DE3120868A1

DE3120868A1 - "uv-licht absorbierende mittel sowie zusammensetzungen und gegenstaende, die solche mittel enthalten"

Info

Publication number: DE3120868A1
Application number: DE19813120868
Authority: DE
Inventors: Bruce Allan Schenectady N.Y. Ashby
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1982-01-28
Also published as: BR8103498A; JPH02132129A; US4321400A; JPS5721390A; ES502631A0; JPH0224315B2; CA1161056A; KR840001791B1; AR229960A1; GB2078241A; GB2078241B; FR2483421A1; JPH0314862B2; AU6954581A; ES8301265A1; KR830006384A; AU539438B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft neue verbesserte UV-Licht absorbierende Mittel sowie solche Mittel enthaltende Zusammensetzungen und Gegenstände, die mit solchen Zusammensetzungen überzogen sind.

Die neuen Mittel nach der vorliegenden Erfindung sind AlkoxysiIyI- oder Alkanoyloxysilyl-alkyl-carbamyl-Addukte aromatischer UV-Licht absorbierender Mittel mit reaktiven Silanolgruppen·

Es werden immer mehr transparente Kunststoffe anstelle von Glas verwendet. So wird eine Verglasung aus synthetischen organischen Polymeren jetzt häufiger für Transportfahrzeuge, wie Züge, Busse und dergleichen, in optischen Geräten und in Baumaterialien eingesetzt. Verglichen mit Glas sind die transparenten Kunststoffe splitterbeständig und leichter.

Trotz der vorgenannten Vorteile weisen die transparenten Kunststoffe jedoch auch Nachteile auf, nämlich, daß ihre Oberfläche nicht beständig ist gegenüber Beschädigung, insbesondere Kratzern. Solche Beschädigungen beeinträchtigen die Durchsichtigkeit und das Aussehen. Darüber hinaus unterliegen transparente Kunststoffe bei längerer Bestrahlung mit UV-Licht, ζ. Β. Sonnenlicht, einer Verfärbung.

Es sind Versuche unternommen worden, die Abriebsbeständigkeit transparenter Kunststoffe zu verbessern. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, kratzbeständige Überzüge für solche Kunststoffe aus Mischungen aus Siliziumdioxid und hydrolysierbaren Silanen in einem geeigneten Medium, wie Alkohol und Wasser herzustellen.

Solche Schutzüberzüge sind z. B. in den US-PSen 3 708 225, 3 986 997, 3 976 497 und 4 177 315 beschrieben. Solche kratz-

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beständigen überzüge werden üblicherweise auf die Oberfläche des transparenten Kunststoffes aufgebracht und dort an Ort und Stelle wärmegehärtet.

Es sind auch Versuche unternommen worden, die Beeinträchtigung der überzüge auf transparenten Kunststoffen aufgrund des Einflusses von Sonnenlicht dadurch zu verringern, daß man in die Überzugszusammensetzungen Materialien eingearbeitet hat, die UV-Licht absorbieren. Ein Nachteil vieler solcher UV-Licht absorbierenden Materialien ist der, daß sie häufig aus der Zusammensetzung entweichen, z. B. durch Verdampfen, üblicherweise während der Wärmehärtung. Bemühungen, diesen Nachteil dadurch zu überwinden, daß man UV-Licht absorbierende Materialien mit höheren Molekulargewichtßn verwendete, wie das Cyasorb UV-531 von American Cyanamid, war nicht völlig erfolgreich.

In der US-PS 4 051 161 ist ein anderes Herangehen offenbart und dies besteht in der Verwendung eines· Silan-fluorhydroxycopolymer-überzuges mit einem funktioneilen Derivat einer aromatischen UV-Licht absorbierenden Verbindung mit reaktiven Silanolgruppen. Als das Mittel, das die reaktiven Silanolgruppen beiträgt, ist eine komplexe Epoxysilan-Verbindung vorgeschlagen worden. Der überzug nach dieser US-PS 4 051 161 ist jedoch nicht der bevorzugte,weniger komplexe überzug aus Siliziumdioxid und hydrolysierbarem Silan gemäß den weiter oben genannten Druckschriften.

In der vorliegenden Erfindung wurde nun festgestellt, daß reaktive funktioneile Derivate aromatischer UV-Licht absorbierender Mittel mit hervorragenden Eigenschaften in allen wichtigen Beziehungen dadurch erhalten werden können, daß man Alkoxysilylalkyl- oder Alkanoyloxysllylalkylcarbamyl-Gruppen als funktioneile Gruppen benutzt und daß diese funktionelle Gruppen in den weniger komplexen Systemen brauchbar sind, d. h. nicht in den komplexen Systemen nach der US-PS 4 051 161.

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Mit den neuen Verbindungen nach der vorliegenden Erfindung können kratzbeständige überzüge für transparente Kunststoffe beständiger gegenüber Verfärbung aufgrund der Einwirkung ultravioletten Lichtes gemacht werden. Weil die modifizierten UV-Licht absorbierenden Verbindungen nach der vorliegenden Verbindung mit dem Polysiloxan der kratzbeständigen Überzugszusammensetzung reagieren, haben sie eine geringere Neigung sich während der thermischen Behandlung zu verflüchtigen oder zu oxidieren. Dies ergibt einen beträchtlichen Vorteil, verglichen mit dem Stand der Technik.

Die erfindungsgemaßen UV-Licht absorbierenden Mittel sind Verbindungen der folgenden Formel

OQ O

Il

worin X Jl = 0, oder ^C = C - C - OW

CN

Y H oder OH

Z H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine OH-Gruppe ist, wenn Y H ist,
Q -CONH(CH₂J₃Si(R₂J_x(OR₁J oder -CONH(CH₂)2Si(R₂J_x(OCOR₁) und

W -C H₉ +1 ist,
m 2m

χ den Wert 0, 1 oder 2, y den Wert 1, 2 oder 3 und die Summe von χ und y den Wert 3 hat, R₁ und R₉ unabhängig voneinander je eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und m einen Wert von 1-18 hat.

Im Rahmen des vorstehenden Bereiches sind die folgenden Gruppenformeln bevorzugt:

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OH

HO

OQ

OH

QO

OQ

- 13

CN C - O
I
OCHo

OQ oder

OQ

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worin Q -CONH(CH₂)₃Si(OCH₃)_3# -CONH(CH₂)3SiCH₃(OCH₃)₂ oder

-CONH(CH₂)₃Si(CH₃)₂(OCH₃) ist. Speziell erwähnt werden soll die Verbindung 4-[γ-(Trimethoxysiiyl)propylcarbamoyloxyI]-2,2',4·-trihydroxybenzophenon.

Die Erfindung schließt auch Überzugszusammensetzungen ein, die eine wirksame Menge der beschriebenen UV-Licht absorbierenden Mittel sowie eine Dispersion aus colloidalem Siliziumdioxid in einer Lösung enthalten, die aus aliphatischem Alkohol und Wasser als Lösungsmittel und dem partiellen Kondensat eines Silanols der Formel RSi(OH)- als Gelöstem besteht, worin R ausgewählt ist aus Alkylresten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sowie Aryl und mindestens 70 Gew.-% des Silanols CH₃Si(OH)₃ sind. Die Dispersion enthält 10 bis 50 Gew.-% Peststoffe, die im wesentlichen aus 10 bis 70 Gew.-% colloidalem Siliziumdioxid und 30 bis 90 Gew.-% Partialkondensat bestehen. In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen weist die Dispersion einen pH-Wert im Bereich von 7,1 bis etwa 7,8 auf.

Die UV-Licht absorbierenden Mittel nach der vorliegenden Erfindung können z. B. hergestellt werden, indem man ausgeht von einer Verbindung der Formel

worin X, Y und Z die oben genannte Bedeutung haben. Diese Verbindung wird in einem Lösungsmittel umgesetzt mit einem Isocyanatopropylsilan der Formel OCN(CH₂)₃Si(R₃) (OR₁) oder OCN(CH₂)₃-Si(R₂)_χ(OCOR₁). In diesen Formeln haben R₁ und R X und Y die oben genannte Bedeutung.

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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen UV-Licht absorbierenden Mittel sind dem Fachmann selbstverständlich auch andere Verfahren geläufig.

Die Umsetzung der Isocyanatpropylsxlane mit der phenolischen Verbindung kann im allgemeinen in einem Temperaturbereich von 50 bis 15O°C während 1-6 Stunden erfolgen. Die Ausbeuten an der erfindungsgemäßen Verbindung liegen üblicherweise im Bereich von 85 bis 98 %.

Die bei dem oben genannten Verfahren eingesetzten Isocyanatopropylsilane werden in guter Ausbeute erhalten durch Platin-Jcatalysierte Umsetzung eines Alkenylisocyanats mit dem entsprechenden Alkoxysilylhydrid oder Acyloxysilylhydrid. Diese Isocyanatopropylsllane können aber auch hergestellt werden durch Umsetzen eines Alkenylisocyanats mit dem entsprechenden Chlorsilan gefolgt von einer AlkoxyIierung. Verfahren zum Herstellen der vorgenannten Verbindungen sind in der Literatur z. B. im Journal of Chemical and Engineering Data, Band 18, Nr. 2, Seite 238 (1973) in einem Artikel von B.A. Ashby beschrieben.

Die Überzugszusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung werden hergestellt durch Hydrolysieren eines Alkyltrialkoxysilans oder eines Aryltrialkoxysilans der Formel RSi(OR)₃, worin eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Aryl ist, vorzugsweise Phenyl in einer wäßrigen Dispersion colloidalen Siliziumdioxids, um ein Reaktionsprodukt zu erhalten, woraufhin man die beschriebenen UV-Licht absorbierenden Mittel zu dem erhaltenen Reaktionsprodukt hinzufügt.

Allgemein ist die wäßrige Dispersion des colloidalem Siliziumdioxides durch eine Teilchengröße im Bereich von 5 bis 150 Millimikron und vorzugsweise von 10 bis 30 Millimikron als mittleren Durchmesser charakterisiert. Solche Dispersionen sind bekannt und im Handel erhältlich, z. B. unter der Bezeichnung "Ludox" von DuPont und Nalcoag " von der Nalco Chemical Co Diese Dispersionen sind in Form saurer oder basischer Hydrosole erhältlich. Hinsichtlich der vorliegenden Erfindung ist, wenn der

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pH-Wert der Überzugszusammensetzung basisch ist, ein basisches colloidales Siliziumdioxidsol zur Verwendung in der Zusammensetzung bevorzugt. Es können jedoch aber auch anfänglich saure colloidale Siliziumdioxide benutzt werden, die zuerst basisch gemacht worden sind. Es wurde festgestellt, daß colloidales Siliziumdioxid mit einem geringen Alkaligehalt, z, B. von weniger als 0,35 Gew.-% Na«0 eine stabilere Überzugszusammensetzung ergibt und solche colloidalen Siliziumdioxide sind daher bevorzugt.

Bei der Zubereitung der Zusammensetzungen wird die wäßrige Dispersion des colloidalen Siliziumdioxids zu einer Lösung einer geringen Menge, z. B. von 0,07 bis 0,10 Gew.-% eines Alkyltriacetoxysilans Alkyltrialkoxysilan oder in Aryltrialkoxysilan hinzugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung wird im Bereich von 20 bis 40°C, vorzugsweise unterhalb von 25°C gehalten. Eine Reaktionszeit von etwa 6 bis 8 Stunden reicht üblicherweise aus, um ausreichend von dem Trialkoxysilan umzusetzen, so daß die anfänglich aus zwei Phasen bestehende flüssige Mischung in eine einzige Phase umgewandelt ist, in der das Siliziumdioxid dispergiert ist. Man läßt die Hydrolyse für 24 bis 48 Stunden je nach der gewünschten Endviskosität ablaufen. Je länger man die Hydrolyse ablaufen läßt, umso höher ist die Endviskosität.

Während der Zubereitung der Überzugszusammensetzungen wird das Alkyltriacetoxysilan dazu benutzt, die Viskosität der anfänglichen aus zwei Phasen bestehenden flüssigen Reaktionsmischung zu puffern und auch um die Hydrolysegeschwindigkeit zu regulieren. Bevorzugt sind solche Alkyltriacetoxysilane, in denen die Alkylgruppe von 1 - 6 Kohlenstoffatomen und insbesondere 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthält. Am meisten bevorzugt ist Methyltriacetojeysilan. Obwohl Alkyltriacetoxysilane bei der Verwendung bevorzugt Bind, können auch Eisessig oder andere Säuren an deren Stelle eingesetzt werden. Solche anderen Säuren schließen organische Säuren ein, wie Propionsäure, Buttersäure, Zitronensäure, Benzolsäure, Ameisensäure, Oxalsäure und ähnliche.

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Nach dem die Hydrolyse abgeschlossen ist, wird der Feststoffgehalt der Überzugszusammensetzung durch Zugabe von Alkohol zu der Reaktionsmischung eingestellt. Geeignete Alkohole schließen niedere aliphatische Alkohole ein, z. B. solche mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butylalkohol, t-Butylalkohol und ähnliche oder deren Mischungen. Isobutylalkohol ist bevorzugt. Das Lösungsmittelsystem, d. h. eine Mischung aus Wasser und Alkohol, sollte von etwa 20 bis etwa 75 Gew.-% Alkohol enthalten, um sicherzustellen, daß das Partialkondensat Siloxanol löslich ist.

Wahlweise können weitere mit Wasser mischbare polare Lösungsmittel in geringen Mengen, üblicherweise nicht mehr als 20 Gew.-% des Lösungsmittelsystems, verwendet werden, wie Aceton, Butylcellusolve und ähnliche.

Nach der Einstellung des Feststoffgehaltes mit dem Lösungsmittel hat die Überzugszusammensetzung vorzugsweise einen Feststoff gehalt im Bereich von etwa 18 bis etwa 25 Gew.-%, besonders bevorzugt ist ein Feststoffgehalt von etwa 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.

Die Überzugszusammensetzung hat einen pH-Wert im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 8, vorzugsweise einen solchen von etwa 7,1 bis etwa 7,8 und besonders bevorzugt einen solchen von etwa 7,2 bis etwa 7,8. Wenn nötig, wird eine Base, wie verdünntes Ammoniumhydroxid, oder eine schwache Säure, wie Essigsäure, hinzugegeben, um den pH-Wert in diesem Bereich einzustellen.

Die Silantriole RSi(OH)₃, werden als Ergebnis des Vermischens der entsprechenden Trialkoxysilane mit dem wäßrigen Medium, d. h. der wäßrigen Dispersion des colloldalen Siliziumdioxids gebildet. Beispiele der Trialkoxysilane sind solche, die Methoxy-, Xthoxy-, Isopropoxy- und n-Butoxy-Substituenten enthalten, die bei der Hydrolyse die Silantriole bilden und weiter den entsprechenden Alkohol freisetzen, z. B. Methanol, Äthanol, Isopropanol und n-Butanol. Auf diese Weise wird min-

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destens ein Teil des in der fertigen überzugszusammensetzung vorhandenen Alkohols geliefert. Nach Bildung der Hydroxylgruppen bilden sich die folgenden Gruppierungen.

■Si

SI·

Diese Kondensation, die während einer gewissen Zeitdauer stattfindet, ist nicht allzu ausgeprägt, sondern das sich bildende Siloxan weist noch eine gewisse Menge an Silizium gebundener Hydroxylgruppen auf, die das Polymer in der Lösungsmittel — mischung aus Alkohol und Wasser löslich machen. Dieses lösliche Partialkondensat kann als ein Siloxanolpolymer bezeichnet werden, das für je drei

SiO

eine

Einheiten mindestens/an Silizium gebundene Hydroxylgruppe aufweist.

Der Teil der überzugszusammensetzung, der aus nicht-flüchtigen Peststoffen besteht, ist eine Mischung aus colloidalen Siliziumdioxid und dem Partialkondensat (oder Siloxanol) eines Silanols. Der Hauptteil oder das gesamte Partialkondensat oder Siloxanol wird aufgrund der Kondensation von CH-Si(OH), erhalten. In Abhängigkeit von den bei der Hydrolyse eingesetzten Bestandteilen können geringere Menge Partialkondensate erhalten werden, wie solche, aufgrund der Kondensation von CH₃Si(OH)₃ mit C₂H₅Si(OH)₃ oder C₃H₇Sl(OH)₃, von CH₃Si(OH)₃

mit CgH₅Si(OH)₃ oder Mischungen der vorgenannten Kondensate. Um die besten Ergebnisse zu erhalten, ist es bevorzugt, nur

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Methyltrioxysilan einzusetzen, wobei nur Methylsilantriol gebildet wird, um die Überzugszusammensetzungen zuzubereiten. In den bevorzugten Ausfuhrungsformen ist das Partialkondensat in einer Menge von etwa 55 bis 75 Gew.-% vorhanden, das colloidale Siliziumdioxid ist/einer bestimmten Menge, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe in dem Lösungsmittel enthalten, das eine Mischung aus Alkohol und Wasser ist. Der Alkohol macht etwa 50 bis etwa 95 Gew.-% der Lösungsmittelmischung aus.

Die Überzugszusammensetzungen können durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 12O°C vollkommen zu harten überzügen gehärtet werden, ohne daß man einen Härtungskatalysator benötigt. Sind mildere Härtungsbedingungen erwünscht, dann verwendet man vorzugsweise einen gepufferten latenten Kondensationskatalysator. Solche Katalysatoren sind bekannt. Beispiele sind Alkalimetallsalze von Karbonsäuren, wie Natriumacetat, Kaliumformiat und ähnliche. Amincarboxylate, wie Dimethylaminacetat, Äthanolacetat, Dimethylanilinformiat und ähnliche, quarternäre Ammoniumcarboxylate, Wie Tetramethylammoniuacetat, Benzyltrimethylacetat und ähnliche. Metallcarboxylate, wie Zinnoctoat, Amin, wie Triäthylamin, Triäthanolamin, Pyridin und ähnliche, sowie Alkalimetallhydroxide, wie Natriumhydroxid sowie Ammoniumhydroxid. Im Handel erhältliche colloidale Siliziumdioixde,insbesondere solche mit einem basichen pH-Wert von mehr als 7 enthalten freie Alkailmetallbase und die Alkalimetallcarboxylat-Katalysatoren werden während der Hydrolyse an Ort und Stelle erzeugt.

Die Menge des Härtungskatalysators kann in Abhängigkeit von den besonderen Anforderungen im weiten Rahmen variieren. Im allgemeinen ist der Katalysator in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 0,5 und vorzugsweise etwa 0,1 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Überzugszusammensetzung, vorhanden. Solche Zusammensetzungen sind auf dem Substrat innerhalb einer kurzen Zeit, d. h. von 30 - 60 Minuten bei Temperaturen im Bereich von etwa 85 bis 120°C härtbar. Dabei erhält man einen transparenten abriebsbeständigen überzug.

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Die UV-Licht absorbierenden Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden zu der beschriebenen Überzugszusammensetzung vor, während oder nach der Hydrolyse oder vor oder nach der Zugabe des Lösungsmittels zum Einstellen des Feststoffgehaltes hinzugegeben. In bevorzugten Zusammensetzungen werden die erfindungsgemäßen UV-Licht absorbierenden Mittel in Mengen von etwa 1 bis 25 und vorzugsweise von 5 bis 10 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile der Zusammensetzung, bezogen auf den Feststoff gehalt, hinzugegeben.

Es können auch andere Bestandteile hinzugegeben werden. Besonders erwähnt werden sollen Polysiloxan-polyäther-copolymere, die Fließ- Schmutzmarken und ähnliches auf der Überzugsoberfläche vermeiden. Solche Stoffe können die Belastungsbruchbeständigkeit des Überzuges erhöhen.

Bevorzugt für diesen Zweck sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung flüssige Polysiloxan-polyäther-copolymere der folgenden Formel

0(R'₂Si0)_aR'₂SiC_bH_2bG0(C_nH_2nO)_xR"·

•0(R'₂Si0)_aR'2SiC_bH2_bC0(C_nH_2nO)_xR···

worin R¹ und R¹· einwertige Kohlenwasserstoffreste, R¹" ein niederer Alkylrest, vorzugsweise einer mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen ist, a einen Wert von mindestens 2, vorzugsweise von 2 bis etwa 40, b einen Wert von 2 bis 3, η einen Wert von 2 bis 4 und χ einen Wert von mindestens 5, vorzugsweise 5 bis hat.

Beispiele für R¹ und R¹' sind unabhängig voneinander Alkylgruppen, wie Methyl, Äthyl, Butyl, Octyl und ähnliche, Cycloalkylreste, wie Cyclohexyl, Cycloheptyl usw.; Aralkylreste, wie Benzyl, Phenyläthyl und ähnliche; Alkenyl oder Cycloalkenyl, wie Vinyl, Allyl, Cyclohexenyl und ähnliche und die halogensubstituierten Derivate der vorgenannten Reste, wie Chlormethyl,

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"~ 21 —

Chlorphenyl, Dibromphenyl und ähnliche, R¹'' ist beispielsweise Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Isobutyl, Amyl und ein ähnlicherer Rest.

Die Herstellung der obigen Polysiloxan-polyäther-copolymeren ist in der US-PS 3 629 165 beschrieben. Im Handel erhältlich sind SF-1066 und SF-1141 von der General Electric Company, BYK-300 von Mallinckrodt, L-540 von Union Carbide und DC-190 von Dow-Corning.

Es können auch weitere Bestandteile, wie Verdickungsmittel, Pigmente, Farbstoffe und ähnliche für ihre üblichen Zwecke in die Überzugszusammensetzung eingebracht werden. Diese weiteren Bestandteile werden hinzugegeben, nachdem die Hydrolyse beendet ist.

Die Überzugszusammensetzungen können auf die mit Grundiermittel versehene Oberfläche eines Gegenstandes mittels üblicher Verfahren aufgebracht werden, z. B. durch Fließbeschichten, Besprühen, Eintauchen und dergleichen, um einen zusammenhängenden Film oder eine entsprechende Schicht darauf zu bilden.

Die gehärteten Zusammensetzungen sind als Schutzüberzüge auf einer weiten Vielfalt von Oberflächen brauchbar, seien sie transparent oder opak, aus Kunststoff oder Metall. Beispiele für Kunststoff schließen synthetische organische Polymere ein, wie Acrylpolymere, z. B. Poly(methylmethacrylat); Polyester, z. B. Poly(äthylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat); Polyamide; Polyimide; Acrylnitril-styrol-copolymere, Styrolacrylnitril-butadien-terpolymere, Polyvinylchlorid; Butyrate; Polyäthylen und ähnliche.

Besonders erwähnt werden sollen die Polycarbonate, wie die von der General Electric Company unter der Bezeichnung Lexan im Handel erhältlichen Produkte, die transparente Scheiben aus diesem Material einschließen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind besonders brauchbar als Schutzüberzüge

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auf den mit Grundierungsmittel versehenen oberflächen solcher Gegenstände.

Geeignete Substrate weisen auch glänzende und stumpfe Metalloberflächen auf, wie Aluminium oder aufgespritzte Chromlegierungen. Weiter können die überzugszusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung auch auf andere Arten von Oberflächen aufgebracht werden, wie Holz, Leder, Glas, Keramik, Textilien und ähnliche.

Ein harter Überzug wird erhalten durch Entfernen des Lösungsmittels und anderer flüchtiger Materialien aus der Zusammensetzung. Der überzug trocknet an der Luft zu einem im wesentlichen klebrigkeitsfreien Zustand, doch ist ein Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 75 bis 2OO°C erforderlich, um die Kondensation der restlichen Silanolgruppen in dem Partialkondensat zu bewirken. Die abschließende Härtung führt zur Bildung von Silsesquioxan(RSiO₃/₂). In dem gehärteten überzug liegt das Verhältnis der RSiO₃ ,₂~Einheiten zu SiO₃ im Bereich von 0,43 bis 9,0 und üblicherweise im Bereich von 1 bis 3. Ein gehärteter überzug mit einem Verhältnis von RSiO₃ ,₂ zu SiO₂ von 2, wobei R für Methyl steht, ist am meisten bevorzugt. Die Überzugsdicke kann variieren doch liegt sie im allgemeinen im Bereich von etwa 0,5 bis 20 joaa und üblicherweise von 2 bis 10 /im.

Die überzugszusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung können mit guter Haftung auf praktisch alle Oberflächen aufgebracht werden, um die mit einem Schutzüberzug versehenen Gegenstände nach der vorliegenden Erfindung zu schaffen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Alle angegebenen Teile sind Gew.-Teile.

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Beispiel 1

Eine Lösung von 24,6 Teilen 2,2',4,4'-Tetrahydroxybenzophenon in 95 Teilen N/N-Dimethylformamid wurde hergestellt. Zu dieser Lösung gab man 20,5 Teile y-Isocyanatopropyltrimethoxysilan und eine Spur Zinn-(II)-octoat hinzu. Man erhitzte die Mischung für eine Stunde auf 150°C und stellte danach durch IR-Analyse fest, daß die NCO-Absorptionsbande bei 2280 cm~ nicht mehr vorhanden und die Umsetzung damit abgeschlossen war. Durch Vakuumdestillation bei 29 mm Hg bis zu einer Gefäßtemperatur von 99°C entfernte man das Lösungsmittel. Es wurden 44,3 Teile eines kristallinen Rückstandes der folgenden Formel erhalten*

0
OCNHCH₂(CH₂)2^s i(^0CH3)3

was einer 98 %igen Ausbeute entsprach.

22>1 Gew.-Teile Siliziumdioxidsol Ludox LS von DuPont, eine wäßrige Dispersion colloidalen Siliziumdioxids mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12 Millimikron und einem pH-Wert von 8,4, wurde zu einer Lösung von 0,1 Gew.-Teil Methyltriacetoxysilan in 26,8 Gew.-Teilen Trimethoxysilan hinzugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde im Bereich von 20 bis 25°C gehalten. Man ließ die Hydrolyse für 24 Stunden ablaufen. Die erhaltene Reaktionsmischung hatte einen Feststoffgehalt von 40,5 %. Es wurde Isobutanol hinzugegeben, um den Feststoffgehalt auf 20 % zu vermindern. Der pH-Wert des Produktes betrug 7,2.

Die obige Verbindung und die Überzugszusammensetzung wurden unter Bildung einer einzigen Zusammensetzung vermischt, die man über eine transparente Platte aus Poly(bisphenol-A-carbonat) - Lexan - fließen ließ, die vorher mit einem Grundierungsmittel aus einer hitzehärtbaren Emulsion einer Acrylverbindung gründiert worden war. Man ließ die Scheibe 30 Minuten an der Luft

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trocknen und härtete sie dann 1 Stunde lang bei 12O°C. Nach 500 Zyklen mit einem Taber-AbriebsgerSt,(500 g Last, CS-10F-Scheiben), gemäß ANSI-Z26.1 von 1977, Abschnitt 5.17, wurde die prozentual^ · Änderung der Trübung bzw. Lichtdurchlässigkeit (Δ % H) zu 1,8 bestimmt. Die Probe bestand den Kreuzschraffierungs-Klebetest (DIN-53-151) nach 7-tätigem Eintauchen in Wasser bei 65 C. Die Probe bestand auch den Kreuzschraffierungs-Klebetest nach 1000 Stunden unter einer R-S-Lampe auf einer mit drei Umdrehungen pro Minute rotierenden Plattform, die einen Abstand von etwa 25 cm von den Flächen einer Reihe von 6 Lampen hatte, die im Winkel von 120° voneinander angeordnet waren.

Zusätzlich zu den vorgenannten Abriebstestergebnissen wurde festgestellt, daß die überzogene Scheibe sich beim 600-stündigem Belichten mit UV nicht verfärbte, wenn sie gemäß ASTM D 1925 auf einem Hunter Tristimulus-Colorimeter untersucht wurde.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß 5 Gew.-Teile SF-1066 der General Electric Company, eines Polysiloxan-polyäther-copolymers - vor dem überziehen in die Überzugszusammensetzung eingearbeitet wurde. Man erhielt im wesentlichen die gleiche Abriebsbeständigkeit und die gleiche Fähigkeit UV-Licht zu absorbieren für den gehärteten überzug. Darüber hinaus war dieser glatt und klar und zeigte keine Anzeichen von Fließmarken oder Spannungsbrüchen.

Claims

Dr. rer. nat. Horst Schüler

PATENTANWALT

,0000;Ffaiikfart/Mafn;l, 25;Mai 1 Xaiserstraße 2H *'" " * Df Γ Sb. /he.

Telefon (0611)235555 Telex: 04-16759 mapat d Postscheck-Konto ι 282420-602 Frankfurl-M.

Bankkonto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

8656-6OSI-2O7

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

UV-Licht absorbierende Mittel sowie Zusainmensetzungen und Gegenstände, die solche Mittel enthalten

Patentansprüche

1. UV-Licht absorbierendes Mittel mit einer Verbindung der folgenden Formel

Y Z

worin XC=O, oder ^3 = C - C - OW

Y H oder OH

Z H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine iOH-Gruppe ist, wenn Y H ist, Oj-CONH (CH₂) 3Si(R₃J_x(OR₁) oder

-CONH(CH₂)₃Si(R₂)_χ(OCOR₁) und

^W -^Cm^H2m^{+1 ist}'

χ den Wert 0, 1 oder 2, y den Wert 1, 2 oder 3 und die

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Summe von χ und y den Wert 3 hat, R₁ und R₂ unabhängig voneinander je eine Alkylgruppe

mit 1-6 Kohlenstoffatomen ist und m einen Wert von 1-18 hat.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung eine der folgenden Formeln ist:

OCH₃

oder

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worin Q -CONH(CH₃)₃Si(OCH₃)₃, -CONH(CH₂)3SiCH₃(OCH₃)₂ oder -CONH(CH₂)₃Si(CH₃)₂(OCH₃) ist.

3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung 4- [jf-Trimethoxysilyl) propylcarbamoyloxyj -2,2', 4' -trishydroxybenzophenon ist.

4. Wässrige überzugsmasse, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

(a) eine Dispersion colloidalen Siliziumdioxids in einer Lösung des Partialkondensates eines Silanols der Formel RSi(OH)₃, worin R ausgewählt ist aus Alkylgruppen mit 1-3 Kohlenstoffatomen und Aryl, wobei mindestens 70 Gew.-% des Silanols CH₃Si(OH)₃ sind und die Lösung in einer Mischung aus einem aliphatischen Alkohol und Wasser vorliegt,

wobei die Dispersion 10 bis 50 Gew.-% Feststoffe enthält, die im wesentlichen aus 10 bis 70 Gew.-% des colloidalen Siliziumdioxids und 30 bis 90 Gew.-% des Partialkondensates bestehen und

(b) einer wirksamen Menge eines UV-Licht absorbierenden Mittels, das aus einer Verbindung der folgenden Formel besteht,

worin X^C - 0, oder JZ = C - C -

CN

OW

Y H oder OH

Z H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine OH-Gruppe ist, wenn Y H ist,

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Q -CONH(CH₂)₃Si

)_χ(OR₁

oder

-CONH(CH₀J₁₁Si(R₀) (OCOR₁) und

^W -^Cm^H2m^{+1 ist}'

χ den Wert 0, 1 oder 2, y den Wert 1, 2 oder 3 und die Summe von χ und y den Wert 3 hat, R₁ und R₂ unabhängig voneinander je eine Alkylgruppe

mit 1-6 Kohlenstoffatomen ist und m einen Wert von 1-18 hat.

Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadu rch gekennzeichnet , daß sie von etwa 5 bis etwa 10 Gew.-Teile von dem UV-Licht absorbierenden Mittel auf 100 Gew.-Teile der Zusammensetzung, bezogen auf Peststoffbasis, enthält.

Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das UV-Licht absorbierende Mittel ausgewählt ist aus

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OCH.

; oder

worin Q -CONH(CH₂) ₃Si (OCH₃) ₃, -CONH(CH₂) .3SiCH₃ (OCH₃) ₂ oder -CONH(CH₂J₃Si(CH₃)₂(OCH₃) ist.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das UV-Licht absorbierende Mittel 4-JV-(Trimethoxysilyl)propylcarbamyloxy)-2,2',4' trihydroxybenzophenon ist.

-j

8. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der aliphatische Alkohol eine Mischung aus Methylalkohol und Isobutylalkohol ist.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Partialkondensat eines Silanols das von CH₃Si(OH)₃ ist.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich ein PoIysiloxan-polyäther-copolymer enthält♦

11. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Dispersion von etwa 18 bis etwa 25 Gew.-% Feststoffe enthält, die aus im wesentlichen etwa 25 bis etwa 45 Gew.-% des colloidalen Siliziumdioxids und etwa 55 bis etwa 75 Gew.-% des Partialkondensates des Silanols bestehen.

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12. Gegenstand mit

(A) einem Substrat,

(B) einer Grundiermittelschicht auf dem Substrat, und

(C) einem harten schützenden überzug auf der Grundiermittelschicht und dem Substrat,

dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug vor dem Härten eine wäßrige Zusammensetzung der folgenden Zusammensetzung umfaßt:

(a) eine Dispersion colloidalen Siliziumdioxids in einer Lösung des Partialkondensates eines Silanols der Formel RSi(OH)₃, worin R ausgewählt ist aus Alkylgruppen mit 1-3 Kohlenstoffatomen und Aryl, wobei mindestens 70 Gew.-% des Silanols CH₃Si(OH₃ sind und die Lösung in einer Mischung aus einem aliphatischen Alkohol und Wasser vorliegt,

wobei die Dispersion 10 bis 50 Gew.-% Feststoffe enthält, die im wesentlichen aus 10 bis 70 Gew.-% des colloidalen Siliziumdioxids und 30 bis 90 Gew.-% des Partialkondensates bestehen und

(b) einer wirksamen Menge eines UV-Licht absorbierenden Mittels, das aus einer Verbindung der folgenden Formel besteht,

•I

worin Xt = O, oderjc = C - C - OW

CN

Y H oder OH

Z H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine OH-Gruppe ist, wenn Y H ist,

Q -CONH(CH₂)3Si(R₂J_x(OR₁) oder
-CONH(CH₀)-,Si(R-) (OCOR₁) „ und

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_Γ... ν* ^_m

W -CH, +1 ist, m 2m

χ den Wert O, 1 oder 2, y den Wert 1, 2 oder 3 und die Summme von χ und y den Wert 3 hat,

R. und R₂ unabhängig voneinander je eine Alkylgruppe

mit 1-6 Kohlenstoffatomen ist und m einen Wert von 1-18 hat.

13. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das UV-Licht absorbierende Mittel ausgewählt ist aus

OH OH

OH

OH

; oder

OCH₃

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worin Q -CONH(CH₂) ₃Si (OCH₃) ₃, -CONH (CH (CH₂) -3SiCH₃ (OCH₃) oder -CONH(CH₂)₃Si(CH₃J₂(OCH₃) ist.

14. Gegenstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das UV-Licht absorbierende Mittel 4-LT"(Trimethoxysilyl)propylcarbamyloxyj -2,2', 4' trihydroxybenzophenon ist.

15. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der aliphatische Alkohol eine Mischung aus Methylalkohol und Isobutylalkohol ist.

16. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Partialkondensat eines Silanols das von CH₃Si(OH)₃ ist.

17. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Überzugszusammensetzung auch ein Polysiloxan-polyäther-copolymer enthält.

18. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Dispersion in der wäß-■ rigen Zusammensetzung vor dem Härten von etwa 18 - 25 Gew.-% Feststoffe enthält, die im wesentlichen aus etwa 25 bis etwa 45 Gew.-% colloidalem Siliziumdioxid und etwa 55 bis etwa 75 Gew.-% Partialkondensat bestehen.

19. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat aus Polycarbonat besteht.

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20. Gegenstand nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbonat transparent ist.

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