CARBOSILOXANOS MULTIFUNCIONALES CON ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINEALES Y CICLICOS.

Composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos oligómeros multifuncionales que contienen

A) al menos un elemento estructural cíclico de fórmula general (I),

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W0305696EP.

Solicitante: BAYER MATERIALSCIENCE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BAYER MATERIALSCIENCE AG04653970LE A 34 869-EP,51368 LEVERKUSEN.

Inventor/es: MECHTEL, MARKUS DR., SCHMALSTIEG, LUTZ, DR., FRANK, WOLFGANG, STEINER, MATTHIAS.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 11 de Noviembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08G77/38 QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 77/00 Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace que contiene silicio con o sin azufre, nitrógeno, oxígeno o carbono en la cadena principal de la macromolécula. › Polisiloxanos modificados por posterior tratamiento químico.
  • C08L83/14 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › C08L 83/00 Composiciones de compuestos macromoleculares obtenido por reacciones que forman un enlace que contiene silicio con o sin azufre, nitrógeno, oxígeno o carbono, solamente en la cadena principal; Composiciones de los derivados de tales polímeros. › en los que al menos dos, pero no todos los átomos de silicio están unidos por enlaces diferentes a los átomos de oxígeno (C08L 83/10 tiene prioridad).
  • C09D183/14 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 183/00 Composiciones de revestimiento a base de compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman, en la cadena principal de la macromolécula, un enlace que contiene silicio con o sin azufre, nitrógeno, oxígeno o carbono; Composiciones de revestimiento a base de derivados de tales polímeros. › en las que al menos dos átomos de silicio, pero no todos, están unidos a otros átomos distintos del oxígeno (C09D 183/10 tiene prioridad).

Clasificación PCT:

  • C08G77/50 C08G 77/00 […] › por enlaces a carbono.
  • C09D183/14 C09D 183/00 […] › en las que al menos dos átomos de silicio, pero no todos, están unidos a otros átomos distintos del oxígeno (C09D 183/10 tiene prioridad).

Clasificación antigua:

  • C08G77/50 C08G 77/00 […] › por enlaces a carbono.
  • C09D183/14 C09D 183/00 […] › en las que al menos dos átomos de silicio, pero no todos, están unidos a otros átomos distintos del oxígeno (C09D 183/10 tiene prioridad).

Fragmento de la descripción:

Carbosiloxanos multifuncionales con elementos estructurales lineales y cíclicos.

La invención se refiere a composiciones inorgánico-orgánicas solubles que contienen carbosiloxanos con elementos estructurales lineales y cíclicos, a un nuevo procedimiento para su preparación así como a su uso como agente de recubrimiento.

Los carbosiloxanos cíclicos multifuncionales se han descrito ya muchas veces. Por ejemplo, por los documentos US-A 6,005,131 y WO-A 94/06807 son conocidos carbosiloxanos monómeros cíclicos multifuncionales, a partir de los cuales usando el proceso sol-gel en combinación con alcóxidos metálicos pueden prepararse materiales híbridos inorgánico-orgánicos. Estos materiales pueden, p.ej., utilizarse para el recubrimiento de superficies. Los recubrimientos así obtenidos se caracterizan por una buena resistencia a disolventes y productos químicos así como una elevada resistencia al desgaste mecánico.

En los documentos US-A 4,461,867, US-A 4,525,400 ó US-A 6,136,939 se dan a conocer distintos procedimientos para la preparación de carbosiloxanos cíclicos multifuncionales. Es un inconveniente de los citados procedimientos del estado de la técnica que para la preparación de carbosiloxanos como productos de partida se utilizan hidrogeno- o alquenilsiloxanos cíclicos puros. La preparación de hidrogeno- o alquenilsiloxanos cíclicos con un elevado grado de pureza se describe p.ej. en los documentos EP-A 0 967 236, US-A 5,189,193, DE-A 1195752 y DE-A 4414690. Para conseguir sin embargo el grado de pureza de los productos de partida necesario para la síntesis de carbosiloxanos cíclicos son precisos procedimientos de procesamiento aparatosos y por tanto intensivos en costes.

Otro inconveniente de los procedimientos de preparación conocidos hasta ahora es su costosa realización técnica, lo que se ha opuesto hasta ahora a una reacción de este procedimiento a escala industrial.

Por los documentos WO-A 94/06807 y US-A 4,525,400 son conocidos por ejemplo procedimientos de preparación para carbosiloxanos monómeros multifuncionales en los que mediante una reacción de hidrosililación se hacen reaccionar alquenilalcoxisilanos con organohidrogenociclosiloxano. Para que la reacción transcurra cuantitativamente se utiliza el alquenilalcoxisilano en exceso. Una vez finalizada la reacción el producto de partida que no ha reaccionado se elimina por destilación. En el documento US-A 4,525,400 se realiza la reacción en una solución al 20% en peso, lo que conduce a un bajo rendimiento espacio-tiempo.

Es un inconveniente de los procedimientos del estado de la técnica que no pueden prepararse productos de condensación de carbosiloxanos multifuncionales solubles en disolventes orgánicos.

En los documentos US-A 6,005,131 y US-A 5,880,305 se describen otros procedimientos para la preparación de carbosiloxanos monómeros cíclicos multifuncionales alcoxi- e hidroxifuncionales. En el primer paso de reacción se adiciona un hidrogenoclorosilano a un alquenilciclosiloxano. A continuación se realiza una hidrólisis o alcohólisis para obtener los correspondientes carbosiloxanos monómeros cíclicos multifuncionales. Como la hidrosililación debido a la energía de activación necesaria debe llevarse a cabo preferiblemente a temperaturas elevadas, en este procedimiento existe el problema de que debido al bajo punto de ebullición de los hidrogenoalquilclorosilanos durante la reacción puede desprenderse del recipiente de reacción parte del hidrogenoalquilclorosilano. Esto tiene por consecuencia que en el producto final permanecen grupos alquenilo que no han reaccionado y pueden afectar negativamente a la calidad del producto. Por consiguiente en este procedimiento debe controlarse analíticamente el grado de reacción tras la hidrosililación y dado el caso dosificar después hidrogenoalquilclorosilano. Existe también la posibilidad de utilizar directamente un exceso de hidrogenoalquilclorosilano que sin embargo debe eliminarse nuevamente por destilación después de la reacción.

En el documento US-A 6,136,939 se describe un procedimiento para la preparación de carbosiloxanos oligómeros cíclicos alcoxi- o hidroxifuncionales. Sin embargo también incumben a este procedimiento los inconvenientes anteriormente descritos.

El objetivo de la presente invención ha consistido por consiguiente en proporcionar composiciones de carbosiloxanos multuncionales solubles en disolventes orgánicos así como un nuevo procedimiento para su preparación y uso.

Se ha encontrado ahora que utilizando mezclas de hidrogenosiloxanos lineales y cíclicos que se forman como producto de formación inevitable en la preparación de aceites de silicona SiH-funcionales y que pueden utilizarse sin coste de purificación adicional, pueden obtenerse nuevas composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos multifuncionales. Al mismo tiempo se ha encontrado un procedimiento para su preparación que se caracteriza por una fácil accesibilidad de los productos de partida, una conducción sencilla del proceso y un elevado rendimiento espacio-tiempo.

Son objeto de la presente invención composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos oligómeros multifuncionales que contienen

A)        al menos un elemento estructural cíclico de fórmula general (I),


en la que

R1, R2 son restos alquilo C1-C8 lineales, ramificados o cíclicos y/o restos arilo C6-C14, preferiblemente metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, terc-butilo, n-pentilo, neopentilo, hexilo, heptilo, octilo, ciclopentilo, ciclohexilo, cicloheptilo así como fenilo o naftilo, con especial preferencia metilo o etilo, con muy especial preferencia metilo, pudiendo ser R1 y R2 dentro de un elemento estructural iguales o distintos,

Y        es OH, o alcoxi C1-C4, preferiblemente OH o etoxi,

a        0 = a = 2, preferiblemente 1 ó 2,

b        0,5 = b = 2,8 y a + b es = 3

c        es un número = 3, preferiblemente un número de 3 a 8,

n        un número de 2 a 10, preferiblemente 2 y

B)        al menos un elemento estructural lineal de fórmula general (II),


en la que

R1, R2, a, b, Y tienen el significado indicado en la fórmula general (I),

X1        es R1 o -(CH2)nSiR2aYb(O)(3-a-b)/2, preferiblemente R1,

d        un número de 1 a 100, preferiblemente un número de 1 a 30,

e        un número de 0 a 50, preferiblemente un número de 0 a 20.

Los carbosiloxanos oligómeros multifuncionales conforme a la invención contienen 30-99% en peso, preferiblemente 50-99% en peso, con especial preferencia 65-99% en peso, de elementos estructurales de la fórmula general (I), con la condición de que la suma de los % en peso dé 100.

Preferiblemente son composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos oligómeros multifuncionales que contienen

A)        al menos un elemento estructural cíclico de fórmula general...

 


Reivindicaciones:

1. Composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos oligómeros multifuncionales que contienen

A) al menos un elemento estructural cíclico de fórmula general (I),


       en la que

R1, R2 son restos alquilo C1-C8 lineales, ramificados o cíclicos y/o restos arilo C6-C14, pudiendo ser R1 y R2 dentro de un elemento estructural iguales o distintos,

Y        es OH, o alcoxi C1-C4,

a        0 = a = 2,

b        0,5 = b = 2,8 y a + b es = 3,

c        es un número = 3,

n        un número de 2 a 10, y

B) al menos un elemento estructural lineal de fórmula general (II),


       en la que

R1, R2, a, b, Y tienen el significado indicado en la fórmula general (I)

X1        es R1 o -(CH2)nSiR2aYb(O)(3-a-b)/2,

d        un número de 1 a 100,

e        un número de 0 a 50.

2. Composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos oligómeros multifuncionales conforme a la reivindicación 1 que contienen

A) al menos un elemento estructural cíclico de fórmula general (III),


       en la que

f        representa de 1,2 a 3,

c        es un número = 3, y

B) al menos un elemento estructural lineal de fórmula general (IV),


       en la que

f        representa de 1,2 a 2,

g        representa de 1 a 30 y

h        representa de 0 a 20.

3. Composiciones inorgánico-orgánicas solubles de carbosiloxanos oligómeros multifuncionales conforme a la reivindicación 1 que contienen

A) al menos un elemento estructural cíclico de fórmula general (V),


       en la que

k        representa de 0,7 a 1 y

c        es un número = 3, y

B) al menos un elemento estructural lineal de fórmula general (VI),


       en la que

k        representa de 0,7 a 1 y

g        representa de 1 a 30 y

h        representa de 0 a 20.

4. Procedimiento para la preparación de las composiciones inorgánico-orgánicas solubles conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque en un primer paso del procedimiento se hace reaccionar una mezcla (M1) de hidrogenosiloxanos lineales y cíclicos de las fórmulas generales (VII) y (VIII),


       en las que

R1        es un resto alquilo C1-C8 lineal, ramificado o cíclico y/o resto arilo C6-C14,

c        es un número = 3, y

d        un número de 1 a 00,

e        un número de 0 a 50, y

X2        representa H o R1,

       con silanos de la fórmula general (IX)

(IX)R3SiR2aZ3-a

       en la que

R2        es un resto alquilo C1-C8 lineal, ramificado o cíclico y/o resto arilo C6-C14,

a        0 = a = 2,

R3        alquenilo C2-C10, y

Z        representa un grupo hidrolizable.

en presencia de un catalizador de Pt para obtener una mezcla de productos intermedios (M2) que contiene los compuestos de las fórmulas generales (X) y (XI),


       en las que

R1, R2, Z, a, c, d, n y e tienen el significado anteriormente indicado y

X3        representa R1 o -(CH2)nSiR2aZ(3-a),

y en un segundo paso de reacción se somete la mezcla de productos intermedios (M2) a una alcohólisis o hidrólisis con condensación subsiguiente.

5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4, caracterizado porque en el primer paso la adición de la mezcla (M1) a la mezcla dispuesta de silano- catalizador se realiza en un recipiente cerrado.

6. Procedimiento conforme a la reivindicación 4, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo como síntesis en un único recipiente.

7. Uso de composiciones inorgánico-orgánicas solubles conforme a la reivindicación 1 como asociados de reacción en masas de siloxanos que reticulan por condensación.

8. Uso de composiciones inorgánico-orgánicas solubles conforme a la reivindicación 1 para la preparación o modificación de agentes de recubrimiento de superficies inorgánicos u orgánicos.

9. Masas de siloxanos que reticulan por condensación que contienen composiciones inorgánico-orgánicas solubles conforme a la reivindicación 1.

10. Agentes de recubrimiento de superficies inorgánicos u orgánicos que contienen composiciones inorgánico-orgánicas solubles conforme a la reivindicación 1.


 

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