 N(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -Si(OH) 3 , H 2 N(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -Si(OH) 2 CH 3 , H 2 N(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 3 Si-(OCH 3 ) 3 , H 2 N(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 2 NH(CH 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 3 , cyclo-CeH 11 NH(CH 2 ) 3 Si-(OCH 3 ) 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 ) 3 -Si(OCH 3 ) 2 CH 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH) 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 2 CH 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 ) 3 -Si(OH) 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 ) 3 -Si(OH) 2 CH 3 , Phenyl-NH(CH 2 ) 3 -Si(OCH 3 ) 3 , Phenyl-NH(CH 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 3 , Phenyl-NH(CH 2 ) 3 -Si(OCH 3 ) 2 CH 3 , Phenyl-NH(CH 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 2 CH 3 , Phenyl-NH(CH 2 ) 3 -Si(OH) 3 , Phenyl-NH(CH 2 ) 3 -Si(OH) 2 CH 3 , HN((CH 2 ) 3 -Si(OCH 3 ) 3 ) 2 , HN((CH 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 3 ) 2 HN((CH 2 ) 3 -Si(OCH 3 ) 2 CH 3 ) 2 , HN((CH 2 ) 3 -Si(OC 2 H 5 ) 2 CH 3 ) 2 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 )-Si(OCH 3 ) 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 )-Si(OC 2 H 5 ) 3 , cyclo-C 6 H 11 NH(CH 2 )-Si( OCH3 ) 2CH3 , cyclo- C6H11NH ( CH2 )-Si( OC2H5 ) 2CH3 , cyclo- C6H11NH ( CH2 )-Si ( OH ) 3 , cyclo -C6H11NH ( CH2 )-Si(OH) 2CH3 , Phenyl-NH(CH 2 )-Si(OCH 3 ) 3 , Phenyl-NH(CH 2 )-Si(OC 2 H 5 ) 3 , Phenyl-NH(CH 2 )-Si(OCH 3 ) 2 CH 3 , Phenyl-NH(CH 2 )-Si(OC 2 H 5 ) 2 CH 3 , Phenyl-NH(CH 2 )-Si(OH) 3 and phenyl-NH(CH 2 )-Si(OH )₂CH₃ and their partial hydrolysates, wherein H₂N ( CH₂ ) ₂NH ( CH₂ ) ₃ -Si( OCH₃ ) ₃ , H₂N( CH₂ )₂NH( CH₂ ) ₃- Si( OC₂H₅ ) ₃ , H₂N (CH₂) ₂NH ( CH₂ ) ₃ -Si( OCH₃ ) ₂CH₃ , cyclo- C₆H₁₁NH ( CH₂ ) ₃ - Si ( OCH₃ ) ₂CH₃ , cyclo- C₆H₁₁NH ( CH₂ ) ₃ -Si( OC₂H₅ ) ₃ , and cyclo- C₆H₁₁NH ( CH₂ ) ₃ - Si( OCH₃ ) ₂CH₃ , and their respective partial hydrolysates , are preferred , and H₂N (CH₂ ) ₃ 2 ) 2 NH( CH2 ) 3 -Si( OCH3 ) 3 , H2N (CH2) 2NH ( CH2 ) 3 -Si( OCH3 ) 2CH3 , cyclo - C6H11NH ( CH2 ) 3 - Si( OCH3 ) 3 , cyclo- C6H11NH ( CH2 ) 3 - Si( OCH3 ) 2CH3 , and their respective partial hydrolysates are particularly preferred.
Besonders bevorzugte Beispiele sind auch N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Amino-propyltrimethoxysilan, 3-(2-Aminoethylamino)propyltriethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, oder 3-Ureidopropyltrimethoxysilan. Bevorzugt ist insbesondere 3-Aminopropyltrimethoxysilan.Particularly preferred examples include N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-Aminopropyltrimethoxysilane, 3-(2-Aminoethylamino)propyltriethoxysilane, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, or 3-ureidopropyltrimethoxysilane. 3-Aminopropyltrimethoxysilane is especially preferred.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Silan der Komponente d) um ein eine oder mehrere Aminogruppen enthaltendes oligomeres Silan ist, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von mehr als 500 g/mol und vorzugsweise um ein Gemisch Aminogruppen-haltiger Alkoxy-/Hydroxy-Silane und/oder Silanole sowie darauf basierender Kondensations- und Cokondensationsprodukte ist.In a further embodiment, the silane of component d) is an oligomeric silane containing one or more amino groups, preferably with a molecular weight of more than 500 g/mol and preferably a mixture of amino group-containing alkoxy/hydroxy silanes and/or silanols as well as condensation and cocondensation products based thereon.
Solche eine oder mehrere Aminogruppen enthaltende oligomere Silane sind kommerziell erhältlich, zum Beispiel als Dynasylan® 1146 der Firma Evonik. Diese sind beispielsweise in
Wie bereits oben ausgeführt wurde kann es sich bei dem mindestens einen eine oder mehrere Aminogruppen enthaltenden oligomeren Silan um ein Gemisch handeln, das erhalten werden kann, indem man
- (A) mindestens ein Aminoalkylalkoxysilan der allgemeinen Formel I
worin Gruppen R, R' und R'' gleich oder verschieden sind und jeweils für ein Wasserstoffatom oder für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen stehen, Y eine bivalente Alkylengruppe aus der Reihe -CH2-, -(CH2)2 -, -(CH2)3- oder -[CH2CH(CH3)CH2]- darstellt, x gleich 0, 1 oder 2 und n gleich 0 oder 1 sind, oderNR'2[(CH2)2NR']x -Y-Si(R'')n (OR)3-n (I), - (B) mindestens ein bis-silyliertes Alkylamin der allgemeinen Formel II
worin Gruppen R, R' und R'' gleich oder verschieden sind und jeweils für ein Wasserstoffatom oder für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen stehen, Gruppen Y gleich oder verschieden sind und Y eine bivalente Alkylengruppe aus der Reihe -CH2-, -(CH2)2-, -(CH2)3- oder -[CH2CH(CH3)CH2]- darstellt, y und z unabhängig gleich 0, 1 oder 2 sowie m und n unabhängig gleich 0 oder 1 sind, oder(RO)3-m(R'')mSi-Y-[NR'(CH2)2]yNR'[(CH2)2NR']z-Y-Si(R'')n(OR)3-n (II), - (C) mindestens ein tris-silyliertes Alkylamin der allgemeinen Formel III
worin Gruppen R und R'' gleich oder verschieden sind und jeweils für ein Wasserstoffatom oder für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen stehen, Y unabhängig eine bivalente Alkylengruppe aus der Reihe -CH2-, -(CH2)2-, -(CH2)3- oder -[CH2CH(CH3)CH2 ]- darstellt und n unabhängig gleich 0 oder 1 ist, oderN[-Y-Si(R'')n(OR)3-n]3 (I), - (D) mindestens zwei der zuvor genannten silylierten Alkylamine der allgemeinen Formel I, II sowie III mit einer definierten Menge an Wasser und optional unter Zusatz einer Säure hydrolysiert sowie kondensiert bzw. cokondensiert und den freien Alkohol im Wesentlichen aus dem System entfernt.
- (A) at least one aminoalkylalkoxysilane of general formula I
wherein groups R, R' and R'' are the same or different and each represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group with 1 to 8 C atoms, Y represents a bivalent alkylene group from the series -CH 2 -, -(CH 2 ) 2 -, -(CH 2 ) 3 - or -[CH 2 CH(CH 3 )CH 2 ]-, x is equal to 0, 1 or 2 and n is equal to 0 or 1, orNR' 2 [(CH 2 ) 2 NR'] x -Y-Si(R'') n (OR) 3-n (I), - (B) at least one bis-silylated alkylamine of general formula II
wherein groups R, R' and R'' are the same or different and each represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group with 1 to 8 carbon atoms, groups Y are the same or different and Y represents a bivalent alkylene group from the series -CH2- , -( CH2 ) 2- , -( CH2 ) 3- or -[ CH2CH ( CH3 ) CH2 ]-, y and z are independently equal to 0, 1 or 2 and m and n are independently equal to 0 or 1, or(RO) 3-m (R'') m Si-Y-[NR'(CH 2 ) 2 ] y NR'[(CH 2 ) 2 NR'] z -Y-Si(R'') n (OR) 3-n (II), - (C) at least one tris-silylated alkylamine of general formula III
wherein groups R and R'' are the same or different and each represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group with 1 to 8 C atoms, Y independently represents a bivalent alkylene group from the series -CH 2 -, -(CH 2 ) 2 -, -(CH 2 ) 3 - or -[CH 2 CH(CH 3 )CH 2 ]- and n independently is equal to 0 or 1, orN[-Y-Si(R'') n (OR) 3 - n ] 3 (I), - (D) at least two of the aforementioned silylated alkylamines of general formula I, II and III are hydrolyzed and condensed or co-condensed with a defined amount of water and optionally with the addition of an acid, and the free alcohol is substantially removed from the system.
Hierbei sollen unter mono-silylierten Aminen solche gemäß der Formel I verstanden werden. Unter oligo-silylierten Aminen sind insbesondere solche zu verstehen, die zwei und mehr als zwei Silylgruppen an einer Aminogruppe bzw. Alkylamin tragen, beispielsweise gemäß Formel II (bis-silyliert) oder Formel III (tris-silyliert) und/oder entsprechende Verbindungen, die auch cyclisiert vorliegen können.Here, mono-silylated amines are defined as those of formula I. Oligo-silylated amines are defined in particular as those bearing two or more silyl groups on an amino group or alkylamine, for example, according to formula II (bis-silylated) or formula III (tris-silylated), and/or corresponding compounds, which may also exist in cyclized form.
Bei der Herstellung des Gemisches setzt man als Aminoalkylalkoxysilane der allgemeinen Formel I bevorzugt
Als Verbindungen gemäß Formel II bevorzugt man
sowie als Verbindungen gemäß Formel III
Compounds according to Formula II are preferred
as compounds according to Formula III
So wählt man für die Herstellung des Gemisches bevorzugt mindestens eine Komponente (A) aus der Reihe AMMO, AMEO, DAMO, TRIAMO, 3-(N-Alkylamino)propyltrialkoxysilan, wobei Alkyl Methyl, Ethyl, n-Propyl oder n-Butyl sowie Alkoxy Methoxy oder Ethoxy bedeutet, eine bevorzugte Auswahl der Komponente (B) kann aus der Reihe Bis-AMMO, Bis-AMEO, Bis-DAMO sowie Komponente (C) aus der Reihe Tris-AMMO, Tris-AMEO erfolgen.For the preparation of the mixture, at least one component (A) is preferably selected from the series AMMO, AMEO, DAMO, TRIAMO, 3-(N-Alkylamino)propyltrialkoxysilane, where alkyl means methyl, ethyl, n-propyl or n-butyl as well as alkoxy methoxy or ethoxy, a preferred selection of the component (B) can be from the series Bis-AMMO, Bis-AMEO, Bis-DAMO and component (C) from the series Tris-AMMO, Tris-AMEO.
Ebenfalls kann man zur Herstellung des Gemisches Mischungen, die Verbindungen der allgemeinen Formeln I, II, und/oder III enthaltend, vorteilhaft einsetzen. Auch können solche einsetzbaren Gemische so genannte Ankondensationsprodukte besagter Aminoalkoxysilane enthalten. Unter Ankondensationsprodukten bzw. Reaktionsprodukten von Aminoalkoxysilanen der allgemeinen Formeln I, II und/oder III werden geeigneterweise solche dimeren, trimeren, tetrameren oder höheren oligomeren Produkte verstanden, die in der Regel durch Kondensation bzw. Cokondensation und/oder Vorhydrolyse der jeweiligen Monomeren unter Abspaltung von Alkohol entstehen. In entsprechenden Kondensaten bzw. Cokondensaten sind somit die Eduktkomponenten über Si-O-Si-Bindungen verknüpft. Es ist ferner bekannt, dass ein Cyclus bei Hydrolyse oder Alkoholyse öffnet und das entsprechende Aminoalkylalkoxysilan bzw. -silanol erhalten wird. Ebenso können Verbindungen der allgemeinen Formel II in cyclischer bzw. bicyclischer Form vorliegen und als solche eingesetzt werden.Mixtures containing compounds of general formulas I, II, and/or III can also be advantageously used to prepare the mixture. Such usable mixtures can also contain so-called ancondensation products of said aminoalkoxysilanes. Ancondensation products or reaction products of aminoalkoxysilanes of general formulas I, II, and/or III are suitably understood to be dimeric, trimeric, tetrameric, or higher oligomeric products, which generally arise from condensation or cocondensation and/or pre-hydrolysis of the respective monomers with elimination of alcohol. In corresponding condensates or cocondensates, the reactant components are thus linked via Si-O-Si bonds. It is also known that a cycle opens upon hydrolysis or alcoholysis, yielding the corresponding aminoalkylalkoxysilane or silanol. Likewise, compounds of general formula II can exist in cyclic or bicyclic form and be used as such.
Bei der Umsetzung entsteht nach chemischem Verständnis im Wesentlichen ein Gemisch Aminogruppen-haltiger Alkoxy-/Hydroxy-Silane und/oder Silanole sowie darauf basierender Kondensations- und Cokondensationsprodukte (entsprechende lineare, verzweigte, cyclische sowie ggf. raumvernetzte Siloxane) ausgehend von Verbindungen der allgemeinen Formeln I, II oder III und/oder entsprechender Ankondensationsprodukte.According to chemical understanding, the reaction essentially produces a mixture of amino group-containing alkoxy/hydroxy silanes and/or silanols as well as condensation and co-condensation products based thereon (corresponding linear, branched, cyclic and possibly spatially cross-linked siloxanes) starting from compounds of the general formulas I, II or III and/or corresponding ancondensation products.
Bevorzugt führt man bei der Herstellung des Gemisches die Umsetzung, insbesondere Hydrolyse sowie Kondensation bzw. Cokondensation, bei einer Temperatur < 100°C, vorzugsweise von 10 bis 80°C, besonders bevorzugt von 15 bis 60°C, insbesondere von 20 bis 50°C, durch.Preferably, the reaction, in particular hydrolysis as well as condensation or co-condensation, is carried out at a temperature < 100°C, preferably from 10 to 80°C, particularly preferably from 15 to 60°C, and especially from 20 to 50°C.
Optional kann man bei der Herstellung des Gemisches eine organische oder anorganische Säure einsetzen. So kann man vorteilhaft Chlorwasserstoffsäure (HCl bzw. wässrige Salzsäure) oder wässrige Essigsäure oder wässrige Ameisensäure verwenden, wobei der dadurch eingebrachte Anteil an Wasser gleichzeitig der zur erfindungsgemäß einzubringenden Wassermenge für die gezielte Hydrolyse der Alkoxysilane zuzurechnen ist. Ein Zusatz an Säure kann aber auch im Anschluss an die Herstellung des Gemisches erfolgen, wobei man bevorzugt auf einen pH-Wert von 2 bis 6, insbesondere von 3 bis 5 einstellt.Optionally, an organic or inorganic acid can be used in the preparation of the mixture. Hydrochloric acid (HCl or aqueous hydrochloric acid), aqueous acetic acid, or aqueous formic acid can be advantageously used, the water added thereby being added to the amount of water required for the targeted hydrolysis of the alkoxysilanes according to the invention. However, the acid can also be added after the preparation of the mixture, preferably to a pH of 2 to 6, and particularly 3 to 5.
Insbesondere erfolgt der Herstellung des Gemisches eine destillative Aufarbeitung des Produktgemischs aus der Umsetzung, d. h. aus dem erhaltenen Produktgemisch destilliert man vorzugsweise unter leichtem Erwärmen und unter vermindertem Druck die unter Umgebungsbedingungen ansonsten leicht flüchtigen Bestandteile, insbesondere den Hydrolysealkohol sowie ggf. zugesetztes Löse- bzw. Verdünnungsmittel, zumindest anteilig ab. Ggf. kann man dabei die Menge an flüchtigen Bestandteilen, die aus dem System entfernt werden, durch die volumenmäßig gleiche Menge an Wasser und/oder Säure ersetzen.In particular, the mixture is prepared by distillation of the product mixture from the reaction; that is, the components that are otherwise readily volatile under ambient conditions, especially the hydrolysis alcohol and any added solvent or diluent, are preferably distilled off from the resulting product mixture under gentle heating and reduced pressure. If necessary, the amount of volatile components removed from the system can be replaced by the same volume of water and/or acid.
So kann das Gemisch vorzugsweise einen Gehalt an organischer oder anorganischer Säure aufweisen, wobei geeigneterweise ein Neutralisationsgrad der Aminoalkyl- und oligo-silylierten Aminoalkyl-Gruppen von 0 bis 125%, vorzugsweise 0,1 bis 120%, besonders bevorzugt 70 bis 115%, ganz besonders bevorzugt 75 bis 110%, bezogen auf die Aminzahl, vorliegt. Die Bestimmung der Aminzahl kann nach
Bevorzugt handelt es sich bei der verwendeten Säure um eine anorganische oder organische Säure, insbesondere Salzsäure, Essigsäure oder Ameisensäure, wobei die aminoalkyl- und oligo-silylierten-amionalkyl-funktionellen Siliciumverbindungen in der vorliegenden Zusammensetzung nach chemischem Verständnis zumindest anteilig als kationisches Amingemisch vorliegen, d. h. dass eine erfindungsgemäß verwendete Zusammensetzung bevorzugt einen Gehalt an Säure und/oder ein entsprechendes Salz aus Säure und einer der vorliegenden aminofunktionellen Verbindungen aufweist.Preferably, the acid used is an inorganic or organic acid, in particular hydrochloric acid, acetic acid or formic acid, wherein the aminoalkyl and oligo-silylated aminoalkyl functional silicon compounds in the present composition are, according to chemical understanding, at least partially present as a cationic amine mixture, i.e., that a composition used according to the invention preferably has a content of acid and/or a corresponding salt of acid and one of the present amino functional compounds.
Das Gemisch kann eine Viskosität von 2 bis 1000 mPa·s, vorzugsweise 3 bis 500 mPa·s, besonders bevorzugt von 4 bis 250 mPa·s aufweisen, wobei die Viskosität beispielsweise gemäß
Die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung kann einen oder mehrere Füllstoffe c) und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten.The reactive hot melt adhesive composition according to the invention can contain one or more fillers c) and optionally one or more further components.
Dementsprechend kann ein Füllstoff oder zwei, drei oder mehr verschieden Füllstoffe enthalten sein. Sofern die Komponente c) vorhanden ist, beträgt deren Anteil, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bis zu 70 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 35 Gew.-%. Füllstoffe sind dem Fachmann bekannt. Ein beispielhafter Füllstoff ist Calcit. Weitere beispielhafte Füllstoffe sind Calciumcarbonat, beispielsweise Kreide oder Korund, wie Edelkorund. Durch den Einsatz von Füllstoff kann der Fadenzug beim Verarbeiten der Klebstoffzusammensetzung vermieden oder vermindert werden.Accordingly, the composition may contain one filler or two, three, or more different fillers. If component c) is present, its proportion, based on the total weight of the composition, is up to 70 wt.%, preferably up to 35 wt.%. Fillers are known to those skilled in the art. An example of a filler is calcite. Other examples include calcium carbonate, such as chalk, or corundum, such as aluminum oxide. The use of fillers can prevent or reduce stringing during processing of the adhesive composition.
Darüber hinaus können eine oder mehrere, beispielsweise eine, zwei oder drei, weitere Komponenten enthalten sein. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße reaktive Schmelzklebstoffzusammensetzung jedoch keine Acrylharze, wie sie in
Die erfindungsgemäße Heißklebstoffzusammensetzung kann mindestens ein Siliconharz, wie ein Phenylsilikonharz enthalten. Siliconharze sind beispielsweise in
Dementsprechend enthalten mögliche Siliconharze gemäß
R3' gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom, einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest oder einen zweiwertigen, gegebenenfalls substituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der zwei Einheiten der Formel (II) verbrückt, bedeutet,
R4' gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet,
R5' gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, SiC-gebundenen, gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet,
c' 0, 1, 2 oder 3 ist,
d' 0, 1, 2 oder 3, bevorzugt 0, 1 oder 2, besonders bevorzugt 0 oder 1, ist und
e' 0, 1 oder 2, bevorzugt 0 oder 1, ist,
mit der Maßgabe, dass die Summe aus c' + d' + e' kleiner oder gleich 3 ist, in mindestens einer Einheit e' verschieden 0 ist und in mindestens 40 % der Einheiten der Formel (II) die Summe c' + e' gleich 0 oder 1 ist.Accordingly, possible silicone resins contain according to
R 3' may be the same or different and signifies a hydrogen atom, a monovalent, SiC-bonded, optionally substituted aliphatic hydrocarbon residue or a divalent, optionally substituted, aliphatic hydrocarbon residue bridging two units of formula (II),
R 4' can be the same or different and represents a hydrogen atom or a monovalent, possibly substituted, hydrocarbon residue,
R 5' can be the same or different and represents a monovalent, SiC-bonded, optionally substituted aromatic hydrocarbon residue,
c' 0, 1, 2 or 3 is,
d' 0, 1, 2 or 3, preferably 0, 1 or 2, particularly preferably 0 or 1, is and
e' 0, 1 or 2, preferably 0 or 1, is,
provided that the sum of c' + d' + e' is less than or equal to 3, in at least one unit e' is different from 0 and in at least 40% of the units of formula (II) the sum c' + e' is equal to 0 or 1.
Geeignete Siliconharze bestehen vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-% aus Einheiten der Formel (II), besonders bevorzugt ausschließlich aus Einheiten der Formel (II).Suitable silicone resins preferably consist of at least 90 wt.% units of formula (II), particularly preferably exclusively of units of formula (II).
Beispiele für Reste R3' sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, 1-n-Butyl, 2-n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der n-Hexylrest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie der n-Octylrest, iso-Octylreste und der 2,2,4-Trimethylpentylrest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n-Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Octadecylreste, wie der n-Octadecylrest; Cycloalkylreste, wie der Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylrest und Methylcyclohexylreste; Alkenylreste, wie der Vinyl-, 1-Propenyl- und der 2-Propenylrest; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl- und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste; Xylylreste und Ethylphenylreste; und Aralkylreste, wie der Benzylrest, der o und der ß-Phenylethylrest.Examples of R3 ' groups are alkyl groups, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, 1-n-butyl, 2-n-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, and tert-pentyl groups; hexyl groups, such as n-hexyl; heptyl groups, such as n-heptyl; octyl groups, such as n-octyl, isooctyl, and 2,2,4-trimethylpentyl; nonyl groups, such as n-nonyl; decyl groups, such as n-decyl; dodecyl groups, such as n-dodecyl; and octadecyl groups, such as n-octadecyl. Cycloalkyl groups, such as cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and methylcyclohexyl groups; alkenyl groups, such as vinyl, 1-propenyl and 2-propenyl groups; aryl groups, such as phenyl, naphthyl, anthryl and phenanthryl groups; alkaryl groups, such as o-, m-, p-tolyl groups; xylyl groups and ethylphenyl groups; and aralkyl groups, such as benzyl, o- and β-phenylethyl groups.
Beispiele für substituierte Reste R3' sind Halogenalkylreste, wie der 3,3,3-Trifluor-n-propylrest, der 2, 2,2,2',2',2'-Hexafluorisopropylrest und der Heptafluorisopropylrest, und Halogenarylreste, wie der o-, m- und p-Chlorphenylrest.Examples of substituted R 3' groups are haloalkyl groups, such as the 3,3,3-trifluoro-n-propyl group, the 2,2,2,2',2',2'-hexafluoroisopropyl group and the heptafluoroisopropyl group, and haloaryl groups, such as the o-, m- and p-chlorophenyl group.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R3' um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte, einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Alkylreste mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest. Es kann sich bei dem Rest R3' aber auch um zweiwertige aliphatische Reste handeln, die zwei Silylgruppen der Formel (II) miteinander verbinden, wie z.B. Alkylenreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methylen-, Ethylen-, Propylen- oder Butylenreste.Preferably, R 3' is a monovalent hydrocarbon residue with 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted with halogen atoms, and particularly preferably an alkyl residue with 1 or 2 carbon atoms, especially a methyl residue. However, R 3' can also be a divalent aliphatic residue linking two silyl groups of formula (II), such as alkylene residues with 1 to 10 carbon atoms, like methylene, ethylene, propylene, or butylene residues.
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R3' jedoch um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte, einwertige SiC-gebundene aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest.Preferably, however, residue R 3' is a monovalent SiC-bonded aliphatic hydrocarbon residue with 1 to 18 carbon atoms, optionally substituted with halogen atoms, and particularly preferably an aliphatic hydrocarbon residue with 1 to 6 carbon atoms, especially the methyl residue.
Beispiele für Rest R4' sind Wasserstoffatom oder die für Rest R3' angegebenen Beispiele.Examples for residue R 4' are hydrogen atoms or the examples given for residue R 3' .
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R4' um ein Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methyl- und Ethylrest.Preferably, the residue R 4' is a hydrogen atom or optionally alkyl residues substituted with halogen atoms with 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably alkyl residues with 1 to 4 carbon atoms, especially the methyl and ethyl residues.
Beispiele für Reste R5' sind die oben für R3' angegebenen aromatischen Reste.Examples of residues R 5' are the aromatic residues listed above for R 3' .
Bevorzugt handelt es sich bei Rest R5' um gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte, SiC-gebundene aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Ethylphenyl-, Toluyl-, Xylyl-, Chlorphenyl-, Naphtyl- oder Styrylreste, besonders bevorzugt um den Phenylrest. Preferably, the residue R 5' is a SiC-bonded aromatic hydrocarbon residue with 1 to 18 carbon atoms, optionally substituted with halogen atoms, such as ethylphenyl, toluyl, xylyl, chlorophenyl, naphtyl or styryl residues, particularly preferably the phenyl residue.
Bevorzugt werden Siliconharze eingesetzt, in denen mindestens 90% aller Reste R3' für Methylrest, mindestens 90% aller Reste R4' für Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropylrest und mindestens 90% aller Reste R5' für Phenylrest stehen.Silicone resins are preferably used in which at least 90% of all residues R 3' represent methyl residues, at least 90% of all residues R 4' represent methyl, ethyl, propyl or isopropyl residues and at least 90% of all residues R 5' represent phenyl residues.
Vorzugsweise werden Siliconharze, die mindestens 40%, besonders bevorzugt mindestens 60%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen c' gleich 0 ist, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II).Preferably, silicone resins are used which have at least 40%, particularly preferably at least 60%, units of formula (II) in which c' is equal to 0, in each case based on the total number of units of formula (II).
Vorzugsweise werden Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen d' für den Wert 0 oder 1 steht.Preferably, silicone resins are used which, based on the total number of units of formula (II), have at least 70%, particularly preferably at least 80%, units of formula (II) in which d' represents the value 0 or 1.
Vorzugsweise werden Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e' für den Wert 1 steht. Es können Siliconharze eingesetzt werden, die ausschließlich Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e' gleich 1 ist, aber besonders bevorzugt weisen mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 20%, höchstens 60%, besonders bevorzugt höchstens 80%, der Einheiten der Formel (II) ein e' von 0 auf.Preferably, silicone resins are used which, based on the total number of units of formula (II), at least 20%, and particularly preferably at least 40%, have units of formula (II) in which e' represents the value 1. Silicone resins may be used which exclusively have units of formula (II) in which e' is equal to 1, but particularly preferably at least 10%, particularly preferably at least 20%, at most 60%, and particularly preferably at most 80%, of the units of formula (II) have an e' of 0.
Vorzugsweise werden Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen die Summe c' + e' gleich 1 ist.Preferably, silicone resins are used which, based on the total number of units of formula (II), have at least 50%, particularly preferably at least 70%, in particular at least 80%, units of formula (II) in which the sum c' + e' is equal to 1.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e' für den Wert 1 und c' für den Wert 0 steht. Vorzugsweise weisen dabei höchstens 40%, besonders bevorzugt höchstens 70% aller Einheiten der Formel (II) ein d' ungleich 0 auf.In a particularly preferred embodiment of the invention, silicone resins are used which, based on the total number of units of formula (II), comprise at least 20%, and particularly preferably at least 40%, units of formula (II) in which e' represents the value 1 and c' represents the value 0. Preferably, at most 40%, and particularly preferably at most 70%, of all units of formula (II) have a d' other than 0.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden als Siliconharze eingesetzt, die, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl an Einheiten der Formel (II), mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40%, Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen e' für den Wert 1 und c' für den Wert 0 steht und die zudem mindestens 1 %, bevorzugt mindestens 10%, an Einheiten der Formel (II) aufweisen, in denen c' für 1 oder 2, bevorzugt für 1, und e' für 0 steht.In a further particularly preferred embodiment of the invention, silicone resins are used which, based on the total number of units of formula (II), comprise at least 20%, particularly preferably at least 40%, units of formula (II) in which e' represents the value 1 and c' represents the value 0, and which also comprise at least 1%, preferably at least 10%, units of formula (II) in which c' represents 1 or 2, preferably 1, and e' represents 0.
Beispiele für die Siliconharze sind Organopolysiloxanharze, die im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, aus (Q)-Einheiten der Formeln SiO4/2, Si(OR4')O3/2, SI(OR4')2O2/2 und Si(OR4)3O1/2, (T)-Einheiten der Formeln PhSiO3/2, PhSi(OR4)O2/2, PhSi(OR4)2O1/2, MeSiO3/2, MeSi(OR4)O2/2 und MeSi(OR4)2O1/2 (D)-Einheiten der Formeln Me2SiO2/2, Me2Si(OR4)O1/2, Ph2SiO2/2 und Ph2Si(OR4)O1/2, MePhSiO2/2 und MePhSi(OR4')O1/2 sowie (M)-Einheiten der Formel Me3SiO1/2 bestehen, wobei Me für einen Methylrest, Ph für einen Phenylrest und R4' für Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, steht, wobei das Harz pro Mol (T)-Einheiten 0-2 Mol (Q)-Einheiten, 0-2 Mol (D)-Einheiten und 0-2 Mol (M)-Einheiten enthält.Examples of silicone resins are organopolysiloxane resins, which consist essentially, preferably exclusively, of (Q) units of the formulas SiO₄ /2 , Si(OR₄ ' )O₃ /2 , Si(OR₄ ' ) ₂O₂/ 2 and Si( OR₄ ) ₃O₁ /2 , (T) units of the formulas PhSiO₃ /2 , PhSi( OR₄ ) O₂ /2 , PhSi( OR₄ ) ₂O₁/ 2, MeSiO₃/ 2 , MeSi(OR₄)O₂ /2 and MeSi( OR₄ ) ₂O₁ / 2, (D) units of the formulas Me₂SiO₂ /2 , Me₂Si ( OR₄ )O₁ / 2 , Ph₂SiO₂ / 2 and Ph₂Si ( OR₄ )O₁ /2 , MePhSiO₄ 2/2 and MePhSi(OR 4' )O 1/2 as well as (M) units of the formula Me 3 SiO 1/2 , wherein Me represents a methyl group, Ph represents a phenyl group and R 4' represents a hydrogen atom or optionally halogen-substituted alkyl groups with 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably around a hydrogen atom or alkyl groups with 1 to 4 carbon atoms, where the resin contains 0-2 mol (Q) units, 0-2 mol (D) units and 0-2 mol (M) units per mol (T) units.
Bevorzugte Beispiele für Siliconharze sind Organopolysiloxanharze, die im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, aus T-Einheiten der Formeln PhSiO3/2, PhSi(OR4)O2/2 und PhSi(OR4)2O1/2, T-Einheiten der Formeln MeSiO3/2, MeSi(OR4)O2/2 und MeSi(OR4)2O1/2 sowie D-Einheiten der Formeln Me2SiO2/2 und Me2Si(OR4')O1/2 bestehen, wobei Me für einen Methylrest, Ph für einen Phenylrest und R4' für ein Wasserstoffatom oder gegebenenfalls mit Halogenatomen substituierte Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Wasserstoffatom oder Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, steht, mit einem molaren Verhältnis von (T)- zu (D)-Einheiten von 0,5 bis 2,0.Preferred examples of silicone resins are organopolysiloxane resins consisting essentially, preferably exclusively, of T-units of the formulas PhSiO 3/2 , PhSi(OR 4 )O 2/2 and PhSi(OR 4 ) 2 O 1/2 , T-units of the formulas MeSiO 3/2 , MeSi(OR 4 )O 2/2 and MeSi(OR 4 ) 2 O 1/2 , and D-units of the formulas Me 2 SiO 2/2 and Me 2 Si(OR 4' )O 1/2 , wherein Me represents a methyl group, Ph a phenyl group, and R 4' a hydrogen atom or optionally halogen-substituted alkyl groups with 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably around a hydrogen atom or alkyl groups with 1 to 4 carbon atoms, with a molar ratio of (T)- to (D)-units of 0.5 up to 2.0.
Unter diesen Beispielen werden Siliconharze besonders bevorzugt, deren Einheiten der Formel (II) zu mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, insbesondere mindestens 85% aus T- Einheiten der Formeln PhSiO3/2, PhSi(OR4)O2/2, PhSi(OR4)2O1/2, Me SiO3/2, MeSi(OR4)O2/2 und MeSi(OR4)2O1/2 gebildet werden, wobei diese Siliconharze mindestens 30%, bevorzugt mindestens 40%, insbesondere mindestens 50% T-Einheiten der Formeln PhSiO3/2, PhSi(OR4)O2/2 und PhSi(OR4')2O1/2 und mindestens 10%, bevorzugt mindestens 15%, insbesondere mindestens 20% T-Einheiten der MeSiO3/2, MeSi(OR4)O2/2 und MeSi(OR4)2O1/2 enthalten.Among these examples, silicone resins are particularly preferred whose units of formula (II) are formed to at least 50%, preferably at least 70%, in particular at least 85% from T-units of formulas PhSiO 3/2 , PhSi(OR 4 )O 2/2 , PhSi(OR 4 ) 2 O 1/2 , Me SiO 3/2 , MeSi(OR 4 )O 2/2 and MeSi(OR 4 ) 2 O 1/2 , wherein these silicone resins contain at least 30%, preferably at least 40%, in particular at least 50% T-units of formulas PhSiO 3/2 , PhSi(OR 4 )O 2/2 and PhSi(OR 4' ) 2 O 1/2 and at least 10%, preferably at least 15%, in particular at least 20% T-units of MeSiO 3/2 , MeSi(OR 4 )O 2/2 and MeSi(OR 4 ) 2 O 1/2 contained.
Vorzugsweise besitzen die Siliconharze eine mittlere Molmasse (Zahlenmittel) Mn von mindestens 500 g/mol und besonders bevorzugt von mindestens 600 g/mol. Die mittlere Molmasse Mn liegt vorzugsweise bei höchstens 400000 g/mol, besonders bevorzugt bei höchstens 100000 g/mol, insbesondere bei höchstens 50000 g/mol.Preferably, the silicone resins have a mean molar mass (number-average) Mn of at least 500 g/mol and particularly preferably of at least 600 g/mol. The mean molar mass Mn is preferably at most 400,000 g/mol, particularly preferably at most 100,000 g/mol, and especially at most 50,000 g/mol.
Solche Siliconharze können bei 23°C und 1000 hPa sowohl fest als auch flüssig sein, wobei Siliconharze bevorzugt flüssig sind.Such silicone resins can be both solid and liquid at 23°C and 1000 hPa, with silicone resins preferably being liquid.
Bei den Siliconharzen handelt es sich um handelsübliche Produkte (beispielsweise Silres® IC 368 der Firma Wacker Chemie (DE)) oder diese können nach in der Siliciumchemie gängigen Methoden hergestellt werden.The silicone resins are commercially available products (for example, Silres® IC 368 from Wacker Chemie (DE)) or they can be produced using methods common in silicon chemistry.
Weiterhin kann die reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung zusätzlich mindestens ein klebrigmachendes Polymer (Tackifier) enthalten. Hierbei kann ein Tackifier oder beispielsweise zwei oder drei verschiedene Tackifier eingesetzt werden. Der Anteil liegt vorteilhafterweise bei bis zu 65 Gew.-%, beispielsweise von 0,01 Gew.-% bis 65 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von bis zu 15 Gew.-%, beispielsweise von 0,01 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.Furthermore, the reactive hot melt adhesive composition according to the present invention can additionally contain at least one tackifier. One tackifier or, for example, two or three different tackifiers can be used. The proportion is advantageously up to 65 wt.%, for example from 0.01 wt.% to 65 wt.%, and more preferably in the range of up to 15 wt.%, for example from 0.01 wt.% to 15 wt.%, based on the total weight of the composition.
Weiterhin kann die reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung zusätzlich mindestens einen Stabilisator enthalten. Hierbei kann ein Stabilisator oder zwei, drei oder vier Stabilisatoren vorhanden sein. Stabilisatoren sind dem Fachmann bekannt. Dabei kann es sich unter anderem um Antioxidantien, sterisch gehinderte Amine als Lichtschutzmittel, UV-Absorber oder Wasserfänger handeln. Der Anteil liegt vorteilhafterweise bei bis zu 2 Gew.-%, beispielsweise von 0,01 Gew.-% bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.Furthermore, the reactive hot melt adhesive composition according to the present invention can additionally contain at least one stabilizer. This stabilizer can be one, two, three, or four. Stabilizers are known to those skilled in the art. They can include, among others, antioxidants, sterically hindered amines as light stabilizers, UV absorbers, or water scavengers. The proportion is advantageously up to 2 wt.%, for example, from 0.01 wt.% to 2 wt.%, and more preferably in the range of 0.4 wt.% to 0.8 wt.%, based on the total weight of the composition.
Die erfindungsgemäße reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung enthält weiterhin eine Komponente b). Hierbei handelt es sich um mindestens ein silanterminierten Polyurethan, das kein alpha-Silan-terminiertes Polyurethan ist. Somit kann die Komponente b) ein oder mehrere, wie zwei, drei oder vier, solcher silanterminierten Polyurethan aufweisen. Vorzugsweise besteht die Komponente b) nur aus einer Komponente.The reactive hot melt adhesive composition according to the invention further comprises a component b). This component is at least one silane-terminated polyurethane that is not an alpha-silane-terminated polyurethane. Thus, component b) can comprise one or more, such as two, three, or four, such silane-terminated polyurethanes. Preferably, component b) consists of only one component.
Der Anteil der Komponente b) beträgt 20 Gew.-% bis 96,999 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoffzusammensetzung. Vorzugsweise beträgt der Anteil 50 Gew.-% bis 90 Gew.-%. Weiterhin bevorzugt beträgt der Anteil 61 Gew.- %.The proportion of component b) is 20 wt.% to 96.999 wt.% based on the total weight of the hot melt adhesive composition according to the invention. Preferably, the proportion is 50 wt.% to 90 wt.%. More preferably, the proportion is 61 wt.%.
Das mindestens eine silanterminierte Polyurethan b), das kein alpha-Silan-terminiertes Polyurethan ist, ist erhältlich durch eine Reaktion, bei der mindestens ein Polyol (1) mit mindestens einem Polyisocyanat (2) gegebenenfalls in Gegenwart mindestens eines Kettenabbrechers (3) reagiert, so dass ein Polyurethanprepolymer entsteht, das in einer weiteren Reaktion mit mindestens einem sekundären Aminosilan (4), das kein alpha-Aminosilan ist, derart umgesetzt wird, dass der Gehalt an freiem Isocyanat kleiner als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 0,001 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des silanterminierten Polyrethans b) ist und wobei bezogen auf die Summe der Reaktanten (1), (2), (3) und (4) sich folgende Anteile ergeben:
- 1) 40 Gew.-% bis 85 Gew.-% des mindestens einer Polyols;
- 2) 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% des mindestens einen Polyisocyanats;
- 3) 0 Gew.-% bis 25 Gew.-% des mindestens einen Kettenabbrechers;
- 4) 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% des mindestens einen sekundären Aminosilans, das kein alpha-Aminosilan ist.
- 1) 40% to 85% by weight of at least one polyol;
- 2) 10 wt.% to 50 wt.% of the at least one polyisocyanate;
- 3) 0 wt.% to 25 wt.% of the at least one chain breaker;
- 4) 1 wt.% to 15 wt.% of at least one secondary aminosilane that is not an alpha-aminosilane.
Vorzugsweise ergeben sich bezogen auf die Summe der Reaktanten (1), (2), (3) und (4) folgende Anteile: Vorzugsweise beträgt der Anteil des mindestens einen Polyols 50 Gew.-% bis 70 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Anteil des mindestens einen Polyisocyanats 25 Gew.- % bis 40 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Anteil des mindestens einen Kettenabbrechers 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Anteil des mindestens einen sekundären Aminosilans, das kein alpha-Aminosilan ist, 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%.Preferably, the following proportions result with respect to the sum of reactants (1), (2), (3) and (4): Preferably, the proportion of the at least one polyol is 50 wt.% to 70 wt.%. Preferably, the proportion of the at least one polyisocyanate is 25 wt.% to 40 wt.%. Preferably, the proportion of the at least one chain terminator is 2 wt.% to 10 wt.%. Preferably, the proportion of the at least one secondary aminosilane, which is not an alpha-aminosilane, is 5 wt.% to 10 wt.%.
Vorzugsweise liegt der Isocyanatgehalt des Polyurethan-Prepolymers bei 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt bei 0,8 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%.Preferably, the isocyanate content of the polyurethane prepolymer is between 0.5 wt.% and 5 wt.%, preferably between 0.8 wt.% and 1.5 wt.%.
Komponente b) ist erhältlich aus der Reaktion, bei der mindestens ein Polyol (1) mit mindestens einem Polyisocyanat (2) gegebenenfalls in Gegenwart mindestens eines Kettenabbrechers (3) reagiert, so dass ein Polyurethanprepolymer entsteht, das in einer weiteren Reaktion mit mindestens einem sekundären Aminosilan (4), das kein alpha-Aminosilan ist, derart umgesetzt wird.Component b) is obtained from the reaction in which at least one polyol (1) reacts with at least one polyisocyanate (2) optionally in the presence of at least one chain terminator (3) to form a polyurethane prepolymer which is further reacted with at least one secondary aminosilane (4) which is not an alpha-aminosilane.
Bei der Reaktion wird mindestens ein Polyisocyanat eingesetzt. Hierbei bedeutet das Präfix „Poly“, dass mindestens zwei (Diisocyanat) Isocyanatgruppen im Molekül vorhanden sind. Es können auch mehr als zwei, wie drei, vier, fünf oder eine Vielzahl von mehr als fünf Isocyanatgruppen vorhanden sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Polyisocyanat (2) um mindestens ein Diisocyanat. Es kann ein oder es können mehrere, wie zwei, drei oder vier Polyisocyanate eingesetzt werden.The reaction uses at least one polyisocyanate. The prefix "poly" indicates that at least two (diisocyanate) isocyanate groups are present in the molecule. More than two, such as three, four, five, or a plurality of more than five isocyanate groups, are also possible. Preferably, the at least one polyisocyanate (2) is at least one diisocyanate. One or more, such as two, three, or four polyisocyanates, can be used.
Geeignete Diisocyanate sind Methylendiphenylisocyanat, Pentamethylen-Diisocyanat, Hexamethylen-Diisocyanat, Diisocyanatodicyclohexylmethan, Isophoron-Diisocyanat,Toluoldiisocyanat und Naphthylen-Diisocyanat gegebenenfalls jeweils einschließlich ihrer Isomere und Homologe. Bevorzugt sind Methylendiphenylisocyanate (MDI), besonders bevorzugt ist das Isomer Diphenylmethan-2,4'-diisocyanat bzw. eine Abmischung mit anderen MDI-Isomeren, wobei der Anteil an Diphenylmethan-2,4'-diisocyanat bevorzugt mindestens 45 % beträgt. Der Vorteil in der Verwendung eines hohen Gehalts an Diphenylmethan-2,4'- diisocyanat ist auf einen kürzeren Kettenaufbau beim Prepolymerisieren zurückzuführen. Ein kurzkettiges Prepolymer führt zu niedrigen Viskositäten und die damit formulierten Produkte lassen sich so besser verarbeiten. Chemische Modifikationen bzw. oligomere Additions- oder Kondensationsprodukte der genannten Diisocyanate können ebenfalls geeignet sein. Als Beispiele können über eine Carbodiimidgruppe verknüpfte Diisocyanate, welche unter dem Handelsnamen Desmodur® CD-S kommerziell verfügbar sind oder über eine Uretdiongruppe verknüpfte Diisocyanate, welche unter dem Handelsnamen Desmodur® N 3400 kommerziell verfügbar sind, genannt werden. Auch der Einsatz von Mischungen der genannten Diisocyanate untereinander als auch Mischungen mit Isomeren und höherfunktionellen Homologen, wie zum Beispiel eine Mischung von Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat mit Isomeren und höherfunktionellen Homologen (polymeres MDI), welche unter dem Handelsnamen Desmodur® VK 5 kommerziell verfügbar ist, ist denkbar.Suitable diisocyanates include methylenediphenyl diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, diisocyanatodicyclohexylmethane, isophorone diisocyanate, toluene diisocyanate, and naphthylene diisocyanate, optionally including their isomers and homologs. Methylenediphenyl diisocyanates (MDI) are preferred, with the isomer diphenylmethane-2,4'-diisocyanate or a mixture with other MDI isomers being particularly preferred, wherein the proportion of diphenylmethane-2,4'-diisocyanate is preferably at least 45%. The advantage of using a high content of diphenylmethane-2,4'-diisocyanate is due to a shorter chain structure during prepolymerization. A short-chain prepolymer leads to lower viscosities, and the products formulated with it are thus easier to process. Chemical modifications or oligomeric addition or condensation products of the aforementioned diisocyanates may also be suitable. Examples include carbodiimide-linked diisocyanates, commercially available under the trade name Desmodur® CD-S, and uretdione-linked diisocyanates, commercially available under the trade name Desmodur® N 3400. The use of mixtures of these diisocyanates with each other, as well as mixtures with isomers and higher-functionality homologs, such as a mixture of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate with isomers and higher-functionality homologs (polymeric MDI), commercially available under the trade name Desmodur® VK 5, is also conceivable.
Bei der Reaktion wird mindestens ein Polyol eingesetzt. Hierbei bedeutet das Präfix „Poly“, dass mindestens zwei Hydroxygruppen (Diol) im Molekül vorhanden sind. Es können auch mehr als zwei, wie drei, vier, fünf oder eine Vielzahl von mehr als fünf Hydroxygruppen vorhanden sein. Es kann ein oder es können mehrere, wie zwei, drei oder vier Polyole eingesetzt werden.The reaction uses at least one polyol. The prefix "poly" indicates that the molecule contains at least two hydroxyl groups (diols). More than two hydroxyl groups are also possible, such as three, four, five, or even more than five. One or more polyols, such as two, three, or four, can be used.
Geeingete Polyole sind Polyetherpolyole, hydroxylfunktionelle Polyacrylate und monomere Polyole wie zum Beispiel 1,4-Butandiol und Abmischungen dieser Polyole. Bei den Polyetherpolyolen werden bevorzugt Polypropylenglycole, Polybutylenglykole und Polyetherpolyole, welche aus Ethylen- und Proyplenoxid hergestellt werden, eingesetzt. Auch ein geringer Anteil an Polyethylenglykolen oder sonstigen Polyolen mit einem Massenanteil von bis zu 15 % ist denkbar. Es können sowohl über eine KOH- als auch über eine Dimetallkomplex-katalysierte Polymerisation hergestellte Polyetherpolyole eingesetzt werden. Das mittlere Molekulargewicht der Polyetherpolyole kann bis zu 16000 g/mol betragen. Besonders bevorzugt liegt das mittlere Molekulargewicht bei über 60 %, bevorzugt bei über 80 % und besonders bevorzugt bei über 90 % der eingesetzten Polyetherpolyole unter 2000 g/mol. Durch den Einsatz verhältnismäßig niedermolekularer Polyole werden beim Prepolymerisieren viele Polyurethaneinheiten aufgebaut, welche untereinander unter anderem durch Wasserstoffbrücken wechselwirken. Diese Wechselwirkung ist bei Raumtemperatur höher ausgeprägt als bei Verarbeitungstemperatur. Die damit formulierten Produkte weisen so eine verhältnismäßig hohe Anfangsfestigkeit bei Raumtemperatur und eine niedrige Viskosität bei Verarbeitung auf.Suitable polyols include polyether polyols, hydroxyl-functional polyacrylates, and monomeric polyols such as 1,4-butanediol and mixtures of these polyols. Polypropylene glycols, polybutylene glycols, and polyether polyols produced from ethylene and propylene oxides are preferred among the polyether polyols. A small proportion of polyethylene glycols or other polyols, up to a mass fraction of 15%, is also conceivable. Polyether polyols produced via both KOH- and dimetal complex-catalyzed polymerization can be used. The molecular weight of the polyether polyols can be up to 16,000 g/mol. Particularly preferably, the average molecular weight is above 60%, more preferably above 80%, and most preferably above 90% of the polyether polyols used, with a molecular weight below 2,000 g/mol. The use of relatively low-molecular-weight polyols results in the formation of numerous polyurethane units during prepolymerization, which interact with each other, among other things, via hydrogen bonds. This interaction is more pronounced at room temperature than at processing temperature. The products formulated in this way thus exhibit relatively high initial strength at room temperature and low viscosity during processing.
Als Polyacrylate mit reaktiven funktionellen Hydroxylgruppen haben sich Typen mit einer OH-Zahl von unter 10 mg KOH/g als günstig erwiesen, die beispielsweise unter dem Handeisnahmen Dianal MB-2876 kommerziell verfügbar sind.Polyacrylates with reactive functional hydroxyl groups, types with an OH number of less than 10 mg KOH/g, which are commercially available, for example, under the trade name Dianal MB-2876, have proven to be advantageous.
Die eingesetzten Polyole weisen eine durchschnittliche Funktionalität von kleiner 3 auf. Die Säurezahl der eingesetzten Polyole liegt bevorzugt unter 8 mg KOH/g, besonders bevorzugt unter 0,1 mg KOH/g (ASTM D4662).The polyols used have an average functionality of less than 3. The acid number of the polyols used is preferably below 8 mg KOH/g, particularly preferably below 0.1 mg KOH/g (ASTM D4662).
Bei der Reaktion wird gegebenenfalls mindestens ein Kettenabbrecher eingesetzt. Es kann ein oder es können mehrere, wie zwei, drei oder vier Kettenabbrecher eingesetzt werden.The reaction may involve the use of at least one chain terminator. It can be one or more, such as two, three, or four chain terminators.
Als Kettenabbrecher kommen Verbindungen in Betracht, welche eine funktionelle Gruppe besitzen, die mit einer Isocyanatgruppe reagieren können. Als funktionelle Gruppe wird eine Hydroxylgruppe bevorzugt. Bespiele für geeignete Kettenabbrecher sind Dipropylenglykolmonomethylether oder Propylenglycol-1-phenylether.Suitable chain terminators are compounds that possess a functional group capable of reacting with an isocyanate group. A hydroxyl group is preferred as the functional group. Examples of suitable chain terminators are dipropylene glycol monomethyl ether and propylene glycol 1-phenyl ether.
Bei der Reaktion wird mindestens ein sekundäres Aminosilan, das kein alpha-Aminosilan ist, eingesetzt. Es kann ein oder es können mehrere, wie zwei, drei oder vier Aminosilane eingesetzt werden.The reaction uses at least one secondary aminosilane that is not an alpha-aminosilane. It can be one or more aminosilanes, such as two, three, or four.
Als sekundäres Aminosilan ist beispielsweise N-Cyclohexyl-3-Aminopropyltrimethoxysilan geeignet, das unter dem Handelsnamen Geniosil® GF 92 kommerziell verfügbar ist. Insbesondere sind sekundäre Amingruppen enthaltene Silane geeignet, wie sie als Komponente d) hierin beschrieben sind.For example, N-cyclohexyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, which is commercially available under the trade name Geniosil® GF 92, is suitable as a secondary aminosilane. In particular, silanes containing secondary amine groups, such as those described as component d) herein, are suitable.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, die Schritte enthaltend
- (a) Herstellen des mindestens einen silanterminierten Polyurethans b);
- (b) Mischen des mindestens einen silanterminierten Polyurethans b) aus Schritt (a) mit dem mindestens einen alpha-Silan-terminierten organischen Polymer (a);
- (c) Gegebenenfalls Zugeben des mindestens einen Füllstoffes c); und
- (d) Zugeben des mindestens einen Silans d), das eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine geblockte Aminogruppe, die zu der primären oder sekundären Aminogruppe hydrolysiert, aufweist.
- (a) Production of at least one silane-terminated polyurethane b);
- (b) Mixing the at least one silane-terminated polyurethane (b) from step (a) with the at least one alpha-silane-terminated organic polymer (a);
- (c) If necessary, adding at least one filler c); and
- (d) Addition of at least one silane d), which has a primary or secondary amino group or a blocked amino group which hydrolyzes to the primary or secondary amino group.
Schließlich ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Flächenkaschierung den Schritt des Auftragens einer erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzung auf einem Substrat, vorzugsweise auf einem Substrat mit polarer Oberfläche, mit Hilfe einer Auftragswalze enthaltend.Finally, another object of the present invention is a method for surface lamination comprising the step of applying a reactive hot melt adhesive composition according to the invention to a substrate, preferably to a substrate with a polar surface, using an application roller.
Die erfindungsgemäße reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung ist walzenstabil und daher einer Applikation über Walzen zugänglich. Dementsprechend eignet sich die erfindungsgemäße reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung besonders für ein Verfahren zur Flächenkaschierung, in dem die reaktive Heißschmelzklebstoffzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung auf einem Substrat mit Hilfe einer Auftragswalze aufgetragen wird.The reactive hot melt adhesive composition according to the invention is roller-stable and therefore suitable for application via rollers. Accordingly, the reactive hot melt adhesive composition according to the invention is particularly suitable for a surface lamination process in which the reactive hot melt adhesive composition according to the present invention is applied to a substrate using an application roller.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Auftrag mit Hilfe einer Walzenauftragsmaschine selbst nach Überschreiten des Zeitraums der Walzenstabilität, d. h. wenn das Bindemittel beim Verarbeiten merklichen Fadenzug aufweist, der das Auftragsbild bestimmt, reinigen lässt.Surprisingly, it has been shown that the coating can be cleaned using a roller coating machine even after the roller stability period has been exceeded, i.e., when the binder exhibits noticeable stringiness during processing, which determines the coating appearance.
Dementsprechend ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzung zum Walzenauftrag.Accordingly, a further object of the present invention is the use of a reactive hot melt adhesive composition according to the invention for roller application.
Vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen reaktiven Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen ergeben sich aus deren guten Haftung und Anfangshaftung. Auch für den Fall, dass kein Walzenauftrag erfolgt, beispielsweise der Einsatz in der Fensterprofilummantelung, zeigen sich die vorteilhaften Eigenschaften, die nachfolgend aufgeführt sind. Weitere Anwendungen sind solche, bei denen eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit erreicht werden können. Ebenso seien Anwendungen zu nennen, die mit einem verbesserten Brandverhalten einhergehen.Advantageous applications of the reactive hot-melt adhesive compositions according to the invention result from their good adhesion and initial tack. Even when no roller application is used, for example, in window profile cladding, the advantageous properties listed below are evident. Further applications include those where improved thermal conductivity can be achieved. Applications that are associated with improved fire behavior should also be mentioned.
Es zeigen sich insbesondere folgende Vorteile:
- - Isocyanatfreiheit,
- - gutes Haftungsspektrum, insbesondere auf Metallen, Glas und anderen Werkstoffen
- - Kein Aufschäumen durch CO2-Bildung.
- - Isocyanate-free,
- - Good adhesion spectrum, especially on metals, glass and other materials
- - No foaming due to CO2 formation.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.The present invention is explained in more detail with reference to the following examples, although the invention is not limited to these embodiments.
BeispieleExamples
Beispiel 1a: Synthese eines erfindungsgemäßen Polyurethan-Prepolymers.Example 1a: Synthesis of a polyurethane prepolymer according to the invention.
50 g Dipropylenglykolmonomethylether werden zusammen mit 461 g Caradol ED 260-02 (Polypropylenglykol 400) und 80 g CARADOL ED56-200 (Polypropylenglykol 2000) in einem Planetenmischer mit Dissolver-Rührwerk vorgelegt und auf 100 °C erwärmt. Anschließend wird 349 g Lupranat® MIS (Gemisch aus 2,4'- und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat) zugegeben und solange unter Vakuum bei 50 mbar gerührt, bis die Mischung homogen ist und einen Rest Isocyanat Gehalt von ca. 1 % hat (siehe Tabelle 1a). Tabelle 1a: Zusammensetzung der Polyurethan-Prepolymer Vorstufe
Beispiel 1b: Synthese eines erfindungsgemäßen silanterminierten PolyurethansExample 1b: Synthesis of a silane-terminated polyurethane according to the invention
940 g Polyurethan-Prepolymer aus Beispiel la werden vorgelegt, 60 g Geniosil® GF 92 zugegeben und bei 800 mbar für 5 Minuten gerührt (siehe Tabelle Ib). Tabelle 1b: Zusammensetzung des silanterminierten Polyurethans VP99191133.
Beispiel 1c: Herstellung einer erfindungsgemäßen KlebstoffformulierungExample 1c: Production of an adhesive formulation according to the invention
608 g silanterminiertes Polyurethan aus Beispiel 1b und 80 g Geniosil® STP-E 10 werden in einem Planetenmischer mit Butterfly-Rührwerk unter Vakuum (50 mbar) bei 100 °C gemischt. Anschließend werden 300 g Calcit MX 30 portionsweise unter Rühren zugegeben und die Mischung für 10 Minuten unter Vakuum bei 50 mbar entlüftet. Zu dieser Mischung werden zuletzt 4 g Dynasylan® 1146 zugegeben und bei 800 mbar für 5 Minuten gerührt (siehe Tabelle Ic). Tabelle 1c: Zusammensetzung und physikalisch-chemische Eigenschaften des silanterminierten Polyurethan Schmelzklebstoffes
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