DE1770048C3 - Verwendung eines Rührwerksbehälters mit Spiralrührer für die Herstellung von hochpolymeren Organosiloxanes - Google Patents
Verwendung eines Rührwerksbehälters mit Spiralrührer für die Herstellung von hochpolymeren OrganosiloxanesInfo
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Description
Für die Herstellung von Organosiloxandastomeren werden bekanntlich hochmolekulare Polydiorganosiloxane
benötigt. Die Basis hierfür bilden kettenpolymere Polydimethylsiloxane mit Molekulargewichten
zwischen 300 000 und 500 000 (W. NoU,
Chemie und Technologie der Silicone, Verlag Chemie, Weinheim, 1960, S. 244). Um derartige Hochpolymere
zu erhalten, muß von extre~i reinen difunktionellen Monomeren bzw. Oligomeren ausgegangen
werden. Spuren trifunktioneiier / nteile führen zu Verzweigungen, die sowohl die spätere Verarbeitung
des Hochpolymeren als auch die Eigenschaften der daraus hergestellten Kautschukmischungen entscheidend
beeinflussen. In noch höherem Maße gilt dies, wenn im hochpolymeren Polydiniethylsiloxan zunehmend
Methylgruppen durch andere Organogruppen, z. B. Alkenyl, Fluoralkyl, Cyanoalkyl, Aryl usw. oder
auch Wasserstoff, substituiert werden.
Für das Erreichen optimaler Eigenschaften ist nicht nur die strenge Linearität der Polysiloxankettc
verantwortlich, sondern darüber hinaus in sehr entscheidender Weise die Einhaltung konstanter Reaktionsbedingungen,
z. B. Temperatur, Konzentration des Katalysators und der Zuschläge beim Polymerisationsprozeß
zur Herstellung des hochpolymeren PoIydiorganoMloxans.
Für das Herbeiführen und Aufrechterhalten der für den beschriebenen Reaktionsprozeß wichtigen Bedingungen, nämlich möglichst
homogene Temperatur- und Konzentrationsfelder im Apparat, muß eine den Änderungsgeschwindigkeiten
dieser Felder entsprechende Ausgleichswirkung erzielt werden. Es muß also praktisch eine lebhafte
StolTkonvektion erzwungen werden, was im vorliegenden Falle wegen der fehlenden Turbulenz in diesen
zähen Flüssigkeiten sehr schwierig ist. Man ist darauf angewiesen, die Flüssigkeitsballen mittels einer geeigneten
Rührerkonstruktion überall im Behälter in einer umlaufenden Bewegung zu halten und die enlstehenden
laminaren Stromfäden möglichst vielseitig miteinander zu verwickeln.
Es ist bekannt, daß in zähen Flüssigkeiten sogenannte Spiralrührer im oben beschriebenen Sinne
arbeilen. Sie bestehen aus einer die in der Nähe der Behälterwand befindliche Flüssigkeit abstreichenden
peripheren, verhältnismäßig schmalen, nach unten oder oben fördernde Spirale und aus einer /.weinen,
auf der Rührerwelle befestigten, zentralen Spirale oder Schnecke, die die in der Nähe der Behälterachse
befindliche Flüssigkeit im umgekehrten Sinne bewegt. Diese Spiralrührer zeigen nicht den gewünschten
Durchmisehungseffekt, der für die Erzielung eines
guten Produktes erforderlich ist.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß für die Herstellung von hochpolymeren Organosiloxanen
aus oligomeren Organosiloxanen in Gegenwart von Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren Zusätzen
sowie'für die Nachbehandlung solcher hochpolymerer Organosiloxane zwecks Stabilisierung derselben oder
Austreibung flüchtiger Anteile erfindungsgemUß ein Rjhnverksbehälter "mit Spiralrührer verwendbar ist,
wobei dieser Spiralrührer eine einzige, gegebenenfalls mehrgängige, periphere, der Kontur der Behälterwandung
im wesentlichen angepaßte Spirale aufweist.
Dieser erfindungsgemäß verwendete Rührer bewirkt eine wesentlich schnellere Durchmischung als
die zuvor benutzten Rührer, bei denen sich an der zentral angeordneten Spirale oder Schnecke trotz
deren Förderwirkung die zähe Flüssigkeit ansetzte und den Kreislauf bremste bzw. verhinderte. Demgegenüber
gewährleistet der erfindungsgemäß verwendete Spiralrühr>:r einen freien av:ialen Fluß und
besseren Umlauf der Flüssigkeit.
Durch die Erfindung ist es möglich geworden, Polyorganosiloxane zu erhalten, die den daraus hergestellten
Kautschukmisehungen und Vulkanisaten verbesserte Eigenschaften verleihen, wie an Hand von
Beispielen noch gezeigt wird.
Es ist deshalb auch verständlich, daß bei Verwendung des beschriebenen neurn Spiralrührers zwecks
Nachbehandlung eine sehr gute Stabilisierung an sich bekannter katalysatorhaltiger Polyorganosiloxane,
wie sie beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2714099, 2717902, 2 7^995? und 2789 109 beschrieben
sind, erreicht werden kann.
Das gleiche gilt für die Austreibung flüchtiger niedermolekularer Anteile aus hochpolymeren Organosiloxanen.
An Hand einer Zeichnung sein ein Rührwerksbehälter mit dem erfmdungsgemäß verwendeten
Spiralrührer in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt und näher erläutert.
In dem Rührwerksbehälter 1, der vom Temperiermantel 2 umgeben ist, läuft mit der Rührwerkswelle 3
eine zweigängige periphere Spirale 4 um, die an dem Tragrahmen S befestigt ist und deren äußere Kontur
der Wandung 6 des Rührwerksbehälters 1 entspricht.
In bekannter Weise wurden 99,75 Gewichtsprozent Octamethylcyclotetrasiloxan und 0,25 Gewichtsprozent
Tetramethyltetravinyleye'.otetrasiloxan mit 0,001 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid bei 160° C polymerisiert,
bis die Viskosität 107 cSt bei 20 C betrug.
Polymerisat A wurde dabei in einem üblichen Polymerisationsgefäß hergestellt, wobei eine Reaktionsdauer
von 7 Stunden erforderlich war. Polymerisat B wurde in dem gleichen Polymerisationsgefäß hergestellt, nachdem zuvor jedoch das erfindungsgemüße
Rührsystem angebracht worden war. Die erforderliche Polymerisationszeit betrug nur
5 Stunden.
Jeweils 100 Gewichtsteile Polymerisat wurden mit 30 Gewichtsteilen handelsüblicher feindisperser Kieselsäure
und 0,4 Gewichtsteilen Dicumylperoxid auf einem üblichen Walzwerk vermischt und bei Raum-
temperatur gelagert. Im allgemeinen ist bei Gemischen, welche feindisperse Kieselsäuren als Verstärkerfüllstoffe
enthalten, im Verlauf der Lagerung eine Verhärtung zu beobachten, welche die weitere
Verarbeitung erschweren kann. Ein Maß für diese nicht gewünschte Verhärtungstendenz ist die sogenannte
Replastizierzeit, d. h. die Zeit, gemessen in
Minuten, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge eines Gemisches auf einem Walzwerk so zu
behandeln, daß wieder die Plastizität des ungelagerten Gemisches erreicht wird.
Auf einem Laborwalzwerk wurden daher jeweils 300 g beider Gemische nach bestimmten Lagerzeiten
replastiziert und die hierzu erforderliche Zeit gemessen.
Lagerzeit | Replastizierzeit in Minuten der Gemische | mit Polymerisat B |
(Tage, bei 20° C) | mit Polymerisat Λ | 1,5 |
2 | 2 | 2,5 |
4 | 4 | 4 |
8 | 6 | 6 |
16 | 9 | 6 |
32 | 12 | 6 |
48 | 12 |
Von den Materialien, die vor der Replastizierung 48 Tage gelagert waren, wurden auf einer üblichen
Spritzmaschine Schläuche der Dimension 5 · 1,5 mm hergestellt. Das Gemisch mit Polymerisat A ermöglichte
eine Spritzgeschwindigkeit von 16 m /Min. Das Gemisch mit Polymerisat B ermöglicht eine Spritzgeschwindigkeit
von 23 m/Min, und lieferte darüber hinaus Schläuche mit absolut glatter Oberfläche, wogegen
Polymerisat A leicht wellige Oberfläche lieferte.
Es wurden jeweils 91,7 Gewichtsprozent Octamethylcyclotetrasiloxan,
8,0 Gewichtsprozent Octaphenylcyclotetrasiloxan und 0,3 Gewichtsprozent Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxan mit 0,002 Gewichtsprozent
KOH bei 160° C polymerisiert, bis die
Viskosität 10" cSt bei 20° C betrug.
Polymerisat C wurde entsprechend Polymerisat A (Beispiel 1) und Polymerisat D entsprechend Polymerisat
B (Beispii.1 1) hergestellt.
Je 100 Gewichtsteile Polymerisat wurden mit 38 Cewichtsteilen feindisperser Kieselsäure, 12 Gewichtsteilen
Diatomenenerde, 2 Gewichtsteilen Zinkoxyd, 4 Gewichtsteilen Diphenylsilandiol, 8 Gewichtsteilen Eisenoxid und 0.7 Gewichtsteilen 1,4-Bis-(tert.-butylperoxyisopropyl)-benzol
vermischt.
Die Gcniische wurden zur Überführung in Elastomere
in herkömmlicher Weise in einer Vulkanisierpresse 8 Minuten bei 160° C vorvernetzt und anschließend
durch 6 Stunden langes Lagern in Heißluft von 200 ' C fertiggestellt.
Die so erhaltenen Elastomere ergaben bei der Prüfung folgende mechanische Werte:
Eigenschaften | Elastomere unter Polymerisat C |
Verwendung von Polymerisat D |
Zugfestigkeit (kg/cm*) Bruchdehnung(0O).. H"?rte (Shore A).... Stoßelastizität (0O).. |
62 270 65 36 |
75 315 65 39 |
Die im Beispiel 1 aufgeführten Polymerisate A und B wurden mehrfach hergestellt. Es war dabei
natürlich, daß sich trotz unveränderter Polymerisationsbedingungen bestimmte Streuungen hinsichtlich
der Viskosität der einzelnen Polymerisate ergaben. Die Auswertung von 45 Polymerisaten vom Typ A
und 45 Polymerisaten vom Typ B ergab folgende Ergebnisse:
Angestrebte
Viskosität (cSl)
Mittelwerte (cSt) .
Streubereich (cSt)
Polymerisat A
1-107
2· 10"
2· 10"
Polymerisat B
1- ΙΟΙ-10'
4 · 10·"· bis 5 · 10'->|7 · 10« bis 3 -10'
Die Vorteile hinsichtlich Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren werden durch den kleinen Streubereich eindeutig belegt.
Die gleichen Vorteile zugunsten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich, wenn die Polymerisation
z.B. mit Schwefelsäure oder mit Phosphorpentoxid durchgeführt wird. Der Gehalt an bei
180cC flüchtigen Bestandteilen, welcher hauptsächlich
auf nicht einpolymerisierte Ausgangsstoffe vom Typ des Octamethylcyclotetrasiloxans zurückzuführen
ist, lag beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Mittel um 25"Ό niedriger als beim
Arbeiten nach dem bisherigen Verfahren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- F'alentanspruch:Verwendung eines Rührvverksbehälters mit Spiralrührer. wobei der Spiralrührer eine einzige, gegebenenfalls mehrgängige, periphere, der Kontur der Bchälterwandung im wesentlichen angepaßte Spirale aufweist, für die Herstellung von hochpolymeren Organosiloxanen aus oligomeren Organosiloxanen unter Gegenwart von Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren Zusätzen sowie für die Nachbehandlung solcher hochpolymerer Organosiloxane zwecks Stabilisierung derselben oder Austreibung flüchtiger Anteile.15
Priority Applications (6)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117757075A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-03-26 | 新亚强硅化学股份有限公司 | 一种甲基苯基乙烯基硅树脂的制备方法及装置 |
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BE730299A (de) | 1969-09-01 |
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