DE1694303B2

DE1694303B2 - Flammwidriger elastischer schaumstoff auf polysiloxanbasis

Info

Publication number: DE1694303B2
Application number: DE1966G0048727
Authority: DE
Inventors: Frank Joseph Scotia N.Y. Modic (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-12-17
Filing date: 1966-12-14
Publication date: 1976-04-22
Also published as: GB1137420A; DE1694303A1; US3425967A; FR1505794A

Description

R,

CH, - CHSiC) —-f-· SiO kr— SiCH - CH,

in der R und R' einwertige, von aliphatischer Ungesättigtheit freie Kohlenwasserstoffreste sind, wobei wenigstens 50 Molprozent der R'-Reste Methylreste sind und π einen Wert von 50 bis einschließiich 2000 besitzt,

(2) 10 bis 100 Teile eines Organopolysiloxancopolymeren mit (R")jSiOo.5- und SiCh-Einheiten, in welchen 2,5 bis 10 Molprozent der Siliciumatome am Silicium gebundene Vinylreste enthalten und R" ein Vinyl- oder ein von aliphatischer Ungesättigtheit freier Kohlenwasserstoffrest ist.

(3) 10 bis 100 Teile Asbest und/oder faseriges Kaliumtitanat,

(4) bis 100 Teile an feinzerteiltem Füllstoff,

(5) eine katalytische Menge eines Platinkatalysators,

(6) eine solche Menge eines flüssigen Organohydrogenpolysiloxans mit zumindest zwei an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül und Einheiten der Formel

CH,-----CHSiO SiO

R,

SiCH = CH,

(7)

in der R ein einwertiger von aliphatischer Ungesättigtheit freier Kohlenwasserstoffrest ist, a einen Wert von 1,00 bis 2,10, b einen Wert von 0,1 bis 1,0 besitzt und die Summe von a + b 2,00 bis 2,67 beträgt, daß 0,5 bis 1,0 am Silicium gebundene Wasserstoffatome pro an Silicium gebundenem Vinylrest vorliegen und
1 bis 5 Teile eines an sich bekannten Blähmittels zusammenmischt und die erhaltene Mischung auf eine Temperatur von 80 bis 180°C erhitzt und sie dabei schäumen und härten läßt.

Die Erfindung betrifft einen flammwidrigen elastischen Schaumstoff auf Polysiloxanbasis.

Verschiedene Arten von Silikonen sind verwendet worden, um thermische Isolierungen der Oberflächen zu schaffen, die extrem hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Wegen ihrer großen thermischen Stabilität sind die Silikone auf vielen Gebieten angewendet worden. Jedoch war die Verwendung der Silikone durch verschiedene Faktoren begrenzt. Zuerst ist die Dichte der verschiedenen Silikonmaterialien relativ hoch, so daß eine größere Gewichtsmenge Silikon als gewünscht angewendet werden muß, um eine geeignete thermische Isolierung zu schaffen. Die größere Gewichtsmenge an Silikon bedeutet außerdem höhere Kosten. Eine Lösung

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65 des Problems des Silikongewichtes für thermische Isolierungen liegt in der Verwendung von Silikonschaumstuffen für thermische Isolierungen. Diese Schaumstoffe haben zwar oas Problem des Gewichts vermindert, jedoch gleichzeitig verschiedene neue Probleme geschaffen. Zur Verfügung stehende Silikonschaumstoffe haben weder die gewünschte Festigkeit noch sind sie ausreichend flammwidrig. Darüber hinaus hat das Material, obwohl flammwidrig, in extremen Situationen, wenn es von Feuer verzehrt wurde. praktisch keine Festigkeit aufgewiesen. Daher bestand eine große Nachfrage nach einem Silikonschaumstoffmaterial, welches hohe Festigkeit im geschäumten Zustand aufweist, flammwidrig ist und welches sogar. wenn es von der Flamme aufgezehrt wird, einen Rückstand von bedeutender Festigkeit zurückläßt.

Die Erfindung löst das oben angegebene Problem. indem sie einen flammwidrigen elastischen Schaumstoff auf Polysiloxanbasis zur Verfügung stellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er dadurch erhalten worden ist. daß man

(1) 100 Teile eines vinylendblockierten Polysiloxans der Formel

(R)₁₁IH 1,,SiO₄ „ „

in der R und R' einwertige, von aliphatischer Ungesättigtheit freie Kohlenwasserstoffreste sind. wobei wenigstens 50 Molprozent der R'-Resie Methylreste sind und π einen Wert von 50 bis einschließlich 2000 besitzt,

(2) 10 bis 100 Teile eines Organopolysiloxancopolymcren mit (P")3SiOo.5- und SiO2-Einheiten, in welchen 2,5 bis 10 Molprozent der Siliciumatome am Silicium gebundene Vinylreste enthalten und R" ein Vinyl- oder ein von aliphatischer Ungesättigtheit freier Kohlenwasserstoffrest ist,

(3) 10 bis 100 Teile Asbest und/oder faseriges Kaliumtitanat,

(4) bis 100 Teile an feinzerteiltem Füllstoff,

(5) eine katalytische Menge eines Platinkatalysators,

(6) eine solche Menge eines flüssigen Organohydrogenpolysiloxans mit zumindest zwei an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül und Einheitender Formel

(Rl₁₁(H)₁₁SiO₄ „-,.

in der R ein einwertiger von aliphatischer Ungesättigtheit freier Kohlenwasserstoffrest ist, a einen-Wert von 1,00 bis 2,10, b einen Wert von 0,1 bis 1,0 besitzt und die Summe von a + b 2,00 bis 2,67 beträgt, daß 0,5 bis 1,0 am Silicium gebundene Wasserstoffatome pro an Silicium gebundenem Vinylrest vorliegen und

(7) 1 bis 5 Teile eines an sich bekannten Blähmittels zusammenmischt und die erhaltene Mischung auf eine Temperatur von 80 bis 180°C erhitzt und sie dabei schäumen und härten läßt.
Dieser erfindungsgemäße neue elastische Schaumstoff bringt eine sprunghafte Verbesserung sowohl der Festigkeit als auch der Flammwidrigkeit in geschäumtem Zustand mit sich und zwar insbesondere bei extremen Belastungssituationen — nämlich bei direktem Feuerzugriff. Es verbleibt sogar nach scharfem Glühen des gehärteten Schaumstoffes ein Produkt unerwarteter Festigkeit. Weiter unten wird dieser

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überraschende technische Fortschritt noch weiterhin abgehandelt.

Zum nächstkommenden Stand der Technik ist das Chemische Zentralblatt, 1963, S. 3811, sowie Derw. BeIg. Pat. Rep., 1964, Nr. 10/64 zu nennen.

Das Chemische Zentralblatt beschreibt die Herstellung von Silikonschai'mstoff durch Aushärten eines Gemisches aus flüssigem Organopolysiloxan, Füllstoff, einem organischen Peroxyd sowie einer das Treibgas liefernden Verbindung bei einer Temperatur von 149° C, ι ο wobei die Verschäumung vorher bei einer Temperatur von 82° C durchgeführt worden war.

Die 2. genannte Literaturstelle beschreibt eine Elastomeres aus Diorganopolysiloxan, verstärkendem Füllstoff, einem die Polymerstruktur beeinflussenden Zusatz und einem Beschleuniger in Gestalt einer Platinverbindung. Diese Elastomere bildende Komposition wird bei einer Temperatur von 200° C innerhalb von 15 Minuten auf eine Textilunterlage aufgegeben.

Das Problem der Herstellung eines hochfeuerfesten elastischen Polysiloxanschaumstoffes wird durch die in diesen beiden Literaturstellen geschilderten Verfahren nicht gelöst.

Die Massen, aus denen der erfindungsgemäße elastische Schaumstoff hergestellt wird, variieren von langsam fließenden Flüssigkeiten bis zu dicken Pasten, die man mit der Kelle oder mit dem Spachtel aufträgt.

Diese Massen werden dadurch in Schaumstoff übergeführt, daß man die Mischung der Ausgangsstoffe, wie sie später im einzelnen beschrieben wird, mehrere yo Minuten lang auf erhöhte Temperatur, z. B. auf 80 bis 18O⁰C erhitzt.

Wenn alle Komponenten gleichzeitig zusammengemischt werden, bewirkt der Platinkatalysator, daß die Umsetzung sogar bei Zimmertemperatur weitergeht. Wenn das Treibmittel bei Zimmertemperatur relativ inaktiv ist, kann das vorzeitige Mischen eine Umsetzung zwischen den am Silicium gebundenen Wasserstoffatomen des Organohydrogenpolysiloxans und den am Silicium gebundenen Vinylresten der anderen Komponente der Reaktionsmischung bewirken, bevor überhaupt eine solche Umsetzung gewünscht wird.

Um ein vorzeitiges Härten zu verhindern, ist eine der zwei Vorsichtsmaßregeln zu beachten. Die erste Vorsichtsmaßregel ist, die Reaktionsmischung im abgekühlten Zustand, beispielsweise bei einer Temperatur von 0°C zu halten, der der Masse eine Lagerfähigkeit von mehreren Wochen verleiht. Jedoch ist diese Prozedur weniger zu wünschen als die zweite Vorsichtsmaßregel, die darin besteht, die Komposition so in zwei getrennten Packungen herzustellen und erst dann zu kombinieren, wenn sie in den gehärteten Silikonschaumstoff übergeführt werden soll.

Wo das Zweikomponentensystem angewendet wird, enthält die eine Komponente vorteilhaft die vinylendblockierte Polysiloxankomponente (1), die Organopolysiloxankomponente (2) mit den (R")3SiO2- und den SiC>2-Einheiten, die anorganische Fasermaterialkomponente (3), die feinverteilte Füllstoffkomponente (4), wenn eine solche verwendet wird, und die die Platinverbindung enthaltende Katalysatorkomponente

Das zweite Paket der Zweikomponentenkomposition enthält vorteilhaft die Organopolysiloxankomponente (6) und die Treibmittelkomponente (7). Oft wurde es als f_)S wünschenswert angesehen, zu dem zweiten Paket einen Teil der vinylendblockierten Organopolysiloxankomponente (1) zu geben, die als Verdünnungsmittel für die Organohydrogenpoiysiloxankomponente (6) im zweiten Paket der Komposition dienen kann. Manchmal ist es auch als wünschenswert angesehen worden, einen Teil der anorganischen Füllstoffkomponente (4) zu dem zweiten Paket zu geben. Diese hierzu gegebenenfalls zugesetzten Ausgangsstoffe werden im allgemeinen so ausgewählt, daß man die Konsistenz oder die wirksame Konzentration in dem zweiten Paket einstellen kann. Die Einstellung der wirksamen Konzentration übt eine spätere Wirkung auf die Mengenverhältnisse aus, in denen die beiden Pakete zu der fertigen Komposition zusammengemischt werden.

Alle Komponenten der verschäumbaren Masse sind in der Literatur bekannt. Als vinylendblockierte Organopolysiloxankomponente (1) können zahlreiche Verbindungen der Formel (1) verwendet werden, in der R und R' einwertige Kohlenwasserstoffreste darstellen, wie Alkylreste, beispielsweise der Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- oder Octylrest, Arylreste, wie beispielsweise der Phenyl-, Toluyl- oder Xylyl-Rest, Cycioalkylreste, z. B. der Cyclohexyl- oder Cycloheptylrest, oder Aralkylreste, z. B. der Benzyl- oder Phenyläthylrest. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle durch R und R' dargestellten Reste Methyl- und/oder Phenylreste. Ein typisches Verfahren zur Herstellung der Komponente der Formel (1) besteht in der Alkalibehandlung und Kondensation einer Mischung aus 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan oder Octaphenylcyclotetrasiloxan, wodurch ein dimethylvinylendblockiertes Copolymeres mit Dimethylsiloxan- und Diphenylsiloxaneinheiten entsteht. Die Mengenverhältnisse der verschiedenen Ausgangsstoffe sind so gewählt, daß wenigstens 50% der am Silicium gebundenen R-Reste am Silicium gebundene Methylreste sind. Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist R' ein Methylrest, und ferner enthält das dimethylvinylendblockierte Polysiloxan 90 Molprozent Dimethylsiloxan- und 10 Molprozent Diphenylsiioxaneinheiten. Der Anteil der endblockierten Einheiten wird so ausgewählt, daß das mittlere Molekül 50 bis 2000 Siliciumatome enthält, wodurch der Wert oder Formel (1) bestimmt ist. Im allgemeinen haben Komponenten mit dieser Polymerkettenlänge eine Viskosität von 100 cSt bis 1 Million cSt bei 25°C Obgleich beschrieben wurde, daß alle R'-Reste der Polymeren frei von aliphatischer Ungesättigtheit sind, besteht kein Grund, daß nicht ein geringer Anteil, beispielsweise bis zu einem halben Molprozent Vinyl- oder Allyl- bzw. andere ungesättigte Reste vorhanden sein können, obgleich darin kein Vorteil gesehen wird. Eine überschüssige Menge solcher Reste übt einen widrigen Effekt auf die Dehnung der geschäumten Produkte aus.

Die Komponente (2) mit monofunktionellen (R")3SiOo.5- und tetrafunktionellen SiO^-Einheiten kann nur aus den gerade erwähnten Einheiten bestehen, wobei einige der R"-Reste Vinylreste sein müssen oder kann zusätzlich difunktionelle (R")2SiO-Einheiten enthalten, wobei einige der R"-Reste des monofunktionellen und difunktionellen Materials am Silicium gebundene Vinylreste enthalten können. Es ist aber auch möglich, daß alle am Silicium gebundenen Vinylreste in den difunktionellen (R")2SiO-Einheiten vorliegen können. Mit Ausnahme der Tatsache, daß die R"-Reste auch Vinylreste umfassen, ist die Bedeutung von R" die gleiche wie die der Reste R und R'.

Im allgemeinen werden die verschiedenen Typen der Siloxuneinheiten in der Komponente (2) so ausgewählt.

daß das Verhältnis von (R")3SiOo.5-Einheiten zu SiCh-Einheiten zwischen 0,5 :1 und 1 :1 liegt. Falls das Copolymere der Komponente 12) auch (R")2SiO-Einheiten enthält, ist es vorteilhaft, wenn diese Einheiten nicht mehr als 10 Molprozent, bezogen auf die Gesamtanzahl 5 der Mole der Siloxaneinheiten in dem Copolymeren, beiragen. Unabhängig davon, wo die am Silicium gebundenen Vinylreste in dem Cg polymeren der Komponente (2) sitzen, sollten sie 2,5 bis 10 Molprozent der Copolymerkomponente (2) ausmachen. ι ο

Die Copolymerkomponente (2) ist ein festes, harziges Material, das meistens als Lösung, beispielsweise in Benzol oder Toluol, im allgemeinen als 40- bis öOgewichtsprozentige Lösung zur Verfugung steht. Wegen der leichteren Handhabung der verschäumbaren Kompositionen wird diese Lösung gewöhnlich in der Komponente (1) gelöst Nach dem Abziehen des Lösungsmittels wird eine Lösung der festen Copolymerkomponente (2) in der Komponente (1) erhalten. Die Menge der Lösung der Komponente (2) wird so *° ausgewählt, daß das gewünschte Verhältnis der Komponente (2) zu der Komponente (1) erhalten wird.

Die Nützlichkeit der verwendeten anorganischen Faserkomponente (3) ist sehr überraschend, weil zu erwarten gewesen wäre, daß ein relativ grobes Material, wie diese Komponente, die physikalischen Eigenschaften der verschäumbaren Kompositionen stören oder wenigstens nicht verbessern würde. Demgegenüber wurde gefunden, daß das Einarbeiten des anorganischen Fasermaterials in die Komponente der Herstellung eines Schaumstoffs mit erhöhter Festigkeit bewirkt, der auch nach dem scharfen Glühen des gehärteten Silikonschaumstoffes dem Produkt unerwartete Festigkeit verleiht, gegenüber Schaumstoffen, die ohne diese Materialien hergestellt wurden. Weil der Silikonschaumstoff im allgemeinen flammwidrig ist, sind die zur merklichen Verbrennung des Schaumstoffes benötigten Temperaturen extrem hoch, aber selbst wenn der größte Teil des Schaumstoffes verbrannt ist, ist die restliche Skelettstruktur noch extrem fest.

Die besonderen Fasermaterialien, die die Komponente (3) bilden, sind Asbest, der aus den vielen bekannten Asbesttypen ausgewählt sein kann, beispielsweise aus den einfachen Magnesiumsilikattypen (Chrysotil) bis zu den komplexen Silikaten, die Magnesium-Eisen-Silikate (Anthophyllit oder Amosit) oder Natrium-Eisen-Silikate (Crocidolit). Die geeigneten Asbestmaterialien umfassen rohen Asbest und verschiedene sortierte und gemahlene Asbestsorten. Auch die Faserlänge des Asbests ist nicht kritisch; sowohl die kurze als auch die lange Fasersorte ist bei der praktischen Durchführung der Erfindung gleich gut geeignet. Das fasrige Kaliumtitanat, das allein oder in Kombination mit dem Asbest als fasrige anorganische Komponente (3) verwendet werden kann, ist bekannt; es hat einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 10~³ mm und eine Faserlänge von 0,1 bis 0,5 mm.

Die gegebenenfalls verwendete feine Füllstoffkomponente (4) kann entweder als Streckmittel oder zur Modifizierung der Viskosität der Masse verwendet werden. Die Modifizierung der Viskosität wird manchmal gewünscht, wenn die Massen aus sehr niedrig viskosen vinylendbiockierten Organopolysiloxanen der Formel (1) hergestellt wurden. Die feinverteilten Füllstoffe dienen bei der Verwendung niedrig viskosen Materials, das mit der Kelle aufgetragen werden soll, zur Erhöhung der Viskosität der Reaktionsmischung. Die feinverteilten anorganischen Füllstoffe, die in der Komponente (4) enthalten sind, umfassen jede Art feinverteilten anorganischen Füllstoffes, die im allgemeinen in Verbindung mit Organopolysiloxanen verwendet werden. Die bevorzugt verwendbaren Füllstoffe sind die zahlreichen Silikatfüllstoffe, wie Silikaaerogel, aus Rauchphase gewonnenes Siliciumdioxyd, ausgefälltes Siliciumdioxyd und gemahlener Quarz, sowie andere Arten von Füllstoffen, beispielsweise Titandioxyd, Kalziumsilikat, Ferrioxyd, Chrom(HI)-oxyd, Cadmiumsulfid, Glasfasern, Kalziumcarbonat, Ruß, Lithopone und/oder Talkum.

Die verwendete Platin-Katalysatorkomponente (5) umfaßt alle bekannten Platinkatalysatoren, welche bei der Katalyse der Umsetzung zwischen den am Silicium gebundenen Wasserstoffatomen und den aliphatisch ungesättigten Resten wirksam sind. Diese Materialien umfassen die verschiedenartig feinverteilten Katalysatoren aus elementarem Platin, wie sie in der USA-Patentschrift 29 70 150, die Chloroplatinsäurekatalysatoren, wie sie in der USA-Patentschrift 28 23 218 beschrieben sind, die Platinkohlenwasserstoff-Komplexverbindungen, wie sie in den USA-Patentschriften

31 59 601 und 31 59 662, sowie die Platinalkoholat-Komplexverbindungen, wie sie in der USA-Patentschrift

32 20 972 beschrieben sind. Von den zahlreichen Katalysatorgruppen werden die Katalysatoren aus elementarem Platin am wenigsten bevorzugt eingesetzt, weil sie der Umsetzung zwischen den Si — H-Verbindungen und den am Silicium gebundenen Vinylresten die kleinste Geschwindigkeit verleiht und weil das elementare Platin als flammwidriger Zusatz am wenigsten wirksam ist. Daher werden die Katalysatoren aus den Platinverbindungen bei der Durchführung des Verfahrens am meisten bevorzugt verwendet. Unabhängig von der Art des verwendeten Platinkatalysators wird der Katalysator in einer Menge eingesetzt, die ungefähr IO-³ bis 10-' Grammatom Platin pro Mol Vinylreste in der verschäumbaren Masse beträgt.

Die Organohydrogenpolysiloxankomponente (6) ist im allgemeinen eine Verbindung mit relativ einfacher Molekülstruktur und manchmal eine Mischung dieser Materialien. Das Organohydrogenpolysiloxan sollte als charakteristische Eigenschaft zwei am Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül enthalten. Das eine am Silicium gebundene Wasserstoff atom reagiert mit einem am Silicium gebundenen Vinylrest einer Verbindung, die in der Komponente (1) oder (2) enthalten ist; das zweite am Silicium gebundene Wasserstoffatom kann mit einem am Silicium gebundenen Vinylrest einer anderen Vinylreste enthaltenden Verbindung reagieren, die die Komponente (1) oder (2) bildet.

Zur Erläuterung einer verwendbaren speziellen Organohydrogenpolysiloxanverbindung wird 1,3,5,7-Tetramethylcyclotetrasiloxan genannt, das einen am Silicium gebundenen Methylrest und ein an Silicium gebundenes Wasserstoffatom pro Siliciumatom enthält. Ein anderes zur Erläuterung dienendes Material ist ein dimethylhydrogenendblockiertes Dimethylpolysiloxan mit zwei bis drei Siliciumatomen im Molekül. Ein weiterer Komponententyp besteht aus einem Copolymeren mit Dimethylsiloxaneinheiten, Methylhydrogensiloxaneinheiten und Trimethylsiloxaneinheiten und enthält 2 bis 5 bis 10 oder mehr Siliciumatome pro Molekül. Eine weitere geeignete Komponente enthält drei Dimethylhydrogensiloxaneiiiheiten und eine Monomethylsiloxaneinheit pro Molekül. Als weiteres geeignetes Material kann eine niedrig viskose Flüssigkeit verwendet werden, die aus Dimethylhydrogensiloxan-

einheiten und SiO2-Einheiten im Verhältnis von 2 Mol : 1 Mol zusammengesetzt ist. Zusätzlich zu den am Silicium gebundenen Methylresten, wie sie in den speziellen obenerwähnten Verbindungen enthalten sind, können diese Komponenten auch eine große Anzahl s anderer organischer Reste enthalten, obwohl solche Materialien der Formel (2) bevorzugt eingesetzt werden, in denen alle R"-Reste Methylreste sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde kein Nachteil darin gesehen, wenn ein geringer Teil der Methylreste ι ο durch Phenylreste ersetzt ist.

Als Treibmittelkomponente (7) ist jedes geeignet, das bei Zimmertemperatur stabil ist und bei erhöhten Temperaturen ein inertes Gas abspaltet. Im allgemeinen ist Stickstoff das inerte Gas, das aus dem Treibmittel in ι <, Freiheit gesetzt wird, aber in einigen Fällen kann das inerte Gas auch Kohlendioxyd oder ein anderes Gas sein. Viele Treibmittel sind im Handel erhältlich. Zur Erläuterung der kommerziellen Treibmittel werden beispielsweise Azo-isobutyronitril, Dinitrosopentamethylentetramin, Benzolsulfonhydrazid, N,N'-Dinitroso-Ν,Ν'-dimethylterephthalamid, p,p'-Oxy-bis-(benzolsultonhydrazid), Terephthalazid oder Azodicarbonamid genannt.

Bei der Beschreibung der Herstellung der härtbaren Massen ist die Betonung auf die Herstellung der Zweikomponentensysteme gelegt worden, bei denen zwei getrennte Pakete am Zeitpunkt der Verwendung kombiniert werden, weil dies die vorteilhafteste kommerzielle Methode ist, die verschäumbaren Korn- ^₀ Positionen zu handhaben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß, wenn alle Komponenten zum Zeitpunkt der Verwendung zusammengemischt und unter Kühlung gehalten werden, die allgemeinen Prinzipien ähnlich sind. 3 s

Zur Herstellung der ersten Stoffmischung, die später als »Paket A« bezeichnet werden soll, werden die divinylendblockierte Polysiloxankomponente (1), die Copolymerkomponente (2), die fasrige anorganische Komponente (3), gegebenenfalls die feinverteilte anorganische Füllstoffkomponente (4) und der Katalysator aus der Platinverbindung (5) lediglich unter Verwendung geeigneter Mischtechniken gemischt. Die genaue Vorschrift und Methode der Zugabe der Komponenten ist nicht bedeutsam. Jedoch sollte der physische Zustand der Komponenten im Auge behalten werden.

Die besonderen Mengenverhältnisse der verschiedenen Ausgangsstoffe des Paketes A können in irgendeiner der vorstehend beschriebenen Reihenfolgen zusammengemischt werden. Ganz allgemein ausgedrückt, verleiht die Copolymerkomponente (2) dem Endprodukt zusätzliche Festigkeit, und daher ist die Menge an zugesetzter Komponente eine Funktion der gewünschten Festigkeit des Endschaumstoffes. Ferner erhöht das fasrige Material bis zu einem gewissen Punkt die Festigkeit des Schaumstoffes und, was wichtiger ist, die Festigkeit des nach dem Glühen des geschäumten Materials übrigbleibenden Rückstandes. Der Platinkatalysator hat eine doppelte Funktion, nämlich die Reaktionsmischung zu katalysieren und die Flammwidrigkeit zu erhöhen. So wächst durch Erhöhung der Katalysatormenge die Härtungsgeschwindigkeit und die Flammwidrigkeit. In jedem Fall kann das Paket A unbeschränkt lange vor seiner Verwendung aufbewahrt werden.

Die Ingredienzien des Paketes B können in jeder gewünschten Weise und Anordnung gemischt werden, wobei die Mengenverhältnisse der verschiedenen Komponenten so ausgewählt werden, daß die gewünschten Mengenverhältnisse der Ausgangsstoffe vorliegen, wenn das Paket B mit dem Paket A gemischt wird. Zur Herstellung der verschäumbaren Masse werden im allgemeinen die Komponenten im Paket B so ausgewählt, daß 0,05 bis 1,0 Gewichtsteile des Paketes B mit einem Teil des Paketes A gemischt werden.

Die Mischungen der Pakete A und B können in jeder gewünschten Weise, zu jeder Zeit und an jeder Stelle verschäumt werden. Die verschäumbaren Massen werden dann auf Verschäumungs- und Härtetemperatur erhitzt und können jede gewünschte Schaumstofform annehmen.

Die verschäumbaren Massen können in konventioneller Weise verwendet werden. Wenn beispielsweise Schaumstoffblöcke hergestellt werden sollen, die später an einem anderen Ort verwendet werden sollen, wird die verschäumbare Masse lediglich in einen geeigneten Behälter gegeben und der Behälter und der Inhalt auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Schäumen und Härten eintritt. Im allgemeinen hängt diese Temperatur von dem verwendeten speziellen Treibmittel und dem besonderen Platinkatalysator ab, beträgt aber im allgemeinen 80 bis 180° C. Ein idealer Behälter ist ein aus Silikonkautschuk hergestellter Behälter, der gegenüber der Härtetemperatur beständig ist und im allgemeinen den Schaumstoff ohne große Schwierigkeiten freigibt. Oft wird es gewünscht, Teile zu isolieren, die klein genug sind, in einen Ofen gestellt zu werden. In diesem Fall wird die Masse lediglich auf der Oberfläche des zu isolierenden Artikels aufgebracht, mit der Kelle aufgetragen oder sonstwie aufgegeben; der so ausgerüstete Artikel wird dann in einen Ofen, beispielsweise in einen Luftumlauftrockenschrank, gegeben und auf 80 bis 180°C Härtungstemperatur gehalten, bis die Mischung verschäumt und gehärtet ist. Eine weitere Methode der Anwendung der Masse besteht darin, die Masse auf die zu isolierende Oberfläche aufzusprühen oder mit dem Spachtel aufzutragen und dann mit einer konventionellen Heizvorrichtung auf Verschäumungs- und Härtungstemperatur zu erhitzen. Unabhängig von der verwendeten Härtungsmethode muß für einen geeigneten Abtransport der bei der Härtung entstehenden Zersetzungsprodukte gesorgt werden, um Gefahren zu vermeiden.

Wenn der Schaumstoff zur Isolierung von Metallteilen angewendet werden soll, ist es manchmal wünschenswert, die Teile vor Anwendung der verschäumbaren Masse zu grundieren. Die Teile können in üblicher Weise grundiert werden, nämlich zunächst durch sorgsames Reinigen der Metallteile und dann durch Auftragen eines geeigneten Grundiermittels, wie beispielsweise einer Mischung aus Äthylsilikat und Methyltriacetoxysilan mit einer geringen Menge eines Kondensationskatalysators, wie beispielsweise Ferrichlorid. Das Grundiermittel ist in der gleichen Weise w irksam, wie die bekannten Mittel.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. AIk Teile sind Gewichtsteile.

Die folgenden Beispiele 1 bis 8 beschreiben zehr verschiedene Massen, welche aus verschiedenen Mengenverhältnissen einer üblichen Gruppe von Komponenten hergestellt wurden. Hieran schließen sich die Vergleichsversuche A und B an. Die vinylendblockiertt Polysiloxankomponente (1), die in den Beispielen 1 bis f und in den Vergleichsbeispielen A und B verwende wurde, war ein dimethylvinylendblockiertes Copolyme res mit Dimethylsiloxaneinheiten und Diphenylsiloxan

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einheiten, das eine Viskosität von 400OcSt bis 25° C besaß und Diphenylsiloxaneinheiten und Dimethylsiloxaneinheiten im Verhältnis von ungefähr 5 zu 95 Molprozent besaß und welches unter die Formel (I) fiel, wenn R einen Methylrest, R' eine Mischung von Methyl- und Phenylresten und η 600 bedeutet. Die Komponente (2), welche das Vinylreste enthaltende harzige Copolymere ist, besteht aus einer 50%igen Xylollösung des Copolymeren mit Trimethylsiloxan-(M), SiOi-, Q- und Methylvinylsiloxaneinheiten. Die verschiedenen Einheiten sind in einer solchen Menge vorhanden, die ausreichend ist, 0,8 Trimethylsiloxaneinheiten pro SiO2-Einheit zu schaffen, und daß 7,0 Molprozent der Siliciumatome als Methylvinylsiloxaneinheit und die restlichen Siliciumatome als Trimethylsiloxaneinheit oder SiO2-Einheit vorliegen. Die Komponente (1) und die Lösung der Komponente (2) werden in den in den Beispielen angegebenen Mengenverhältnissen gemischt und die Mischung wird 4 Stunden lang auf 110° C und 25 mm Hg erhitzt, um das Xylol zu entfernen und eine Lösung der Komponente (2) in der Komponente (1) herzustellen.

Die Fasermaterialkomponente (3) war entweder fasriges Kaliumtitanat, was vorausgehend beschrieben wurde, oder fasriges Asbestmaterial. Die feinverteilte Füllstoffkomponente (4) bestand aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe: fein verteilter Quarz mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 0,005 mm, feinverteiltes aus Rauchgas gewonnenes Siliciumdioxyd mit einer Oberfläche von mehr al; 200 m² pro Gramm und/oder feinverteiltcm Titandioxyd. Die Platinkatalysatorkomponente (5) bestand au; einem Teil Chloroplatinsäure, der in einem Tei n-Butylalkohol gelöst war. Diese fünf Stoffe bildeten da; erste Stoffgemisch (Paket A) der verschaumbarer Zweikomponentenkomposition.

Die Organohydrogenpolysiloxankomponente (6) wai ein flüssiges Copolymeres mit einer Viskosität vor lOcSt, das im Durchschnitt zwei Üimethylhydrogensil oxaneinheiten pro SiO2-Einheit enthielt. Die Treibmit telkomponente (7) war N,N'-Diniiroso-N,N'-dime thylterephthalamid.Die zweite Stoffmischung (Paket B bestand aus der Siliciumwasserstoffkomponente (6) unc dem Treibmittel (7) und enthielt gegebenenfalls zwe weitere Zusätze. Die Wahlzusätze waren Quarz dei vorstehend beschriebenen Art und eine geringe Mengi des Basispolymeren, das in der Komponente (1 beschrieben wurde.

Aus der folgenden Tabelle sind alle Teile dei Komponenten der Zweistoffmischungen (Paket A unc B) zu entnehmen. Die Zahlen in der Tabelle sine Gewichtsteile, mit Ausnahme der aus dem Platinkataly sator bestehenden Komponente (5), die als Grammaton Platin pro Grammatom siliciumgebundener Vinylresti in dem Basispolymeren des Paketes A und dei Vinylreste des harzigen Copolymeren der KomponenK (2) sowie des Basispolymeren des Paketes B angegebei ist.

	ßcispie	1 Nr.	3	4	5	b	7		Wtl-Ii¹	idis-
	1							8	\ iTStld Λ
Packung A			100	100	100	100	100
Komponente (1) (Basispoiy meres)	100	100	43	43	43	43	43	100	100	100
Komponente (2) (MQ-Polymeres)	43	43						ii	33	33
(M: Trimethylsiloxyeinheitcn
Q: SiO2-Einheiten)
Komponente (2)
(Fasermaterial)				4 !
Asbest		43	29
Titanat	2b				Z9	36	36	13	■'	7
Komponente (4)
(Füllstoff)			57 7	57 10	57 7	3fe
Quarz Siliciumdioxyd	36 7	43 14	14		/	7	14	100		80
Titandioxyd		14	10"'	10 5	1 r\ ^:				12
Komponente (5)	10-·	10-'		1 U	IU	10 i	10- '·
(H₂PtCIe · 6 H2O)								10	10 ·	10
(Grammatom pro Mol Vinylrcst)
Packung B			7	7
Komponente (6)	7	7	/	/	8	8	9
(Si-H)				■J				7	9	8
Komponente (7)	3	J	J	J	4	4	5
(Treibmittel)								3	5	4
Wahlzusätze			4	Λ
Quarz	4	4	/	4 7	5	5	6
Basispolymeres	7	7		/	8	8	9	4	h	5
							7		S

Die Pakete A und B werden in der Zusammensetzung und mit den Mengenverhältnissen, wie sie aus der 6s Tabelle zu entnehmen sind, unter Rühren zusammenge- " mischt. Im allgemeinen werden ungefähr 10 Teile der Packung A mit einem Teil der Packung B zusammengemischt. Sobald die zwei Packungen zusammengemisch sind, wird die löschung auf der Oberfläche eine Aluminiumplatte mit der Dicke von 0 6 cm aufgetrage und 10 Minuten auf 150⁰C erhitzt. Während dieser Zei schäumen und härten die Massen zu einem einheitliche

Silikonelastomerschaumstoff mit einem spezifischen Gewicht von 0,7 bis 0,8. Alle zehn Massen der Tabelle ergeben einen befriedigenden Schaumstoff.

Um jede überzogene Platte auszuwerten, wurden die Platten 15 Minuten lang einer 1095⁰C heißen Flamme in s einem Winkel von 45° ausgesetzt. In keiner der zehn überzogenen Platten setzte sich die Flamme fort. Jedoch waren die Platten, die mit dem Schaumstoff der Vergleichsbeispiele A und B (mit weniger als 10 Teilen Fasermaterial) überzogen waren, nach dem Test stark |₀ rissig und die Oberfläche des Metalls war durch die Risse sichtbar geworden. Auf der anderen Seite waren die Überzüge der Beispiele 1 bis 8 nach dem Flammentest stark verkohlt, aber noch ohne Rißbildung; es war ein Überzug erhalten worden, der die is Metalloberfläche schützt.

Beispiel 9

Eine härtbare Masse wurde durch sorgfältiges Mischen einer Gruppe von Ausgangsstoffen hergestellt, die aus (1) 100 Teilen eines flüssigen diphenylendblokkierten Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 100 cSt und das 90 Dimethylsiloxaneinheiten pro Molekül enthielt, und der Formel (1) entsprach, wenn der Rest R ein Phenylrest, der Rest R' ein Methylrest und η gleich 90 ist, (2) 100 Teilen einer 50%igen Lösung eines harzigen Polysiloxans in Xylol, das Dimethylvinylsiloxaneinheiten und SiCh-Einheiten im Verhältnis eineinhalb Mol zu einem Mol enthält, und Erhitzen der erhaltenen Mischung auf eine Temperatur von 70⁰C unter Vakuum, um das Xylol aus der Mischung einzubeziehen, (3) 100 Teilen eines fasrigen Kaliumtitanats mit einem Faserdurchmesser von 0,001 mm und einer Länge von 0,08 mm, (4) einer ausreichenden Menge feinverteiltem auf Gamma-Tonerde niedergeschlagenen Platins, damit 10~⁴ Grammatom Platin pro Mol siliciumgebundener Vinylreste in dem oben beschriebenen Vinylreste enthaltenden Organopolysiloxan vorliegt, ein Teil Λ,α'-Azodiisobutyronitril und 10 Teile Tris-(dimethylhydrogensiloxy-)-methylsiloxan, bestand. Die Masse wurde in einer solchen Menge in eine Silikonkautschukschale gegossen, daß dies-s in 2,5 cm Höhe davon gefüllt wurde. Die Schale wurde in einem Luftumlauftrockenschrank auf eine Temperatur von 170⁰C erhitzt und 10 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Am Ende dieser Zeit wurde der Schaumstoff aus der Schale herausgenommen und hatte eine einheitliche Dicke von 3,8 cm und ein spezifisches Gewicht von 0,75. Ein anderer Teil der Masse wurde auf die Oberfläche einer frisch gereinigten Stahlplatte gegossen und dann mit einer konventionellen Heizvorrichtung so lange erhitzt, bis die Masse verschäumt und gehärtet ist. Man erhält auf diese Weise einen 1,3 cm dicken einheitlichen Schaumstoff auf der Oberfläche des Stahls. Dieser Überzug wurde 1 Minute lang einem Sauerstoff-Acetylen-Gebläse bei 2760⁰C ausgesetzt, wodurch ein Material erhalten wurde, das als ganze Schicht die Stahloberfläche schützte, obgleich der größte Teil des Silikons verbrannt war.

Beispiel 10

Eine verschäumbare Masse wurde durch Mischen von (1) 100 Teilen eines diphenylvinylendblockierten Copolymeren mit Dimethylsiloxan- und Dipenylsiloxan-Einheiten, das eine Viskosität von 500 000 cSt besaß und ungefähr 20 Molprozent Diphenyisiloxaneinheiten und 80 Molprozent Dimethylsiloxaneinheiten enthielt, (2) 10 Teilen einer Xylollösung aus gleichen Gewichtsteilen eines Copolymeren aus Dimethylvinylsiloxan, SiOs- und Diphenyisiloxaneinheiten mit äquimolaren Mengen Dimethylvinylsiloxaneinheiten und SiO2-Einheiten und mit den Diphenyisiloxaneinheiten, die aus 2 Molprozent der gesamten Mole der Siloxaneinheiten bestehen, hergestellt. Die Mischung wurde bei vermindertem Druck auf eine Temperatur von 9O⁰C erhitzt, um das Benzol abzuziehen und eine Lösung aus den zwei Siloxanen herzustellen. Diese Lösung wurde dann mit (3) 10 Teilen einer Mischung aus gleichen Gewichtsteilen Asbestfasern und fasrigem Kaliumtitanat, (4) 10 Gewichtsteilen einer Mischung aus gleichen Gewichtsteilen feinverteiltem Ruß und feinverteiltem Quarz, (5) einer solchen Menge einer Platin-Äthylen-Komplexverbindung, wie sie in dem Beispiel 2 der USA-Patentschrift 3159 601 beschrieben ist, damit 10~⁶ Grammatom Platin pro Mol siliciumgebundener Vinylreste in dem Siloxan vorliegen, (6) 5 Teilen Ν,Ν'-Dinitrosopentamethylentetramin und (7) 5 Teilen eines dimethylhydrogenendblockierten Copolymeren mit Methylhydrogensiloxan- und Dimethylsiloxaneinheiten gemischt. Dieses Copolymere hat eine Viskosität von 1000 cSt und enthält 350 Siliciumatome pro Molekül, wobei 6% der Siloxaneinheiten Methylhydrogensiloxaneinheiten sind. Diese Masse wurde mit einem Spachtel auf die Oberfläche eines rostfreien Stahls in der Dicke von 1 cm aufgetragen und 20 Minuten lang auf eine Temperatur von 125°C erhitzt, wodurch ein gehärteter einheitlicher Schaumstoff mit einer Dichte von 0,85 gebildet wurde Um das Material auszuwerten, wurde aie Probe in einen Glaskamin gehängt und 20 Sekunden lang einer Gasflamme von 1095⁰C ausgesetzt. Während dieser Zeit entzündete sich der Überzug nicht, noch verbrannte er, noch wurde Rißbildung oder Verlust dei Flexibilität festgestellt.

Die Schaumstoffe der Erfindung sind speziell zur Herstellung thermischer Isolierungen geeignet, die extrem hohen Temperaturen oder offenen Flammer ausgesetzt werden, weil ihre Widerstandsfähigkei· gegen Verbrennung und ihr daraus hergestellte! Verbrennungsprodukt ein Isoliermaterial liefert, was füi solche Umgebungen geeignet ist, wo andere Isolie rungsmaterialien völlig ungeeignet sind.

Claims

Patentanspruch:

Flammwidriger elastis :her Schaumstoff auf PoIysiloxanbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er dadurch erhalten worden ist, daß man
(1) 100 Teile eines vinylendblockierten Polysiloxans der Formel