DE3120868A1 - "uv-licht absorbierende mittel sowie zusammensetzungen und gegenstaende, die solche mittel enthalten" - Google Patents
"uv-licht absorbierende mittel sowie zusammensetzungen und gegenstaende, die solche mittel enthalten"Info
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Description
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(R2Jx(OR1J oder -CONH(CH2)2Si(R2Jx(OCOR1) und
Q -CONH(CH2J3Si(R2Jx(OR1J oder -CONH(CH2)2Si(R2Jx(OCOR1) und
W -C H9 +1 ist,
m 2m
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
OH
HO
OQ
OH
OH
QO
OQ
- 13
CN C - O
I
OCHo
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'2SiCbH2bG0(CnH2nO)xR"·
•0(R'2Si0)aR'2SiCbH2bC0(CnH2nO)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,
130064/0879
"~ 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.
130064/0879
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)2s i(0CH3)3
OCNHCH2(CH2)2s 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
130064/0879
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.
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 (1)
- Dr. rer. nat. Horst SchülerPATENTANWALT,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-2O7GENERAL ELECTRIC COMPANY1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.UV-Licht absorbierende Mittel sowie Zusainmensetzungen und Gegenstände, die solche Mittel enthaltenPatentansprüche1. UV-Licht absorbierendes Mittel mit einer Verbindung der folgenden FormelY Zworin XC=O, oder ^3 = C - C - OWY H oder OHZ H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine iOH-Gruppe ist, wenn Y H ist, Oj-CONH (CH2) 3Si(R3Jx(OR1) oder-CONH(CH2)3Si(R2)χ(OCOR1) undW -CmH2m+1 ist'χ den Wert 0, 1 oder 2, y den Wert 1, 2 oder 3 und die130064/0879Summe von χ und y den Wert 3 hat, R1 und R2 unabhängig voneinander je eine Alkylgruppemit 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:OCH3oder130064/0879worin 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 -CNOWY H oder OHZ H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine OH-Gruppe ist, wenn Y H ist,1 30064/0879Q -CONH(CH2)3Si)χ(OR1oder-CONH(CH0J11Si(R0) (OCOR1) undW -CmH2m+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 Alkylgruppemit 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 aus130064/0879OCH.; oderworin 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.-j8. 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.1300 6 4/087912. 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,•Iworin Xt = O, oderjc = C - C - OWCNY H oder OHZ H, OH, OQ oder OW ist, wobei mindestens ein Z eine OH-Gruppe ist, wenn Y H ist,Q -CONH(CH2)3Si(R2Jx(OR1) oder
-CONH(CH0)-,Si(R-) (OCOR1) „ und130064/0879Γ... ν* ^mW -CH, +1 ist, m 2mχ 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 Alkylgruppemit 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 ausOH OHOHOH; oderOCH3130064/0879worin 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.130064/087920. Gegenstand nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbonat transparent ist.130064/0879
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