DE69633875T2

DE69633875T2 - Härtbare Silicon-Klebe-/Abdichtungszusammensetzungen

Info

Publication number: DE69633875T2
Application number: DE69633875T
Authority: DE
Inventors: Hsien-Kun Wethersfield Chu; Richard D. Avon Rich; David I. Hebron Crossan; Robert P. Rocky Hill Cross; F. Frederick West Hartford Newberth; Peter A. Hebron Salamon
Original assignee: Henkel Corp
Current assignee: Henkel Corp
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: ATE282668T1; EP0777697A4; EP0777697B1; BR9606464A; MX9700903A; EP0777697A1; ATE205865T1; DE69633875D1; DE69615317T2; HK1004226A1; DE69615317D1; EP0987306B1; EP0987306A2; EP0987306A3; WO1996039458A1; JPH10513499A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Polyorganosiloxan(Silikon)-Versiegelungs/Klebstoff-Zusammensetzungen, einschließlich in Abwesenheit von Sauerstoff härtende Silikonzusammensetzungen sowie wärmehärtbare Silikonzusammensetzungen. Insbesondere betrifft die Erfindung verschiedenartig niedrigviskose reaktive Silikon-Versiegelungsmittel, die zur Versiegelung der Porosität in Kunststoffen, Metallen und anderen porösen Materialien geeignet sind und bessere physikalische Eigenschaften, z. B. Fixier- und Aushärtungszeiten, Festigkeits-, Wärmestabilitäts- und Chemikalienbeständigkeitseigenschaften besitzen.
Diese Anmeldung ist eine Teilanmeldung, die von der Europäischen Patentanmeldung Nr. 96918102.3 abgetrennt wurde.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Verschiedene Arten von anaerob härtende Versiegelungszusammensetzungen sind gut bekannt und im Stand der Technik wohletabliert. Die frühesten Zusammensetzungen basierten auf polyalkylenetherpolymerisierbaren Monomeren und organischen (meth)acrylatpolymerisierbaren Monomeren. Solche Zusammensetzungen weisen typischerweise schlechte Wärmestabilitätseigenschaften auf.
Aufgrund ihrer hervorragenden Wärmestabilität wurden Silikone für viele Versiegelungs-, Klebstoff- und Beschichtungsanwendungen verwendet. Da jedoch solche Materialien große Mengen an gelöstem Sauerstoff enthalten und für Sauerstoff hochpermeabel sind, nahm man allgemein an, daß Silikone nicht anaerob härtbar sein würden.
Dennoch wurden verschiedene Silikonzusammensetzungen offenbart, die angeblich anaerob härtbar sind, diese Zusammensetzungen zeichnen sind jedoch alle durch Nachteile aus, die ihre kommerzielle Anwendbarkeit und Tauglichkeit einschränkten.
Das US-Patent Nr. 4 035 355 von Baney et al. lehrt anaerob härtende Versiegelungszusammensetzungen, die acrylathaltige Polyorganosiloxane und Hydroperoxy-Polymeri sationsstarter umfassen. Die Baney-Zusammensetzungen sind jedoch aufgrund ihrer relativ langen Aushärtungszeit, die in der Größenordnung von etwa 24 Stunden liegt, unvorteilhaft.
Das US-Patent Nr. 5 391 593 von Inoue et al. betrifft eine Silikonkautschuk-Versiegelungszusammensetzung, die ein Organopolysiloxan, ein organisches Peroxid und Ruß umfaßt. Diese Zusammensetzung härtet angeblich unter anaeroben Bedingungen und bildet einen Silikonkautschuk mit verbesserten physikalischen Eigenschaften. Solche Silikone härten jedoch erst etwa 2 bis 3 Tage nach dem Entfernen des Sauerstoffs vollständig aus.
Die Japanische Kokai JP 04268315 von Toshiba Silicone Co, Ltd. betrifft eine anaerob und ultraviolett härtbare Polyorganosiloxanzusammensetzung für Klebezwecke, für die eine gute Wärmebeständigkeit angegeben ist. Diese Zusammensetzung soll nach 2 Stunden Klebewirkung besitzen.
Es wäre ein bedeutender Vorteil im Stand der Technik, eine anaerob härtende Silikonzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die in einer kurzen Zeit ohne Einbußen bei den Stabilitäts- und Festigkeitseigenschaften des gehärteten Harzes härtet.
Die Versiegelung der Mikroporosität durch Imprägnierung ist ein im Stand der Technik häufig angewandtes Verfahren zur Bildung einer Reihe von Gegenständen, Strukturkomponenten und Aufbauten, zum Beispiel Gußteilen, Formgußteilen, elektronischen Komponenten, Pulvermetallteilen, faserverstärkten Harzverbundstoffen und anderen Materialien, die eine Porosität aufweisen.
Ursprünglich wurden die Materialien, Herstellungsverfahren und Gußformen so gewählt, daß das Auftreten von Porosität in den gebildeten Objekten minimal war, basierend auf der Hypothese, daß die Mikroporosität strukturell und funktionell unerwünscht ist und deren Auftreten in den gebildeten Gegenständen auf ein schlechtes Herstellungsverfahren deutet. Diese Vorgehensweise schränkte die Gestaltungsfreiheit stark ein und führte zu einer starken Zurückweisung von Teilen, die irgendwelche ausgeprägten Porositätseigenschaften aufwiesen.
Diese Gestaltungsstrategie änderte sich in den Jahren 1970 bis 1979 als Folge der Energiekrise und führte zu einer großen Umstellung auf leichtere Metalle für Konstruktionsanwendungen. Während dieser Periode wurden viele Eisenteile durch Gußaluminiumkomponenten ersetzt, und viele andere Teile wurden als Formgußteile entworfen. Diese Umstellung auf leichtere Metalle führte bei vielen Anwendungen, wo der Energieverbrauch und die Energieoptimierung wichtig waren, zu Gewichtseinsparungen, sie erzeugte jedoch das neue und schwer zu lösende Problem der Mikroporosität in den aus dem Leichtmetall gebildeten Teilen. Es stellte sich heraus, daß das Auftreten von Mikroporosität in aus Metallpulver gebildeten Komponenten besonders akut war und ein großes Hindernis für die kommerzielle Anwendung darstellte, insbesondere wenn solche porösen Teile in Flüssigkraftsystemen und anderen Anwendungen zur Handhabung von Flüssigkeiten eingesetzt wurden.
Um die mit der Anwesenheit von Mikroporosität in gebildeten Gegenständen der oben genannten Arten einhergehenden Nachteile zu beheben, wurde das Verfahren des Versiegelns durch Imprägnierung entwickelt, bei dem die Porosität der porösen Teile mit einer Versiegelungszusammensetzung imprägniert wurde. Nach dem Härten des zur Imprägnierung verwendeten Versiegelungsmittels eignet sich das resultierende versiegelte Teil zur Verwendung bei Anwendungen mit Flüssigkeitskontakt sowie zur Unterstützung der Plattierung, Beschichtung und Weiterverarbeitung des gebildeten Gegenstandes.
Unter den bislang entwickelten Imprägnierversiegelungszusammensetzungen sind selbsthärtende anaerobe Versiegelungsmittel und wärmehärtende Versiegelungsmittel sowie Versiegelungsmittel, die sowohl durch anaerobe als auch durch Wärmehärtungsmechanismen härten.
Versiegelungs/Beschichtungs-Zusammensetzungen zur Einkapselung elektronischer Bauteile, die sowohl anaerob als auch durch Einwirkung von UV-Licht härtbar sind, wurden ebenfalls für die Vakuum-Imprägnierung elektrischer Komponenten, wie z. B. Wandler, entwickelt, wobei das einkapselnde Versiegelungsmittel im Inneren der Vorrichtung anaerob gehärtet und auf der äußeren Oberfläche mit UV-Licht gehärtet wird, um die Vorrichtung einzukapseln. Um eine gründliche Außenflächenhärtung des Versiegelungsmittels zu bewirken, enthalten solche Zusammensetzungen typischerweise einen UV-Photostarter in Konzentrationen, die im wesentlichen über 5 Gew.-% liegen, bezogen auf das Gewicht der härtbaren Komponente.
Darüber hinaus wurden Versiegelungs/Beschichtungs-Zusammensetzungen zur Versiegelung von Laminaten, Verbundstoffen und dergleichen entwickelt, welche makroskopische oder große Hohlräume enthalten, in welche die Versiegelungs/Beschichtungs-Zusammensetzung nach dem Auftrag auf die Oberfläche durch Kapillar- oder Dochtwirkung einfließen. Im allgemeinen besitzen die bei solchen Anwendungen eingesetzten Versiegelungs/Beschichtungs-Zusammensetzungen hochviskosen Charakter mit einer Viskosität im wesentlichen über 1000 Centipoise, gemessen durch das Cannon-Fenske-Viskositätsbestimmungsverfahren.
Eine solche herkömmliche Formulierung mit einer Cannon-Fenske-Viskosität von 4200 Centipoise enthält 3,4 Gew.-% eines UV-Photostarters, bezogen auf das Gewicht der härtbaren Komponente in der Versiegelungs/Beschichtungs-Zusammensetzung, um eine Oberflächenhärtung der Zusammensetzung unter UV-Bestrahlung in Kombination mit einer inneren anaeroben Härtung der Zusammensetzung zu erzielen. Die hohen Viskositäten solcher Zusammensetzungen erfordern im allgemeinen längere Verarbeitungszeiten zur Imprägnierung der Mikroporosität.
Früher entwickelte Imprägnierzusammensetzungen zur Versiegelung von porösen Teilen sind u. a. die in den nachstehend angegebenen und erörterten Patenten offenbarten Zusammensetzungen.
Das US-Patent Nr. 3 672 942 von Neumann offenbart ein anaerobes Imprägniermittel, umfassend ein radikalpolymerisierbares Acrylatestermonomer und einen Radikalpolymerisationsstarter dafür, z. B. ein Hydroperoxid. Das Patent offenbart die Verwendung eines Beschleunigers in dem Imprägniermittel, wie z. B. Aldehyd-Amin-Kondensationsprodukte, schwefelhaltige Radikalbeschleuniger oder organische Verbindungen, die ein oxidierbares Übergangsmetall enthalten. Diese Druckschrift offenbart auch ein Vakuumimprägnierverfahren, bei dem der poröse Gegenstand in ein Vakuumgefäß gegeben wird, gefolgt vom Anlegen eines Vakuums darin und dem Überzug des Gegenstandes mit dem offenbarten anaeroben Versiegelungsmittel, so daß beim Abbau des Vakuums das Versiegelungsmittel in die evakuierte Porosität des Gegenstandes gedrückt wird. Die Oberfläche des imprägnierten Gegenstandes wird dann mit dem obengenannten Polymerisationsbeschleuniger behandelt, um das Versiegelungsmittel an der äußeren Oberfläche des porösen Gegenstandes zu härten.
Das US-Patent Nr. 3 969 552 beschreibt eine Imprägnierzusammensetzung, die ein acrylisches anaerob härtendes Harz und einen Peroxidstarter dafür umfaßt. Die Waschlösung ist eine wäßrige Lösung eines Tensids, dessen Formel angegeben ist. Das Patent offenbart ferner, daß die wäßrige Tensidlösung einen Beschleuniger enthalten kann, um die Polymerisation des anaeroben Versiegelungsmittels in den Oberflächenbereichen des gewaschenen imprägnierten Teils zu bewirken.
Das US-Patent Nr. Re 32 240 von DeMarco beschreibt eine selbstemulgierende anaerobe Zusammensetzung für Porositätsimprägnieranwendungen, umfassend ein anaerob härtendes Monomer, wie z. B. einen Acrylester, einen Peroxidstarter dafür, z. B. ein Hydroperoxid oder einen Perester, ein anionisches oder nichtionisches Tensid, das in der Zusammensetzung gelöst wird und sie beim Vermischen mit Wasser selbstemulgierend macht, und gegebenenfalls einen Beschleuniger für die anaerobe Polymerisation, z. B. ein Sulfimid.
Das US-Patent Nr. 4 632 945 von Garcia et al. offenbart ein anaerobes Versiegelungsmaterial, umfassend ein (Meth)acrylatmonomer, einen Hydroperoxid- oder Peresterstarter, einen Beschleuniger mit -SO₂NCO-Funktionalität und einen Übergangsmetall-Co-Beschleuniger, der eine Kupfer-Eisen-Quelle und ein Eisensalz oder eine Ferrocenylverbindung umfaßt.
Die oben beschriebenen anaeroben Versiegelungszusammensetzungen werden typischerweise durch Naßvakuumimprägnierung, Naßvakuum/Druck-Imprägnierung oder Trockenvakuum/Druck-Imprägnierung in die Porosität von porösen Metallteilen imprägniert.
Die EP-A-0288869 offenbart eine Wassersperrzusammensetzung, umfassend:

(A) ein mit Si-H-endblockiertes Polydiorganosiloxanfluid mit einer Viskosität von 0,5 bis etwa 100 cs. bei 25°C, dargestellt durch die Formel H(R'₂SiO)_x(R'₂Si)H, wobei R' unabhängig ausgewählt ist aus Alkylresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder dem Phenylrest und der mittlere Wert von x 1 bis 40 beträgt,
(B) ein Polydiorganosiloxanfluid mit einer Viskosität von 0,5 bis etwa 100 cs. bei 25°C, dargestellt durch die Formel
wobei G ungesättigte Reste bedeutet, unabhängig ausgewählt aus der Vinylgruppe oder höheren Alkenylresten, dargestellt durch die Formel -R'''(CH₂)_mCH=CH₂, wobei R''' -(CH₂)_p oder -(CH₂)_qCH=CH- ist, m 1, 2 oder 3 ist, p 3 oder 6 ist und q 3, 4 oder 5 ist, R''' unabhängig ausgewählt ist aus einem Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einem Phenylrest, und y durchschnittlich 1 bis etwa 40 ist,
(C) ein Siloxan-Vernetzungsmittel, ausgewählt aus kurzkettigen linearen oder cyclischen Siloxanen, die SiH-Funktionalität oder Si-G-Funktionalität enthalten, wobei G die oben definierte Bedeutung besitzt,
(D) ausreichend Hydrosilylierungskatalysator, um die Mischung aus (A), (B) und (C) zu härten, und
(E) ausreichend Polymerisationsinhibitor, um die Wassersperrzusammensetzung daran zu hindern, zu einem nichtfließenden Zustand zu härten, bevor das Kabel mit der Kombination aus (A), (B), (C), (D) und (E) gefüllt ist.

Das US-Patent Nr. 3 697 473 offenbart eine Zusammensetzung, die ein Polydiorganosiloxan mit zwei Vinylresten und eine Mischung aus Siliciumverbindungen mit siliciumgebundenen Wasserstoffatomen enthält, wobei eine Organosiloxanverbindung zwei siliciumgebundene Wasserstoffatome enthält und die andere Organosiloxanverbindung drei bis zehn siliciumgebundene Wasserstoffatome enthält. Die Zusammensetzung wird durch einen Platinkatalysator gehärtet und besitzt elastomere Eigenschaften.
Das US-Patent Nr. 3 957 717 offenbart Organopolysiloxanzusammensetzungen, die cyclische Diorganosiloxanpolymere umfassen, welche wenigstens zwei siliciumgebundene ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen pro Molekül enthalten, Organopolysiloxane, die aus den Triorganosiloxy- und SiO₂-Gruppen bestehen, und Organohydrogenpolysiloxane, die wenigstens zwei siliciumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül enthalten, einschließlich Platinkatalysatoren, und es werden Füllstoffe offenbart. Die Zusammensetzungen eignen sich für verschiedene Anwendungsbereiche, einschließlich der Einkapselung elektronischer Teile.
Die EP-A-0 651 022 offenbart eine härtbare Organosiloxanzusammensetzung, umfassend:

(A) ein erstes flüssiges Polyorganosiloxan, umfassend endständige Siloxaneinheiten der Formel R¹R² ₂SiO_1/2 und nicht-endständige Organosiloxaneinheiten der Formel R³ ₂SiO mit einer Viskosität bei 25°C von 0,1 bis 10 Pa·s,
(B) einen Kettenverlängerer, ausgewählt aus Disiloxanen der Formel (R⁴HSi)₂O und flüssigen, mit Diorganohydrogensiloxy endenden Polydiorganosiloxanen, wobei die endständigen Einheiten die Formel HR⁴ ₂SiO_1/2 besitzen und die nicht-endständigen Organosiloxaneinheiten die Formel R⁵ ₂SiO besitzen, wobei R¹ einen Alkenylrest darstellt und R², R³, R⁴ und R⁵ unabhängig ausgewählt sind aus unsubstituierten oder substituierten monovalenten Kohlenwasserstoffresten, die frei von ethylenischer Ungesättigtheit sind, in einer Menge, die ausreicht, um den gehärteten Gegenständen, die aus der Zusammensetzung hergestellt sind, eine ausreichende Zähigkeit zu verleihen, wobei der Kettenverlängerer eine Viskosität von 0,001 bis 1,0 Pa·s hat,
(C) ein Vernetzungsmittel mit einer Viskosität von 0,1 bis 10 Pa·s bei 25°C, umfassend ein zweites Polyorganosiloxan, das durchschnittlich wenigstens drei siliciumgebundene Wasserstoffatome oder Alkenylreste pro Molekül enthält, wobei die restlichen siliciumgebundenen organischen Gruppen monovalente Kohlenwasserstoffreste, ausgewählt aus der gleichen Gruppe wie R², sind, in einer Menge, die ausreicht, um die genannte Zusammensetzung zu härten, und
(D) 0,1 bis 500 Gewichtsteile eines Metalls der Platingruppe, pro Million Teile der Bestandteile A und B, eines Hydrosilylierungskatalysators, um die Härtung der genannten Zusammensetzung zu fördern,

Die Japanische Patentanmeldung Nr. 04370151 offenbart eine Silikonzusammensetzung, die (A) ein vinylhaltiges Polysiloxan mit wenigstens zwei CH₂=CH-Si-Bindungen pro Molekül, (B) ein Organohydrogenpolysiloxan mit wenigstens zwei Wasserstoffen direkt an das Siliciumatom in einem Molekül gebunden und (C) Platin oder eine Platinverbindung umfaßt. Die Zusammensetzung hat eine Viskosität zwischen 10 und 400 cS bei 25°C.
Die Japanische Patentanmeldung Nr. 06100782 offenbart eine Zusammensetzung, die (A) ein Polyorganosiloxan, das durchschnittlich zwei oder weniger Si-verknüpfte Alkenylgruppen im Molekül enthält, (B) ein Polyorganosiloxan, das durchschnittlich zwei oder weniger Si-verknüpfte Wasserstoffatome im Molekül enthält, und (C) eine katalytische Menge einer Platinverbindung umfaßt.
Die Japanische Patentanmeldung Nr. 02050337 offenbart ein in einem Gefäß untergebrachtes Kondensatorelement mit in das Gefäß eingespritztem Silikonharz und das Imprägnieren des Kondensatorelements mit dem Silikonharz und das Einwirkenlassen von Bedingungen, welche die Härtung des Silikonharzes fördern, auf das Kondensatorelement. Das Silikonharz ist ein Organopolysiloxan vom Additionsreaktionstyp mit einer Vinylgruppe und bestehend aus einer verflüssigten Substanz mit einer Viskosität von 500 cp.
Alle diese und anderen bekannten reaktiven Versiegelungszusammensetzungen basieren entweder auf Polyester- oder auf organischem (Meth)acrylatmonomer. Als Folge davon sind die derzeit erhältlichen reaktiven Versiegelungszusammensetzungen insofern stark eingeschränkt, als sie eine Wärmebeständigkeit von etwa 177°C (350°F) besitzen. Nachdem eine solche Temperatur erreicht ist, zersetzt sich das gehärtete Harz und schrumpft als Folge davon vom Inneren der Poren ab oder verringert das Gewicht, wodurch die Versiegelung aufgebrochen wird. Darüber hinaus können solche Versiegelungszusammensetzungen des Stands der Technik, wenn sie in der Porosität der Teile und Komponenten, die in der Elektronik verwendet werden, nicht vollständig ausgehärtet sind, etwas leitend sein und daher die elektrischen Eigenschaften der Teile störend beeinflussen.
Daher wäre es ein bedeutender Vorteil im Stand der Technik, eine Versiegelungszusammensetzung mit verbesserter thermischer und chemischer Beständigkeit zur Verfügung zu stellen, die auch nichtleitend ist, selbst wenn sie nicht vollständig ausgehärtet ist, wodurch die elektrischen Eigenschaften der imprägnierten elektronischen Teile nicht störend beeinflußt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft verschiedenartig niedrigviskose reaktive Silikon-Versiegelungs/Klebstoff-Zusammensetzungen, die sich unter anderem zur Versiegelung der Porosität in Kunststoffen, Metallen und anderen porösen Materialien eignen. Solche Zusammensetzungen sind durch bessere physikalische Eigenschaften, z. B. Fixier- und Aushärtungszeiten, Festigkeits-, Wärmestabilitäts- und Chemikalienbeständigkeitseigenschaften gekennzeichnet.
In einem breiten Aspekt betrifft die Erfindung eine härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung, umfassend ein erstes siliciumhaltiges Material und ein zweites siliciumhaltiges Material, welches mit dem ersten siliciumhaltigen Material reagieren kann oder reagiert hat,
ausgewählt aus einer reaktiven Mischung aus dem ersten und dem zweiten siliciumhaltigen Material, wobei die reaktive Mischung eine Viskosität im Bereich von 0,001 Pa·s bis 0,1 Pa·s (1 bis 100 cp) aufweist, wobei das erste monomere Silan wenigstens zwei SiH Funktionalitäten umfaßt und ein Molekulargewicht von weniger als 2000 besitzt und das zweite siliciumhaltige Material wenigstens zwei ethylenisch ungesättigte Funktionalitäten umfaßt und ein Molekulargewicht von weniger als 2000 aufweist, mit einem Verhältnis von SiH Funktionalitäten zu Si-ethylenisch-ungesättigten Funktionalitäten von 0,8 bis 1,2, und wobei die reaktive Mischung in der Zusammensetzung mit einem Platinkatalysator anwesend ist, der zur Katalyse der Umsetzung zwischen dem ersten und dem zweiten siliciumhaltigen Material wirksam ist, und wobei die Viskosität bei Raumtemperatur (25°C) mit einem Brookfield-Viskosimeter gemessen wird und die Molekulargewichte bei Raumtemperatur (25°C) durch Gelpermeationschromatographie gemessen werden.
Die Silikonzusammensetzungen werden vorzugsweise unter geeigneten erhöhten Temperaturbedingungen wärmegehärtet, wobei die Wahl der Wärmehärtungstemperaturbedingungen leicht durch Messung der physikalischen und/oder Leistungseigenschafte solcher bei unterschiedlichen ausgewählten Temperaturhärtungsbedingungen gehärteten Zusammensetzungen ermittelt werden kann.
Die Silikonzusammensetzungen stellen eine reaktive, d. h. vulkanisierbare Versiegelungszusammensetzung mit hoher thermischer und chemischer Beständigkeit zur Verfügung, welche die elektrischen Eigenschaften der imprägnierten elektronischen Teile nicht störend beeinflußt.
Die Silikon-Versiegelungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können formuliert und verwendet werden, um leicht in die Hohlräume von porösen Materialien einzudringen und diese auszufüllen. Zum Beispiel kann durch Verwendung eines Vakuumverfahrens Luft aus der Porosität von porösen Teilen entfernt werden, um mit dem reaktiven Silikon imprägniert und ersetzt zu werden. Das Silikon-Versiegelungsmittel kann dann, in Abhängigkeit von der speziellen Zusammensetzung des Imprägniermittels, durch anaerobe und/oder Erwärmungsbedingungen gehärtet werden, um eine gehärtete und wirksam versiegelnde Zusammensetzung in der Porosität des imprägnierten Teils zu ergeben.
So wie hier verwendet, bedeutet "niedrige Viskosität" eine Viskosität, die niedrig genug ist, um zu ermöglichen, daß die Silikonzusammensetzung in die Poren eines Gegenstandes mit zu imprägnierender Porosität eindringen kann. Typischerweise beträgt eine solche Viskosität 0,001 bis 1 Pa·s (1 bis 1000 Centipoise), es können jedoch auch Viskositäten außerhalb dieses Bereichs verwendet werden, falls dies angemessen ist.
Alle hier genannten Viskositäten werden bei Raumtemperatur (25°C) mit einem Brookfield-Viskosimeter gemessen, und sämtliche hier genannten Molekulargewichte sind bei Raumtemperatur durch Gelpermeationschromatographie gemessen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Andere Aspekte, Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung werden aus der folgenden Offenbarung vollständiger verstanden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrenssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Imprägnierung der Porosität poröser Gegenstände.
2 ist ein Diagramm, welches das Gewicht einer Imprägnier-Versiegelungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als Funktion der Einwirkung von erhöhter Temperatur im Zeitablauf zeigt.
3 ist ein Diagramm, welches das Gewicht eines bekannten Imprägnier-Versiegelungsmittels als Funktion der Einwirkung von erhöhter Temperatur im Zeitablauf zeigt.
4 ist ein dreidimensionales Diagramm, bei dem der Gewichtsverlust einer Imprägnier-Versiegelungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Gewichtsverlust anderer Imprägnier-Versiegelungsmittel als Funktion einer erhöhten Temperatur im Zeitablauf verglichen wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Silikonzusammensetzungen der Erfindung umfassen eine reaktive Mischung aus einem ersten und einem zweiten siliciumhaltigen Material, wobei das erste siliciumhaltige Material wenigstens zwei SiH Funktionalitäten umfaßt und ein Molekulargewicht von weniger als 2000 besitzt und das zweite siliciumhaltige Material wenigstens zwei ethylenisch ungesättigte Funktionalitäten umfaßt und ein Molekulargewicht von weniger als 2000 besitzt. Das Verhältnis von SiH Funktionalitäten zu Si-ethylenisch-ungesättigten Funktionalitäten beträgt in einer solchen Zusammensetzung 0,8 bis 1,2. Ein Platinkatalysator, der zur Katalyse der Umsetzung des ersten und des zweiten siliciumhaltigen Materials miteinander wirksam ist, wird in der Zusammensetzung verwendet.
Die vorliegende Erfindung, welche die Silikonzusammensetzungen betrifft, basiert auf der unerwarteten Entdeckung, daß durch Verwendung von Ausgangsmaterialien mit relativ niedrigem Molekulargewicht (d. h. mit einem Molekulargewicht von weniger als 2000) reaktive wärmehärtbare Silikonzusammensetzungen zur Verwendung bei Imprägnierverfahren zur Imprägnierung der Porosität von porösen Gegenständen erzeugt werden können. Überraschenderweise haben solche Zusammensetzungen eine hohe Wärmebeständigkeit, selbst wenn sie im Inneren der Porosität eines porösen Gegenstandes aushärten. Solche Imprägnier-Versiegelungszusammensetzungen, die vulkanisierbare Silikone umfassen, waren bislang unbekannt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Imprägnier-Versiegelungszusammensetzung, die ein vulkanisierbares Silikon mit niedriger Viskosität umfaßt. Eine solche Viskosität beträgt typischerweise 0,001 bis 0,1 Pa·s (1 bis 100 Centipoise), gemessen bei Raumtemperatur.
Die vulkanisierbaren Silikon-Versiegelungszusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls nach Bedarf Polymerisationsinhibitoren und andere Stabilisierungsadditive sowie beliebige andere Silikonzusammensetzungsadditive, die allgemein im Stand der Technik bekannt sind, enthalten. Beispiele für in den vorliegenden Zusammensetzungen geeignete Inhibitoren sind u. a., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, 2-Methyl-3-butinol und 2-Methyl-3-hexinol.
Bei den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hat, wenn das vulkanisierbare Silikon mit niedriger Viskosität eine wärmehärtbare Silikonzusammensetzung ist, wenigstens eines der ersten und der zweiten siliciumhaltigen Materialien ein Molekulargewicht, das weniger als 1000 beträgt.
Bei solchen wärmehärtbaren Silikonzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind Beispiele für das erste siliciumhaltige Material u. a., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, monomere Silane mit SiH Funktionalität, die sich entweder an den Enden oder in der Mitte der Ketten befinden. Vorzugsweise ist das erste siliciumhaltige Material Tetrakisdimethylsilylsilan.
Typische Beispiele für das zweite siliciumhaltige Material sind u. a., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, polyorganosiloxanhaltige ethylenisch ungesättigte Funktionalitäten und monomere Silane, welche ethylenisch ungesättigte Funktionalitäten enthalten. Vorzugsweise ist das zweite siliciumhaltige Material vinylterminiertes Polydimethylsiloxan, Tetramethyltetravinylcyclotetrasilan oder Tetrakis(vinyldimethylsilyl)silan.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Imprägnierverfahren zur Versiegelung der Porosität in porösen Gegenständen. Das Verfahren umfaßt das Einbringen des porösen Gegenstandes in eine Imprägnierkammer und das Anlegen eines Vakuums an die Imprägnierkammer, um die Porosität des darin befindlichen Gegenstandes zu evakuieren. Der poröse Gegenstand kann dann bei einem Druck, der höher als das Vakuum ist, mit einer Imprägnier-Versiegelungszusammensetzung in Kontakt gebracht werden. Dabei findet das Eindringen der Imprägniermittelzusammensetzung in die Porosität des Gegenstandes statt. Die Zusammensetzung kann dann in den Poren des Gegenstandes gehärtet werden, um die Porosität zu versiegeln.
Bei einem solchen Porositätsimprägnierverfahren kann das Eindringen der Zusammensetzung in die Porosität des Gegenstandes gegebenenfalls durch Unterdrucksetzen der Imprägnierkammer vorangetrieben werden.
Typische Verfahren, bei denen die Silikonzusammensetzungen der Erfindung verwendet werden, sind nachstehend kurz beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf die Imprägnierung von porösen Teilen, die in einem Korb enthalten sind, welcher in die Imprägnierkammer eingebracht wird, wobei es sich um das typische Verfahren zum Aufnehmen von Teilen handelt, wenn die Teile eine geeignet kleine Größe besitzen; im Falle von größeren Teilen werden diese typischerweise an einem Hebezug oder einem anderen Mittel befestigt oder aufgehängt und nacheinander durch das Verfahrenssystem, einschließlich der Imprägnierkammer, bewegt.
Bei einem Naßvakuumimprägnierverfahren wird der Korb mit porösen Teilen in einen Vakuumtank mit Versiegelungsmittel eingetaucht. Ein kurzzeitiger, z. B. 10–12 Minuten langer, Vakuumzyklus entfernt Luft aus der Porosität der Teile. Die Kammer wird dann wieder auf Umgebungsdruck gebracht, wobei das Versiegelungsmittel in die evakuierte Porosität dringt. Der Teilekorb kann dann kurz im Vakuumtank geschleudert werden, damit die Zentrifugalkraft überschüssige Versiegelungsmittelreste entfernen kann.
Das Naßvakuum/Druck-Imprägnierverfahren wird ähnlich durchgeführt, wobei jedoch die Imprägnierkammer am Ende des Vakuumzyklus unter Druck gesetzt wird, um das Versiegelungsmittel weiter in die kleinen Porositätskanäle zu drücken.
Beim Trockenvakuum/Druck-Imprägnierverfahren wird der Korb mit porösen Teilen direkt in die Trockenvakuumkammer gegeben. Luft wird eine bestimmte Zeit lang, z. B. 10 Minuten lang, aus der Porosität in den Teilen evakuiert. Anschließend wird ein Transferventil geöffnet, so daß das Versiegelungsmittel aus einem Vorratsreservoir in die Vakuumkammer gelangen kann. Die Kammer wird automatisch unter Druck gesetzt, um Versiegelungsmittel in die Teile zu drücken. Nach der Imprägnierung schleudert eine Zentrifuge den Korb, um überschüssiges Oberflächenversiegelungsmittel zu entfernen, wobei das Versiegelungsmittel zurück in das Reservoir geleitet wird.
Unter den obigen Verfahren sind die Naßvakuumimprägnierverfahren im allgemeinen breiter einsetzbar als das Trockenvakuum/Druck-Imprägnierverfahren, zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind jedoch beide Verfahren geeignet.
Nach diesem ersten Imprägnierschritt werden die imprägnierten Teile gegebenenfalls an eine bewegte Wasserspülzone weitergeleitet, um etwaiges auf der Oberfläche verbliebenes Versiegelungsmittel oder in Blindlöchern der imprägnierten Teile eingeschlossenes Versiegelungsmittel zu entfernen. Die Bewegung der Wasserspülzone kann durch Bewegung des Korbes oder der eingetauchten Teile in dieser Zone und/oder durch mechanische Mittel, die eine Wasserzirkulation darin bewirken, erfolgen. Wenn sich in einem Korb kleine poröse Teile befinden, ist es oft wünschenswert, die Wasserspülzone in einem "Taumelkorb"-Modus zu betrieben, um den Waschvorgang zu unterstützen und um zu verhindern, daß Teile mit Versiegelungsmittelablagerungen an den sich gegenseitig berührenden Oberflächen aufgrund einer Polymerisation benachbarter Versiegelungsmittel-Oberflächenablagerungen zusammenkleben.
Anschließend können die imprägnierten Teile an eine letzte Spülzone weitergeleitet werden. Diese letzte Spüllösung kann eine erhöhte Temperatur, z. B. in Bereich von etwa 66°C (150°F) oder höher, besitzen, um die imprägnierten Teile für eine schnelle Trocknung zu erwärmen und um das Imprägniermittel im Inneren der Porosität des Gegenstandes schneller zu härten, da die Geschwindigkeit einer solchen Härtung mit steigender Temperatur zunimmt. Alternativ kann die Härtung an diesem Punkt durch Anwendung von Heißluft erfolgen.
Der letzte Spülschritt kann auch ein geeignetes Rostschutzmaterial in der Spüllösung umfassen, um einen vor Rost schützenden Film auf den imprägnierten Gegenstand aufzutragen.
Im Falle von anaerob härtenden Imprägniermittelzusammensetzungen gemäß der Erfindung härtet die Silikonimprägniermittelzusammensetzung in situ in den Poren des Gegenstandes; wie jedoch erwähnt, kann eine solche anaerobe Härtung durch eine Heißspülung oder andere erhöhte Temperaturbedingungen vorangetrieben werden.
Bei der Verwendung können die Imprägnierzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung herkömmlicherweise in einer Imprägnierkammer typischer Bauart, worin ein "Naßvakuum" oder "Trockenvakuum" an die zu imprägnierenden porösen Teile angelegt wird, eingesetzt werden, und die evakuierten porösen Teile kommen mit der Imprägnierzusammensetzung bei höherem Druck, z. B. bei Umgebungsdruck, in Kontakt, wobei die Imprägnierzusammensetzung in die Porosität der porösen Teile eindringt und eine Imprägnierung derselben bewirkt. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen Katalysator oder eine Beschleunigerspezies zu der Imprägnierzusammensetzung hinzuzugeben.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrenssystems für die "Trocken"-Vakuumimprägnierung der Porosität von porösen Gegenständen gezeigt. Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine "Trocken"-Vakuumanordnung gezeigt ist, wird man erkennen, daß diese Beschreibung nur zur Veranschaulichung dient und daß die Imprägnierzusammensetzungen der Erfindung gleichermaßen zur Verwendung in Verfahrenssystemen geeignet sind, welche die "Naß"- oder "Trocken"-Vakuumimprägnierung poröser Teile umfassen, wobei die Wahl der "Naß"- oder "Trocken"-Vakuumimprägnierung von der Zusammensetzung und von den porösen Eigenschaften der porösen Teile und von ihrer beabsichtigten Endanwendung abhängt.
Das System zur Imprägnierung von porösen Teilen bei dieser beispielhaften Ausführungsform umfaßt eine Imprägnierkammer 10 mit einem Innenvolumen 12, in das ein Korb 14 mit porösen Metallteilen (nicht gezeigt) eingebracht wird.
Die Imprägnierkammer 10 ist in Fließverbindung durch eine Leitung 16 mit einem Vakuum 18 verbunden, um selektiv ein Vakuum an die Imprägnierkammer anzulegen, so daß die Luft darin entzogen und die Porosität der porösen Teile im Korb evakuiert wird.
Im Anschluß an die Evakuierung des Innenvolumens 12 der Imprägnierkammer 10 läßt man eine Imprägnier-Versiegelungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Behälter 20 aufbewahrt und dort bei einem höheren Druck als in der evakuierten Kammer gehalten wird, mittels Leitung 22 in das Innenvolumen der Imprägnierkammer fließen. Die durch das Vakuum 18 herbeigeführten Vakuumbedingungen werden nicht mehr aufrechterhalten, sobald die Imprägnierzusammensetzung die Imprägnierkammer zu dem gewünschten Grad füllt.
Als Folge davon dringt die Imprägnier-Versiegelungszusammensetzung in die Porosität der porösen Teile in Korb 14 ein. Eine solche hydrostatische Imprägnierung kann weiter vorangetrieben werden, indem das Vakuum 18 umgekehrt wird, so daß das Innenvolumen 12 der Imprägnierkammer 10 unter Druck gesetzt wird, um die Imprägnierzusammensetzung weiter in kleine Porositätskanäle des zu imprägnierenden Teils zu drücken.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können hergestellt und, auf Wunsch, sofort verwendet werden, oder die Zusammensetzungen können hergestellt und vor ihrer beabsichtigten Verwendung über lange Zeit aufbewahrt werden. Es ist lediglich notwendig, einen Kontakt zwischen solchen Zusammensetzungen und Sauerstoff auf gut bekannte Weise aufrecht zu erhalten und die Gegenwart selbst kleiner Mengen aktiver Materialien zu verhindern, um ein Härten der lagerfähigen Zusammensetzungen zu unterbinden.
Wenn die Zusammensetzungen dieser Erfindung mit einer aktivierenden Oberfläche, wie z. B. der Oberfläche eines aktiven Metalls, in Kontakt gebracht werden und kein Sauerstoff mit der Zusammensetzung in Kontakt kommen kann, wie z. B. wenn die Zusammensetzungen auf die Gewinde einer Schraube und/oder Mutter aus Stahl aufgetragen werden, findet eine relativ rasche Härtungsreaktion statt, durch die die Zusammensetzung zu einem unlöslich Feststoff polymerisiert.
Wenn sie als Imprägniermittel verwendet wird, wird die Zusammensetzung der Erfindung in die Porosität des zu versiegelnden Gegenstandes gedrückt, typischerweise durch Anlegen einer Druckdifferenz, das zum Beispiel das Evakuieren der Porosität, gefolgt vom Inkontaktbringen der Imprägniermittelzusammensetzung mit dem Gegenstand, so daß die Zusammensetzung in die Porosität eindringt, umfaßt, oder durch irgendwelche anderen herkömmlichen, im Stand der Technik für eine solche Imprägnierung bekannten Verfahren (z. B. sogenannte "Naßvakuum", "Trockenvakuum/Druck"- und "Naßvakuum/Druck"-Verfahren).
Wenn sie als Imprägnierzusammensetzungen zum Imprägnieren von Porosität verwendet werden, sind die Silikonzusammensetzungen der Erfindung wünschenswerterweise so formuliert, daß sie eine für eine solche Anwendung geeignete Viskosität besitzen. Die Viskosität für Imprägnieranwendungen kann durch die geeignete Auswahl von Zusammensetzungskomponenten der Imprägnierformulierung, z. B. durch Spezies mit niedrigem Molekulargewicht, die zum Beispiel viskositätsregulierende Bestandteile sein können, erhalten werden, wie es den Fachleuten offensichtlich sein wird. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung formuliert werden, um eine Viskosität im Bereich von 0,01 bis 1 Pa·s (1 bis 1000 Centipoise) oder andere geeignete Viskositätseigenschaften zu ergeben, gemessen bei Raumtemperatur durch ein Brookfield-Viskosimeter.
Die Zusammensetzungen der Erfindung härten zu festen Materialen aus, die in üblichen organischen Lösungsmitteln unlöslich sind und durch eine verbesserte Wärmestabilität und eine verringerte Fixierzeit gekennzeichnet sind, verglichen mit anaerob härtenden Zusammensetzungen, die nur auf polymerisierbaren organischen Monomeren basieren, und mit anaerob härtenden Zusammensetzungen, die auf bekannten anaerob härtenden Silikonzusammensetzungen basieren. Eine einfache thermogravimetrische Analyse und eine Stickstoffatmosphäre können verwendet werden, um die Wärmestabilität der Zusammensetzung zu untersuchen. Die Temperatur, bei der ein rascher Gewichtsverlust beginnt, wird notiert und als die Temperaturobergrenze für die Zusammensetzung bestimmt. Die Temperaturobergrenze ist ein Hinweis auf die niedrigste Temperatur, bei der die Zusammensetzung aufgrund einer Wärmezersetzung der Zusammensetzung keine geeignete Lebensdauer besitzen wird.
Die Wirksamkeit der Zusammensetzungen dieser Erfindung als anaerob härtende Versiegelungszusammensetzungen kann leicht durch den üblichen Drehmomenttest ermittelt werden. Bei diesem Test werden mehrere Tropfen der zu testenden Zusammensetzung auf die Gewinde einer Schraube und/oder Mutter aus Stahl gegeben, die Mutter wird auf die Schraube geschraubt und die resultierende Anordnung aus Mutter, Schraube und Zusammensetzung eine Zeit lang bei Raumtemperatur gehalten, während die Zusammensetzung zwischen der Schraube und der Mutter aushärtet. Am Ende einer angegeben Zeitdauer wird das Drehmoment notiert, das erforderlich ist, um eine Relativbewegung der Mutter und der Schraube einer Anordnung bei einer Drehung von 90°, 180°, 270° und 360° zu erzeugen. Das allgemein geltende Drehmoment für die Anordnung ist das Mittel aus den so durchgeführten vier Drehmomentmessungen.
Die Zusammensetzungen dieser Erfindung eignen sich bei einem Verfahren zur Versiegelung der kleinen Volumen zwischen zwei oder mehreren Oberflächen, wobei wenigstens eine dieser Oberflächen eine aktivierende Oberfläche ist, wie z. B. ein aktives Metall, wie z. B. das Volumen zwischen den zwei gepaarten Oberflächenbereichen, die in räumliche Nähe gebracht wurden. Beispiele für eine aktivierende Oberfläche sind u. a. die Oberfläche eines inaktiven Materials, wie z. B. Glas, Cadmium, Titan und Zink, oder die Oberfläche einer inhibierenden Oberfläche, wie z. B. bestimmte anodisierte Oberflächen, Oxidfinishs und Chromatfinishs, mit darauf abgeschiedenem aktivem Metall oder irgendwelchen der aktivierenden Primerzusammensetzungen, die in der Technik der anaeroben Versiegelung gut bekannt sind. Beispiele für zwei in räumliche Nähe gebrachte gepaarte Oberflächen, zusätzlich zu der oben genannten Mutter-und-Schrauben-Anordnung, sind u. a. eine konzentrische Anordnung von Teilen, wie z. B. ein Zylinder, der in ein Rohr mit einem etwas größeren Innendurchmesser als der Zylinderdurchmesser gegeben wird, oder eine parallele Anordnung von Teilen, wie z. B. eine flache Oberfläche, die auf eine weitere flache Oberfläche gedrückt wird. Andere Beispiele werden für den Fachmann leicht offensichtlich sein.
Die Zusammensetzung kann durch jedes beliebige Mittel auf die Oberflächen aufgetragen und damit in Kontakt gebracht werden, wie z. B. durch Verstreichen oder Tauchen, wobei die zu verklebenden oder zu versiegelnden Oberflächen anschließend in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden. Jegliches möglicherweise vorhandenes Lösungsmittel sollte man Abdampfen lassen, bevor die Oberflächen in räumliche Nähe gebracht werden.
Alternativ können die zu versiegelnden Oberflächen in räumliche Nähe gebracht werden und die Zusammensetzung anschließend z. B. durch Kapillarwirkung in das kleine Volumen zwischen und in Kontakt mit der Oberfläche aufgetragen werden, wenn die Zusammensetzung eine ausreichende Fluidität besitzt. Die Zusammensetzung härtet zu einer unlöslichen festen Form aus und haftet an der Oberfläche, um eine Anordnung mit zwei oder mehreren, in fester relativer Konfiguration zusammengehaltenen Oberflächen zu bilden, wenn sie in einer derartigen Weise auf die Oberflächen aufgebracht und davon umschlossen wird, daß Sauerstoff wirksam ausgeschlossen wird.
Die folgenden nichtlimitierenden Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung vollständiger.
Beispiel 1
Eine anaerobe Grund-Imprägnierzusammensetzung mit der in Tabelle I angegebenen Formulierung wurde für Vergleichszwecke hergestellt.
TABELLE I
Eine Probe dieser Zusammensetzung wurde in einer zylindrischen Form ausgehärtet.
Beispiel 2
Eine Probelösung wurde aus 97,5 Gew.-% der oben beschriebenen Imprägnierzusammensetzung, 2,0 Gew.-% 1-Benzoylcyclohexanol und 0,5 Gew.-% 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon hergestellt. Etwa 2–4 Gramm der Probe wurden in eine Aluminiumschale gegeben, wobei die Flüssigkeitstiefe 3,2 mm (1/8 Inch) betrug.
Eine L/C-Kammer mit UV-Lichtquelle mit einer auf 300 Watt pro Inch eingestellten 304,8-mm-(12-Inch)-Lampe wurde als Quelle für die aktinische Strahlung zur Härtung der Probe eingesetzt.
Beispiel 3 (nur zum Vergleich)
Eine Probelösung wurde durch Vermischen von 409 g eines Copolymers aus Polydimethylsiloxan und Polymonomethylsiloxan, 4,5 mmol Si-H/Gramm, 91 g 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxan, 1,5 g 2-Methyl-3-butin-2-ol, 0,060 g Fluoreszenzfarbstoff und 0,625 g eines Platin-1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylpolydimethylsiloxan-Komplexes hergestellt. Die gemeinsame Viskosität des mit Hydrid terminierten Polydimethylsiloxans und des 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxans betrug weniger als 0,5 Pa·s (500 Centipoise).
Etwa 2–4 Gramm der Probe wurden in eine beschichtete Aluminiumschale gegeben, wobei die Tiefe der Flüssigkeit 3,2 mm (1/8 Inch) betrug. Die Schale wurde 10 Minuten lang in einen 150°C-Ofen gegeben, und man ließ sie anschließend auf einem Labortisch etwa 24 Stunden lang ruhen, wobei die Aushärtung stattfand.
Beispiel 4
Eine Probenlösung wurde durch Umsetzen von 500 g mit Silanol terminiertem Polydimethylsiloxan mit 60 Centistoke, 153 g Methyltrimethoxysilan und 0,21 g Butyllithium hergestellt. Das resultierende Material wurde weiter mit 0,5% Titantetraisopropoxid und Fluoreszenzfarbstoff versetzt.
Etwa 2–4 Gramm der Probe wurden in eine beschichtete Aluminiumschale gegeben, wobei die Tiefe der Flüssigkeit 3,2 mm (1/8 Inch) betrug. Die Schale ließ man 3 Tage lang offen auf dem Labortisch ruhen, wobei die Aushärtung stattfand.
Beispiel 5 (nur zum Vergleich)
Eine Probelösung wurde durch Vermischen von 34,47 Gramm Tetravinyltetramethylcyclotetrasiloxan, 24,05 g Tetramethyltetrahydrocyclotetrasiloxan, 0,1756 g 3-Methyl-2-butin-2-ol, 0,0732 g Platinkatalysator und 0,0117 g Fluoreszenzmittel hergestellt.
Etwa 2–4 Gramm der Probe wurden in eine beschichtete Aluminiumschale gegeben, wobei die Tiefe der Flüssigkeit 3,2 mm (1/8 Inch) betrug. Die Schale wurde etwa zehn Minuten lang in einen 150°C-Ofen gegeben, und man ließ sie anschließend auf einem Labortisch etwa 24 Stunden lang ruhen, wobei die Aushärtung zu einem glasartigen Feststoff stattfand.
Beispiel 6
Drei Proben von jeder der in den obigen Beispielen 1–4 erhaltenen gehärteten Proben wurden gewogen, ihr Anfangsgewicht wurde aufgezeichnet, und anschließend wurden sie in drei separate Öfen (149°C, 206°C und 260°C) gegeben und die Gewichte in Intervallen innerhalb eines Zeitraums von vier Wochen aufgezeichnet.
4 ist ein dreidimensionales Diagramm, das einen Vergleich des bei den in Beispiel 1(A), Beispiel 2(B), Beispiel 3(C) und Beispiel 4(D) erhaltenen gehärteten Proben beobachteten Gewichtsverlustes als Funktion von drei separaten Temperaturen über den vierwöchigen Zeitraum hinweg, d. h. (149°C, 206°C und 260°C), zeigt.
Durch thermogravimetrische Analyse wurde das Gewicht der gehärteten Probe in Beispiel 5 gemessen und anschließend als eine Funktion des Temperaturanstiegs um 20°C pro Minute (50°C bis 700°C) innerhalb der Zeit in 2 aufgetragen.
Durch thermogravimetrische Analyse wurde das Gewicht der gehärteten Probe in Beispiel 1 gemessen und anschließend als eine Funktion des Temperaturanstiegs um 5°C pro Minute (50°C–600°C) innerhalb der Zeit in 3 aufgetragen.
Die Silikonzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eignen sich als Versiegelungsmittel zum Versiegeln/Kleben einer großen Vielzahl von Substratmaterialien und physikalischen Strukturen.
Die Zusammensetzung kann zum Beispiel zur Versiegelung der Porosität von porösen Teilen, zur Gewindesicherung von mechanischen Verbindungen, zum Versiegeln von Hohl- oder Zwischenräumen zwischen benachbarten oder sonstigen nahe beieinander liegenden Strukturen oder als Klebstoff zum Kleben verschiedener physikalischer Objekte und Materialien verwendet werden.

Claims

Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung, umfassend ein erstes siliciumhaltiges Material und ein zweites siliciumhaltiges Material, welches mit dem ersten siliciumhaltigen Material reagieren kann oder reagiert hat, ausgewählt aus einer reaktiven Mischung des ersten und des zweiten siliciumhaltigen Materials, wobei die reaktive Mischung eine Viskosität im Bereich von 0,001–0,1 Pa·s (1–100 centipoise) aufweist, wobei das erste siliciumhaltige Material ein Silan ist, das mindestens zwei SiH Funktionalitäten umfasst und ein Molekulargewicht größer als 0 und weniger als 2000 hat, und das zweite siliciumhaltige Material mindestens zwei ethylenisch-ungesättigte Funktionalitäten umfasst und ein Molekulargewicht größer als 0 und weniger als 2000 hat, mit einem Verhältnis von SiH Funktionalitäten zu Si-ethylenisch-ungesättigten Funktionalitäten von 0,8–1,2, und wobei die reaktive Mischung in der Zusammensetzung mit einem Platinkatalysator anwesend ist, der zum Katalysieren der Umsetzung des ersten und des zweiten siliciumhaltigen Materials miteinander wirksam ist, und wobei die Viskosität bei Raumtemperatur (25°C) mit einem Brookfield-Viskosimeter gemessen wird und die Molekulargewichte bei Raumtemperatur (25°C) durch Gelpermeationschromatographie gemessen werden.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, welche eine wärmehärtbare Zusammensetzung ist.
Verfahren zum Imprägnieren der Porosität eines porösen Gegenstandes, umfassend: (A) in Kontakt bringen der Porosität des porösen Gegenstandes mit der härtbaren Silikon-Versiegelungszusammensetzung von Anspruch 1 unter Druckbedingungen, die das Eindringen der Silikon-Versiegelungszusammensetzung in die Porosität vermitteln.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das erste siliciumhaltige Material Tetrakis(dimethylsilyl)silan ist.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite siliciumhaltige Material ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyorgansiloxan, enthaltend ethylenisch-ungesättigte Funktionalitäten, und monomeren Silanen, enthaltend ethylenisch-ungesättigte Funktionalitäten.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite siliciumhaltige Material ein vinylterminiertes Polydimethylsiloxan ist.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite siliciumhaltige Material Tetramethyltetravinylcyclotetrasilan ist.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite siliciumhaltige Material Tetrakis(vinyldimethylsilyl)silan ist.
Härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, welche im Wesentlichen aus dem Platinkatalysator und dem ersten und dem zweiten siliciumhaltigen Material besteht.
Die härtbare Silikon-Versiegelungszusammensetzung von Anspruch 1, in der Porosität eines porösen Gegenstands gehärtet, um die Porosität imprägnierend zu versiegeln.
Poröser Gegenstand, dessen Porosität mit einer härtbaren Silikon-Versiegelungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 versiegelt ist, welche imprägniert und in der Porosität gehärtet wurde.
Imprägnierungsverfahren zur Versiegelung der Porosität eines porösen Gegenstands, umfassend die Schritte: Platzieren des Gegenstands in einer Imprägnierungskammer; Anlegen eines Vakuums an die Imprägnierungskammer, um die Porosität des porösen Gegenstands darin zu evakuieren; in Kontakt bringen des porösen Gegenstandes mit der härtbaren Silikon-Versiegelungszusammensetzung von Anspruch 1 bei einem Druck höher als Vakuum, um die Silikon-Versiegelungszusammensetzung in die Porosität des porösen Gegenstands eindringen zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Eindringen durch unter Druck setzen der Imprägnierungskammer unterstützt wird.
Nass-Vakuumverfahren gemäß Anspruch 12.
Trocken-Vakuumverfahren gemäß Anspruch 12.