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DE1230562B - Process for the production of polysiloxane elastomers - Google Patents

Process for the production of polysiloxane elastomers

Info

Publication number
DE1230562B
DE1230562B DED43776A DED0043776A DE1230562B DE 1230562 B DE1230562 B DE 1230562B DE D43776 A DED43776 A DE D43776A DE D0043776 A DED0043776 A DE D0043776A DE 1230562 B DE1230562 B DE 1230562B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon
silica
aging
oxides
hydrophobic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED43776A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Hanns Biegler
Dr Helmut Bruenner
Dr Horst Ferch
Gottfried Kallrath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Degussa GmbH filed Critical Degussa GmbH
Priority to DED43776A priority Critical patent/DE1230562B/en
Priority to NL6501075A priority patent/NL6501075A/xx
Priority to GB668565A priority patent/GB1087584A/en
Priority to FR6682A priority patent/FR1425713A/en
Publication of DE1230562B publication Critical patent/DE1230562B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

C08gC08g

Deutsche Kl.: 39 b-22/10 German class: 39 b -22/10

Nummer: 1230 562Number: 1230 562

Aktenzeichen: D 43776IV c/39 bFile number: D 43776IV c / 39 b

Anmeldetag: 29. Februar 1964 Filing date: February 29, 1964

Auslegetag: 15. Dezember 1966Opening day: December 15, 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polysiloxanelastomeren hoher Alterungsbeständigkeit in nicht geschlossenen Systemen und mit verbesserten, mechanischen Eigenschaften unter Verwendung feinverteilter Oxyde des Siliciums.The invention relates to a process for the production of polysiloxane elastomers of high aging resistance in non-closed systems and with improved mechanical properties below Use of finely divided oxides of silicon.

Um brauchbare, mechanische Eigenschaften von Polysiloxanelastomeren zu erhalten, ist — ähnlich wie bei vielen anderen Synthesekautschuktypen — ein Zusatz verstärkender Füllstoffe nötig. Die besten Resultate werden nach bekannten Verfahren mit hochaktiven Kieselsäurefüllstoffen, die gegebenenfalls noch einen Gehalt an Titandioxyd aufweisen können, erzielt.To obtain useful mechanical properties of polysiloxane elastomers, - is similar as with many other types of synthetic rubber - an addition of reinforcing fillers is necessary. The best Results are according to known methods with highly active silica fillers, which optionally can still have a content of titanium dioxide, achieved.

Es ist ferner bekannt, die hydrophile Oberfläche einer gefällten, hydratisierten Kieselsäure zu hydrophobieren, indem man sie in der Fällsuspension mit Organohalogensilanen behandelt oder direkt und unter Zusatz von Mineralsäure aus Wasserglaslösung ausfällt. Auch die auf pyrogenem Wege, z. B. aus der Dampfphasenhydrolyse von Siliciumtetrachlorid oder durch Reduktion von Quarz mit Kohle im Lichtbogenofen und durch nachfolgende Oxydation mit heißen Luftgasen, erzeugten Siliciumdioxyde lassen sich durch Aufdämpfen von Organohalogensilanen in hydrophobe Füllstoffe verwandeln. Infolge ihrer Hydrophobie können dieselben dann verhältnismäßig leicht in Elastomere eingearbeitet werden und führen zu Vulkanisaten mit relativ guten, mechanischen Eigenschaften.It is also known to make the hydrophilic surface of a precipitated, hydrated silica hydrophobic, by treating them in the precipitation suspension with organohalosilanes or directly and precipitates from water glass solution with the addition of mineral acid. The pyrogenic route, e.g. B. from the Vapor phase hydrolysis of silicon tetrachloride or by reducing quartz with carbon in an electric arc furnace and by subsequent oxidation with hot air gases, leave silicon dioxide produced transform into hydrophobic fillers by vaporising organohalosilanes. As a result of her Hydrophobicity can then be incorporated into elastomers relatively easily and lead to them to vulcanizates with relatively good mechanical properties.

Bei Ermittlung dieser Eigenschaftswerte zeigt sich jedoch häufig, daß man große Streuungen erhält, welche die Reproduzierbarkeit erschweren. Dies gilt insbesondere für die in der Praxis geforderte Alterungsbeständigkeit von Polysiloxanelastomeren bei der Lagerung. Diese Alterungsbeständigkeit ist aber bei den bisher verwendeten Füllstoffen noch nicht in befriedigendem Ausmaße vorhanden. Erfahrungsgemäß lagern dieselben vor dem Vulkanisieren noch einige Zeit und altern, verstrammen, und müssen dann replastiziert werden, d. h. durch Walzen und Kneten muß der frühere plastische Zustand wieder hergestellt werden.When determining these property values, however, it often turns out that one obtains large scatter, which make reproducibility difficult. This applies in particular to the aging resistance required in practice of polysiloxane elastomers in storage. However, this resistance to aging is at the previously used fillers are not yet available to a satisfactory extent. According to experience they are stored for some time before vulcanization and age, become tight, and have to then replasticized, d. H. the previous plastic state must be restored by rolling and kneading getting produced.

Zur Vermeidung vorgenannter Nachteile und Verbesserung der gummitechnischen Eigenschaften wird nach einem bekannten Verfahren die Verwendung von Oxyden seltener Erden als Wärmestabilisatoren zusammen mit hochdisperser Kieselsäure und Diphenylsilandiol als Verstrammungsschutz in Mischungen mit Polysiloxanen empfohlen.In order to avoid the aforementioned disadvantages and to improve the rubber properties according to a known method the use of rare earth oxides as heat stabilizers together with highly dispersed silicic acid and diphenylsilanediol as anti-lock protection in mixtures recommended with polysiloxanes.

Der Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polysiloxanelastomeren hoher Alterungsbeständigkeit in nicht geschlos-Verf ahren zur Herstellung von
Polysiloxanelastomeren
The invention was based on the object of providing a process for the production of polysiloxane elastomers of high aging resistance in a non-closed process for the production of
Polysiloxane elastomers

Anmelder:Applicant:

Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt
vormals Roessler, Frankfurt/M.
German gold and silver refinery
formerly Roessler, Frankfurt / M.

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Hanns Biegler, Wesseling;Dr. Hanns Biegler, Wesseling;

Dr. Helmut Brünner, Rheinfelden (Bad.);Dr. Helmut Brünner, Rheinfelden (Bad.);

Dr. Horst Ferch, Hanau;Dr. Horst Ferch, Hanau;

Gottfried Kallrath, Brühl-VochemGottfried Kallrath, Brühl-Vochem

senen Systemen unter Verwendung solcher feinteiligen Oxyde des Siliciums aus Organpolysiloxanen, organischen Peroxyden und üblichen Zusätzen anzugeben, welche dem Vulkanisat eine den Erfordernissen der Praxis angepaßte Alterungsbeständigkeit in nicht geschlossenen Systemen bei gleichzeitiger Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verleihen, ohne daß noch besondere Zusätze von z. B. Oxyden seltener Erden als Wärmestabilisatoren erforderlich sind.These systems using such finely divided oxides of silicon from organopolysiloxanes, organic Peroxides and usual additives indicate which the vulcanizate one of the requirements of the Aging resistance adapted to practice in non-closed systems with simultaneous improvement give the mechanical properties without any special additions of z. B. Oxides Rare earths are required as heat stabilizers.

Das Kennzeichnende ist darin zu sehen, daß hochdisperse Oxyde des Siliciums, die durch Behandlung mit organischen Siliciumhalogenverbindungen derartig hydrophobiert worden sind, daß sie nur noch eine geringe Silanolgruppendichte aufweisen, verwendet werden.The characteristic is to be seen in the fact that highly dispersed oxides of silicon, which by treatment have been made hydrophobic with organic silicon halogen compounds in such a way that they only have a low silanol group density can be used.

Es konnte nämlich festgestellt werden, daß bei Verwendung derartig modifizierter Siliciumdioxyde in zu Elastomeren lastenden Polysiloxanen die Replastizierarbeit sich erübrigt, weil die Masse während der Lagerung sich nicht verändert. Mit dem Einsatz derart hydrophobierter Kieselsäuren läßt sich aber auch eine Erhöhung des Füllgrades gegenüber der Verwendung nicht modifizierter Füllstoffe erreichen und dabei verbessern sich auch die mechanischen Eigenschaften des Vulkanisates, Vorteile, die nach dem Verhalten nicht oder nur unge-It has been found that when silicon dioxides modified in this way are used In polysiloxanes that are detrimental to elastomers, the replasticizing work is unnecessary because the mass does not change during storage. With the use of such hydrophobized silicas but it is also possible to increase the degree of filling compared with the use of unmodified fillers achieve and thereby also improve the mechanical properties of the vulcanizate, advantages, which are not or only slightly

609 747/354609 747/354

3 43 4

nügend hydrophobierter Siliciumdioxyde keineswegs nischen Werte bei der Umluftalterung nicht so stark zu erwarten waren. Die Möglichkeit einer höheren absinken wie beim Einsatz nicht hydrophobierter Füllung in Elastomeren ist bei gleicher Shorehärte Füllstoffe,
möglich, die auch durch die Alterung wenig beeinträchtigt wird. Die mit einer hydrophobierten Kiesel- 5 Beispiel
säure gefüllten Polysiloxanelastomeren verstrammen
Sufficiently hydrophobized silicon dioxides by no means niche values in the case of air aging were not to be expected so strongly. The possibility of a higher sink rate than when using non-hydrophobic fillings in elastomers is fillers with the same Shore hardness,
possible, which is also little affected by aging. The one with a hydrophobized silica 5 example
Acid-filled polysiloxane elastomers together

bei der Lagerung weniger als solche mit nicht hydro- In je 100 Teile eines handelsüblichen Silikon-in storage less than those with non-hydro- I n per 100 parts of a commercially available silicone

phobierten Füllstoffen. kautschukrohstoffes werden bei Walzentemperaturenphobic fillers. rubber raw material at roller temperatures

Man kann also bis zur gleichen Shore-Härte mehr zwischen 20 bis 30° C unter Zusatz von Dicumyl-Füllstoffe als üblich einarbeiten und erhält bei diesen i° peroxyd (95 °/oig) 35 Teile einer pyrogen gewonnenen höher gefüllten Vulkanisaten die gleiche Zerreiß- hydrophilen Kieselsäure (A), in einer zweiten Charge festigkeit, höhere Bruchdehnung und nahezu die 35 Teile einer pyrogen gewonnenen hydrophoben doppelte Einreißfestigkeit. Neben den Verbesserungen Kieselsäure (B), in einer dritten Charge 35 Teile einer in der Alterungsbeständigkeit und bei den mecha- hydrophobierten ungetemperten feinteiligen Kieselnischen Eigenschaften bewirkt der höhere Füllungs- 15 säure (C) und in einer vierten Charge im gleichen grad auch noch eine Verbilligung des Endproduktes. Mischungsverhältnis das gleiche aber getemperte Man verwendet für die Füllung von Silikonkautschuk Produkt (D) eingearbeitet.Can be incorporated between 20 to 30 ° C with the addition of dicumyl fillers than usual therefore to the same Shore hardness more and receives at these i ° peroxide (95 ° / o solution) 35 parts of a fumed recovered higher-filled vulcanizates the same Tear - hydrophilic silica (A), in a second batch strength, higher elongation at break and almost 35 parts of a pyrogenically obtained hydrophobic double tear strength. In addition to the improvements in silica (B), 35 parts in a third batch in terms of aging resistance and in the mechanically hydrophobic, non-tempered, fine-particle silica properties, the higher filling acid (C) and in a fourth batch also make it cheaper to the same extent of the end product. Mixing ratio the same but tempered one used for the filling of silicone rubber product (D) incorporated.

zweckmäßig Siliciumdioxyde, die nach den Ver- Auf die Verwendung von Hilfsstoffen wurde bei fahren gemäß der deutschen Auslegeschriften diesen vier Vergleichsstoffen bewußt verzichtet, um 1172 245 und 1163 784 hydrophobiert worden sind, 20 die Unterschiede zwischen den einzelnen Füllstoffen und geht dabei von gefällten oder thermisch erzeugten deutlicher hervortreten zu lassen.
Siliciumdioxyden mit einer spezifischen Oberfläche Um Schwankungen bei der Ermittlung der Eigenvon 50 bis 300 ma/g aus. Für die vollständige Ab- schaftswerte in Vulkanisaten auszuschalten, wurden Sättigung einer Kieselsäure mit beispielsweise 200m2/g die Mischungen vor der Vulkanisation mindestens spezifischer Oberfläche, bestimmt nach der BET- 25 8 Tage bei Raumtemperatur gelagert, kurz plasti-Methode ■ (Oberflächenmaß nach Brunauer, fiziert und dann vulkanisiert. Die Mischungen wurden E mm et und Teller [vgl. I. Amer. Chem. Soc, 25 Minuten bei 1500C unter einem spezifischen 60, S. 309, 1938]. Die BET-Oberfläche wird ermittelt Plattendruck von 70 kg/cm2 vulkanisiert. Anschliedurch Messen des bei der Temperatur des flüssigen ßend wurden die Vulkanisate 6 Stunden im Umluft-Stickstoffes im Hochvakuum der Oberfläche adsor- 30 schrank bei 200° C nachvulkanisiert,
bierten Stickstoffes bzw. Edelgases), sind z. B. etwa In der nachstehenden Tabelle kommt bei gleichem 14 g Dimethyldichlorsilan pro 100 g der zu hydro- Füllungsgrad das unterschiedliche Verhalten der verphobierenden Kieselsäure oder entsprechende Mengen schiedenen Kieselsäuren in Polysiloxanelastomeren anderer Orgänosilane erforderlich. Das entspricht im zum Ausdruck. Es werden Silikonvulkanisate mit Falle von Dimethylchlorsilan etwa 2,2 % C im hydro- 35 einer hydrophilen pyrogenen Kieselsäure (A), der phoben Produkt. Eine derart hydrophobierte Kiesel- oben beschriebenen pyrogenen hydrophoben Kieselsäure hat nach der Temperung eine spezifische säure (B) sowie den hydrophoben gefällten unge-Oberfläche von 144 m2/g und weist noch eine Silanol- temperten (C) und getemperten Kieselsäuren eingruppendichte innerhalb des Bereiches von 0,1 bis ander gegenübergestellt.
expedient silicon dioxides which, according to the German Auslegeschriften, deliberately dispensed with these four comparative substances, 20 the differences between the individual fillers and is based on precipitated or thermal substances produced to stand out more clearly.
Silicon dioxides with a specific surface area to fluctuate in the determination of the eigenfrom 50 to 300 m a / g. To exclude the complete dependency values in vulcanizates, saturation of a silica with, for example, 200m 2 / g, the mixtures were stored at room temperature for at least 8 days before vulcanization, determined according to BET-25, plasti method for short (surface dimension according to Brunauer The mixtures were E mm et and Teller [see I. Amer. Chem. Soc, 25 minutes at 150 ° C. under a specific 60, p. 309, 1938]. The BET surface area is determined plate pressure of 70 kg / cm 2. Then, by measuring the temperature of the liquid ßend, the vulcanizates were post-vulcanized for 6 hours in the circulating nitrogen in the high vacuum of the surface adsorber cabinet at 200 ° C,
bated nitrogen or noble gas), are z. B. about In the table below, with the same 14 g of dimethyldichlorosilane per 100 g of the hydro-filling degree, the different behavior of the phobating silica or corresponding amounts of different silicas in polysiloxane elastomers of other organosilanes is required. That corresponds to the expression. There are silicone vulcanizates with a trap of dimethylchlorosilane about 2.2% C in the hydro- 35 a hydrophilic fumed silica (A), the phobic product. Such a hydrophobized silica described above has a specific acid (B) and the hydrophobic precipitated unge surface of 144 m 2 / g after tempering and still has a silanol tempered (C) and tempered silica group density within the range from 0.1 to other compared.

1,0/100 Ä2 auf, vorzugsweise von 0,21 OH/100 Ä2. 40 Die bei der Verwendung der beiden letztgenannten1.0 / 100 Å 2 , preferably from 0.21 OH / 100 Å 2 . 40 When using the latter two

Für den genannten Bereich von 0,1 bis 1,0 OH/100 Ä2 Kieselsäuren (C) und (D) beobachteten Effekte, dieFor the mentioned range of 0.1 to 1.0 OH / 100 Å 2 silicas (C) and (D) observed effects, the

kann der Kohlenstoffgehalt im hydrophoben Produkt nicht ohne weiteres zu erwarten waren, gehen ausIf the carbon content in the hydrophobic product was not to be expected without further ado, go out

bei Verwendung von Dimethylchlorsilan zwischen 1 den Zeilen II, 3, 8, 10 hervor. Es mußte überraschen,when using dimethylchlorosilane between 1 lines II, 3, 8, 10. It must be surprising

und 3% variieren. Durch Verwendung anderer daß sich nach einer Umluftalterung bei 275° C nachand 3% vary. By using others that after a circulating air aging at 275 ° C after

Halogensilane kann man einen höheren Kohlenstoff- 45 6 Tagen noch eine so hohe Bruchdehnung von 220 %Halosilanes can have a higher carbon 45 6 days or such a high elongation at break of 220%

gehalt erhalten, ohne daß die Silanolgruppendichte ergibt.content obtained without giving the silanol group density.

wesentlich beeinflußt wird und ohne daß die mecha- Vergleicht man die Zerreißfestigkeit nach diesemis significantly influenced and without the mechanical properties. If one compares the tensile strength according to this

rüschen Eigenschaften des Vulkanisates wesentlich Alterungsprozeß, so findet man für das Produkt (A)frilled properties of the vulcanizate are essential to the aging process, so one finds for the product (A)

verändert werden. Vorzugsweise verwendet man jedoch ausgesprochen hohe Werte. Diese Zahlen sind jedochto be changed. However, it is preferable to use extremely high values. However, these numbers are

Dimethylchlorsilan. 50 insofern fiktiv, als das Material weitgehend versprödetDimethylchlorosilane. 50 fictitious insofar as the material is largely embrittled

Die Vorteile, die sich aus der Einarbeitung von ist und für praktische Zwecke auf Grund dieser hohenThe benefits that result from the incorporation of and for practical purposes due to this are high

nahezu völlig hydrophobierter und getemperter Kiesel- Sprödigkdt nicht mehr eingesetzt werden kann,Almost completely hydrophobic and tempered silica brittle can no longer be used,

säure bei der Verarbeitung mit Silikonkautschuk Zerreißfestigkeit und Bruchdehnung wurden nachacid during processing with silicone rubber, tensile strength and elongation at break were after

ergeben, seien an einem Beispiel erläutert, in dem das DIN 53 504 nach St II mittels einer elektronischenresult, are explained using an example in which the DIN 53 504 according to St II by means of an electronic

unterschiedliche Verhalten von pyrogen gewonnener 55 Zerreißmaschine bei Raumtemperatur bestimmt. Diedifferent behavior of pyrogenically obtained tearing machine was determined at room temperature. the

hydrophiler Kieselsäure (A), von pyrogen gewon- Abzugsgeschwindigkeit betrug 100 mm/Min. Diehydrophilic silica (A), obtained from pyrogenic extraction speed was 100 mm / min. the

nener und hydrophobierter Kieselsäure (B), von Shore-Härte wurde nach DIN 53 505 ermittelt,Nener and hydrophobized silica (B), the Shore hardness was determined according to DIN 53 505,

einer gefällten, hydrophobierten aber ungetemperten Bei gleichem Füllungsgrad (26 Gewichtsprozent)a precipitated, hydrophobized but unannealed With the same degree of filling (26 percent by weight)

Kieselsäure (C) und schließlich einer gleichen, aber ergibt das Vulkanisat (D) nur eine Shore-Härte von 37. getemperten Kieselsäure (D) in Polysiloxanelasto- 60 Um auf die Shore-Härte der Vulkanisate (A) und (B)Silicic acid (C) and finally the same, but the vulcanizate (D) only gives a Shore hardness of 37. Tempered silica (D) in polysiloxane elasto- 60 um to the Shore hardness of the vulcanizates (A) and (B)

meren bei gleichem Füllungsgrad einander gegenüber- zu kommen, ist es möglich, erheblich mehr Füllstoffmers with the same degree of filling facing each other, it is possible to use considerably more filler

gestellt ist. einzumischen. Die Festigkeit solcher höher gefülltenis posed. to interfere. The strength of such more highly filled

Eindeutig geht daraus das bessere Verhalten einer Vulkanisate (D) entspricht erfahrungsgemäß durchausThis clearly results in the better behavior of a vulcanizate (D), experience has shown that it is quite the same

hydrophobierten und bei 400 bis 600° C getemperten der Zerreißfestigkeit des Vulkanisats (A), jedoch wird Kieselsäure bei der sogenannten Umluftalterung und 65 die Einreißfestigkeit nochmals erhöht, so daß einehydrophobized and tempered at 400 to 600 ° C, the tensile strength of the vulcanizate (A), however Silicic acid in the so-called air aging and 65 increases the tear resistance again, so that a

die bessere Temperaturbeständigkeit in nicht ge- annähernde Verdoppelung der Einreißfestigkeit beithe better temperature resistance in not nearly doubling the tear resistance

schlossenen Systemen gegenüber den anderen Silicium- Raumtemperatur beobachtet wird. Dieser Punkt istclosed systems compared to the other silicon room temperature is observed. This point is

dioxydfüllstoffen hervor. Es zeigt, daß die mecha- für die Praxis besonders wichtig.dioxide fillers. It shows that the mecha- for practice is particularly important.

1 230 562
5
Tabelle I
1 230 562
5
Table I.
Dimensiondimension Zerreißfestigkeit
Bruchdehnung
Shore Härte A
Tensile strength
Elongation at break
Shore hardness A
kp/cma
0/
/o
i. E.
kp / cm a
0 /
/O
i. E.
Zerreißfestigkeit
Bruchdehnung
Shore Härte A
Tensile strength
Elongation at break
Shore hardness A
kp/cm2
o/
/0
i. E.
kp / cm 2
O/
/ 0
i. E.
Zerreißfestigkeit
Bruchdehnung
Shore Härte A
Tensile strength
Elongation at break
Shore hardness A
kp/cm2
O/
/0
i.E.
kp / cm 2
O/
/ 0
iE
Einreißfestigkeit
Einreißfestigkeit nach 1 Tag bei +2750C
Tear resistance
Tear strength after 1 day at 0 to +275 C
kp/cm
kp/cm
kp / cm
kp / cm
A
35 TeUe
A.
35 teU
Werte der
B
35 TeUe
Values of
B.
35 teU
66th elastomer«
D1
35 TeUe
elastomer «
D 1
35 teU
1
D2
45 TeUe
1
D 2
45 teU
VersuchsbedingungenTest conditions Minuten
Minuten
Minutes
Minutes
1 Tag Umluftalterung bei1 day of air aging 6 Tage Umluftalterung bei6 days of air aging ungealtertunaged 12
10
12th
10
10
2
10
2
PolysUoxan
C
35 Teile
PolysUoxan
C.
35 parts
8
0,5
8th
0.5
10
0,5
10
0.5
I
II
I.
II
Mischzeit
Plastizierzeit nach 12 Tagen
Mixing time
Plasticizing time after 12 days
ungealtertunaged 8
0,5
8th
0.5
70
280
54
70
280
54
75
350
45
75
350
45
55
600
42
55
600
42
70
550
59
70
550
59
1
2
3
1
2
3
+ 275° C+ 275 ° C 50
400
45
50
400
45
34
160
48
34
160
48
45
200
40
45
200
40
36
450
41
36
450
41
35
400
52
35
400
52
4
5
6
4th
5
6th
+ 275° C+ 275 ° C 32
340
43
32
340
43
50
20
80
50
20th
80
35
30
80
35
30th
80
30
220
52
30th
220
52
35
200
65
35
200
65
7
8
9
7th
8th
9
30
200
46
30th
200
46
10
10
10
10
12
13
12th
13th
16
13
16
13th
18
14
18th
14th
10
11
10
11
co coco co
T-I T-IT-I T-I

In der Tabelle ist das unterschiedliche Verhalten hydrophiler (A) und hydrophober (B) und (C) Kieselsäuren besonders deutlich im Alterungsverhalten in nicht geschlossenen Systemen ersichtlich, wobei zwischen pyrogenen und gefällten hydrophoben Kieselsäuren ebenfalls ein unterschiedliches Verhalten erkennbar ist.The table shows the different behavior of hydrophilic (A) and hydrophobic (B) and (C) silicas particularly evident in the aging behavior in non-closed systems, with between Pyrogenic and precipitated hydrophobic silicas also show a different behavior is.

In einem weiteren Vergleichsversuch wurden die Wirkungsweisen einer Anwendung von Oxyden seltener Erden zusammen mit hochdisperser Kieselsäure nach dem eingangs erwähnten bekannten Verfahren gegenüber dem erfindungsgemäßen Vorgehen untersucht, dessen Ergebnisse in der Tabelle II wiedergegeben sind.In a further comparative experiment, the modes of action of an application of oxides became less frequent Earth together with highly disperse silica by the known method mentioned at the beginning investigated the procedure according to the invention, the results of which are shown in Table II.

Für diesen Versuch wurde das aus Monazitsand gewonnene Ceritoxyd, Type A 1, eingesetzt (Lieferfirma: Auer-Remy Vertriebsgemeinschaft Seltene Erden. H. Blum & Co., K. G., Hamburg).For this experiment, cerite oxide, type A 1, obtained from monazite sand was used (supplier: Auer-Remy sales group rare earths. H. Blum & Co., K. G., Hamburg).

Diese Ceritoxyd-Type besteht aus:This cerite oxide type consists of:

CeO2 46,5 bis 48,5 °/0 CeO 2 46.5 to 48.5 ° / 0

Pr6O11 5 bis 6%Pr 6 O 11 5 to 6%

Nd2O3 17 bis 20%Nd 2 O 3 17 to 20%

Sm2O3 2 bis 3,5%Sm 2 O 3 2 to 3.5%

La2O3 und übrige Seltene
Erden Rest
La 2 O 3 and other rare species
Earth rest

bezogen auf den Gesamtoxydgehalt der Ware von 99%·based on the total oxide content of the goods of 99%

Füllstoff, Ceritoxyd und Diphenylsilandiol wurden auf der Mischwalze in den Silikonkautschuk eingearbeitet und die Mischungen 1 Stunde bei 110°C im Wärmeschrank gelagert. Nach Abkühlung wurde das Peroxyd zugegeben. Nach weiteren 24 Stunden Lagerzeit wurden die Mischungen plastifiziert, zu Platten verpreßt und in der Presse 100 Minuten bei 1250C vulkanisiert. Die Nachvulkanisation wurde 1 Stunde bei 15O0C und 24 Stunden bei 25O0C vorgenommen. Die aus diesen Platten herausgestanzten Probekörper nach DIN 53 504 (Normstab II) wurden nun in Exsikkatoren 6 Tage bei 25° C und 75% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert. Geprüft wurde:Filler, cerite oxide and diphenylsilanediol were worked into the silicone rubber on the mixing roller and the mixtures were stored in a heating cabinet at 110 ° C. for 1 hour. After cooling, the peroxide was added. After another 24 hours storage time, the mixtures were plasticized, pressed into sheets and vulcanized in the press 100 minutes at 125 0 C. The secondary curing was carried out for 1 hour at 15O 0 C and 24 hours at 25O 0 C. The test specimens according to DIN 53 504 (Normstab II) punched out of these plates were then stored in desiccators for 6 days at 25 ° C. and 75% relative humidity. The following was checked:

1. nach Entnahme der Proben aus dem Exsikkator (Zeilen 1, 2 und 3 der Tabelle)1. after the samples have been taken from the desiccator (lines 1, 2 and 3 of the table)

2. nach Einschmelzen der Proben in Glasrohre und 24 Stunden Erhitzen auf 2500C (Zeilen 4, 5 und 6 der Tabelle) und2. after melting the samples in glass tubes and heating them to 250 ° C. for 24 hours (lines 4, 5 and 6 of the table) and

3. nach 3 Tagen Alterung im Umluftschrank bei 275°C (Zeüen 7, 8 und 9 der Tabelle).3. after 3 days of aging in a circulating air cabinet at 275 ° C (lines 7, 8 and 9 of the table).

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß bei der Glasrohralterung (Zeilen 4 bis 6) durch Zusatz entweder von Diphenylsilandiol (D) oder von Ceritoxyd (E) jeweils für sich allein zu pyrogen gewonnener hydrophiler Kieselsäure keine Verbesserung gegenüber den Mischungen, die keine Zusätze (C) und (F) enthalten, festzustellen ist. Durch Kombination beider Zusätze (I), (K) und (L) lassen sich die Dehnungswerte nach Glasrohralterung merklich verbessern, mit einem Optimum bei 6 bis 8 % Ceritoxyd. Der Einsatz einer hydrophobierten Kieselsäure (Spalte M und N der Tabelle) ergibt bei dieser Prüfung schlechtere Ergebnisse. Es ist jedoch bereits bekannt, daß auch nichthydrophobierte gefällte Kieselsäuren bei einer Alterung im geschlossenen System schlechtere mechanische Eigenschaften hervorrufen als pyrogen gewonnene Kieselsäuren.From the table it can be seen that with the glass tube aging (lines 4 to 6) by adding either Diphenylsilanediol (D) or from cerite oxide (E) each hydrophilic pyrogenically obtained by itself Silicic acid no improvement compared to the mixtures that do not contain additives (C) and (F), is to be determined. By combining the two additives (I), (K) and (L), the expansion values after glass tube aging can be determined noticeably improve, with an optimum at 6 to 8% cerite oxide. The use of a hydrophobized Silicic acid (column M and N of the table) gives poorer results in this test. It is however, it is already known that non-hydrophobic precipitated silicas can also be aged in a closed environment System produce poorer mechanical properties than pyrogenic silicas.

Dagegen ist bei einer Alterung im Umluftschrank nach 3 Tagen bei 2750C eine deutliche Verbesserung der Bruchdehnung und der Härte bei Verwendung von hydrophobierter gefällter Kieselsäure an Stelle von pyrogen gewonnener hydrophiler Kieselsäure gegeben.In contrast, at an aging in a circulating air cabinet after 3 days at 275 0 C a significant improvement in elongation at break and the hardness when using a hydrophobicized precipitated silica in place of pyrogen-derived hydrophilic silica is added.

(Vergleiche die Spalten D und F mit M bzw. N in Zeile 7, 8 und 9). Ähnliche Verbesserungen lassen sich allerdings auch durch einen Zusatz von Diphenylsilandiol (D) bzw. Ceritoxyd (E) und (H) oder beider Zusätze gemeinsam (I) und (K) erreichen. Im letzteren Falle erkennt man aus den Versuchen wiederum ein Optimum bei 6 bis 8 % (I) und (K) Ceritoxyd. Bei 10 % Ceritoxyd fällt die Dehnbarkeit auf einen sehr niedrigen Wert ab (L).(Compare columns D and F with M and N in rows 7, 8 and 9, respectively). Similar improvements can be made but also by adding diphenylsilanediol (D) or cerite oxide (E) and (H) or both Achieve additions together (I) and (K). In the latter case, one again recognizes a from the experiments Optimal at 6 to 8% (I) and (K) cerite oxide. At 10% cerite the ductility falls to a very low level Value from (L).

Die an den Versuchsmischungen ermittelten Weichwalzzeiten (Plastifizierzeiten), die durch eine Verwendung von Diphenylsilandiol als Schutz gegen eine Verstrammung der unvulkanisierten Mischungen aufThe soft rolling times (plasticizing times) determined on the test mixtures that result from a use of diphenylsilanediol as protection against hardening of the unvulcanized mixtures

IOIO

kürzeste Plastifizierzeiten herabgesenkt werden können, sind aus Zeile 10 der Tabelle zu ersehen. Wie ersichtlich, wird erfindungsgemäß auch dieser Vorteil durch Verwendung von hydrophobierter gefällter Kieselsäure an Stelle von pyrogen erzeugter Kieselsäure auch ohne sonstige Zusätze erreicht.Shortest plasticizing times can be reduced, can be seen from line 10 of the table. As can be seen, this advantage is also achieved according to the invention Use of hydrophobized, precipitated silica instead of pyrogenic silica, even without it other additives achieved.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die nach dem Stande der Technik erforderlichen Zusätze zur Erreichung verbesserter Herstellungsbedingungen und Eigenschaften von Silikonelastomeren bei Beanspruchung in nicht geschlossenen Systemen in Fortfall geraten, wodurch eine wesentliche Arbeits- und Materialersparnis gewährleistet ist.The additives required according to the prior art can be used by the method according to the invention to achieve improved manufacturing conditions and properties of silicone elastomers under stress ceased to exist in non-closed systems, which is an essential labor and Material savings are guaranteed.

Tabelle IITable II

AA. BB. CC. DD. EE. FF. GG HH II. KK LL. MM. NN II. VersuchsnummerTrial number 41934193 41904190 41924192 41944194 41894189 41914191 41864186 41874187 41884188 42014201 42004200 IIII entgastes Dimethyl-degassed dimethyl polysiloxan mit gepolysiloxane with ge ringem Gehalt anlow content reaktiven Gruppenreactive groups TeüeTeüe 100100 9292 100100 100100 9292 100100 9292 9292 9292 100100 100100 IIIIII pyrogenes hydrophilespyrogenic hydrophilic TeileParts 4040 4040 4040 4040 4040 4040 4040 4040 4040 SiO8 SiO 8 IVIV gefälltes hydropho-precipitated hydrophobic TeileParts 4040 4040 biertes SiO2 bated SiO 2 VV DiphenylsilandiolDiphenylsilanediol TeüeTeüe 1616 1616 1616 1616 1616 (50°/oiginSilopren)(50 ° / oiginSiloprene) VIVI Ceritoxyd Type AlCeria type Al TeileParts 66th 66th 66th 88th 1010 VIIVII Dicumylperoxyd (95%)Dicumyl peroxide (95%) TeileParts 11 11 11 11 VIIIVIII Benzoylperoxyd (50 %)Benzoyl peroxide (50%) TeileParts 22 22 22 22 22 22 22

Mechanische Werte nach 24 Stunden Nachvulkanisation bei 250° CMechanical values after post-vulcanization for 24 hours at 250 ° C

Zerreißfestigkeit
Bruchdehnung
Shore Härte A
Tensile strength
Elongation at break
Shore hardness A

Zerreißfestigkeit
Bruchdehnung
Shore Härte A
Tensile strength
Elongation at break
Shore hardness A

Kp/cm2 Kp / cm 2 4545 5757 5050 4949 5555 6464 5353 6262 6060 5757 0/
/o
0 /
/O
320320 540540 330330 240240 390390 320320 470470 500500 500500 440440
i. E.i. E. 5757 3838 4545 5050 4141 5050 3939 4444 4646 4040

nach 24 Stunden Alterung im Glasrohr bei 250° Cafter 24 hours of aging in a glass tube at 250 ° C

Kp/cm2 Kp / cm 2 2020th 1414th 1313th 2020th 1919th 1010 1313th 1212th 1313th 22 °/o° / o 280280 310310 310310 270270 350350 240240 430430 390390 360360 5050 LE.LE. 4646 2727 2424 3535 3030th 3030th 2727 3333 3636 33

nach 3 Tagen Alterung im Umluftschrank bei 2750Cafter 3 days of aging in a circulating air oven at 275 0 C.

Zerreißfestigkeit
Bruchdehnung
Shore Härte A
Tensile strength
Elongation at break
Shore hardness A

Plästizierzeiten nach
24 Stunden Lagerung
Peat times after
24 hour storage

Kp/cm'
o/
Kp / cm '
O/

/0/ 0

MinutenMinutes

4141 4949 4747 5050 300300 290290 9191 5353 5757

29
80
85
29
80
85

5050

190190

6060

5757

190190

7070

180180

Ibis 3Ibis 3

ObislObisl

2 bis Ibis 2 Obisl2 to Ibis 2 Obisl

Ibis 2 ObislIbis 2 Obisl

200200

ObislObisl

25
80
68
25th
80
68

3838

300300

4242

Obisl ObislObisl Obisl

ObislObisl

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Polysiloxanelastomeren hoher Alterungsbeständigkeit in nicht geschlossenen Systemen unter Verwendung hochdisperser Oxyde des Siliciums aus Organopolysiloxanen, organischen Peroxyden und üblichen Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß hochdisperse Oxyde des Siliciums, die durch Behandlung mit organischen Siliciumhalogenverbindungen derartig hydrophobiert worden sind, daß sie nur noch eine geringe Silanolgruppendichte aufweisen, verwendet werden, welches in an sich bekannter Weise einer Vulkanisation unterzogen wird.1. Process for the production of polysiloxane elastomers of high aging resistance in not closed systems using highly dispersed silicon oxides from organopolysiloxanes, organic peroxides and usual additives, characterized that highly disperse oxides of silicon, which are produced by treatment with organic silicon halogen compounds have been rendered hydrophobic in such a way that they only have a low density of silanol groups have, which is known per se Way is subjected to vulcanization. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hochdisperse Oxyde des Siliciums verwendet werden, die durch Behandlung mit vorzugsweise Dimethylchlorsilan so weit hydrophobiert worden sind, daß sie bei einem Kohlenstoffgehalt von 1,00 % °is 3,00 % und bei einer spezifischen Oberfläche nach BET von 50 bis 300 ma/g nur noch eine Silanolgruppendichte von 0,1 bis 1,0/100 Ä2 aufweisen.2. The method according to claim 1, characterized in that highly disperse oxides of silicon are used, which have been hydrophobized by treatment with preferably dimethylchlorosilane so far that they are at a carbon content of 1.00% ° i s 3.00% and a BET specific surface area of 50 to 300 m a / g only have a silanol group density of 0.1 to 1.0 / 100 Å 2. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 284 864.
Considered publications:
French Patent No. 1,284,864.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0033843B1 (en) * 1980-02-12 1983-02-09 Degussa Aktiengesellschaft Cerium-containing precipitated silica, process for producing same and masses, hardenable to elastomers, containing same
FR2741885A1 (en) * 1995-12-01 1997-06-06 Gen Electric PROCESS FOR THE PREPARATION OF HEAT-CURED, IMPROVED RUBBER, AND COMPOSITION OF HEAT-CURABLE SILICONE RUBBER

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FR1284864A (en) * 1960-03-23 1962-02-16 Thomson Houston Comp Francaise New silicone rubber compositions

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