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),

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)_nSiR²_aY_b(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...

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)_nSiR²_aY_b(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)R³SiR²_aZ_3-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)_nSiR²_aZ_(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.