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Title:
MODIFIED EPOXYSILOXANE CONDENSATE, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND ITS USE AS LOW-STRESS CASTING RESINS IN THE ELECTRONIC AND ELECTROTECHNICAL INDUSTRY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/004609
Kind Code:
A1
Abstract:
An epoxysiloxane condensate is modified by an in-situ reaction with an organic, optionally di-or multifunctional compounds. The disclosed process makes it possible to vary in an easy and economic manner the properties of epoxysiloxane condensates, epoxide resins mixtures and formulations, and of the moulded bodies produced therewith.

Inventors:
HOEHN KLAUS (DE)
WIPFELDER ERNST (DE)
Application Number:
PCT/DE1997/001303
Publication Date:
February 05, 1998
Filing Date:
June 23, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
HOEHN KLAUS (DE)
WIPFELDER ERNST (DE)
International Classes:
C08G59/30; C08G59/32; C08G77/14; C08G77/50; C08L63/00; C08L83/06; (IPC1-7): C08G59/30; C08G77/14
Domestic Patent References:
WO1995006050A11995-03-02
Foreign References:
EP0641826A11995-03-08
US5280098A1994-01-18
EP0468239A21992-01-29
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Claims:
Patentansprüche
1. 1Modifiziertes Epoxysiloxankondensat, erhältlich durch fol¬ gende Verfahrensschritte a) Kondensation eines Epoxyalkoxysiloxans der allg. Struktur 1 mit einem Silanol der allg. Struktur 2 wobei R1 für einen Alkylrest mit 1 bis 22 CAtomen oder einen Aryl rest steht, R2 ein Glycidyloxyalkyl, Epoxyalkyl oder ein Epoxycycloal kylrest ist, die beiden Reste R3 unabhängig voneinander für OR1 oder R2 oder einen weiteren Alkyl bzw. Arylrest stehen, R4 Alkyl oder Aryl bedeutet, die Reste R5 unabhängig voneinander für OH oder R4 stehen und n eine ganze Zahl größer 1 ist und b) Kondensation des so erhaltenen alkoxygruppenhaltigen Epoxysiloxankondensats mit einer stöchiometrischen Menge einer organischen Verbindung mit einem linearen, verzweig¬ ten oder cyclischen, gegebenenfalls aromatischen, Kohlen¬ stoffGrundgerüst aus 1 bis 24 CAtomen und zumindest ei¬ ner kondensierbaren funktionellen Gruppe.
2. Modifiziertes Epoxysiloxankondensat nach Anspruch 1, bei dem die im Kondensationsschritt b) eingesetzte organische Verbindung neben der zumindest einen kondensierbaren funktio nellen Gruppe zusätzlich noch weitere reaktive Gruppen um¬ faßt .
3. Modifiziertes Epoxysiloxankondensat nach Anspruch 2, bei dem die zusätzlichen reaktiven Gruppen beliebig und unabhän gig voneinander ausgewählt sind aus der Reihe der Hydroxy, Epoxy , Ester, Lacton , Lactam , Halogen und/oder Pseudoha logenfunktionen und/oder der Gruppe der ungesättigten CC Bindungen und/oder der Spiro und/oder Bicycloorthoester und/oder Spirocarbonatgruppen.
4. Verfahren zur Modifizierung von Epoxysiloxanen, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt a) ein Epoxysiloxan 1 mit einem Silanol 2 kondensiert wird, wobei 1 und 2 die in Anspruch 1 angegebenen Verbindungen sind, und nach Abreaktion des Silanols 2 in einem weiteren Verfahrensschritt b) das so erhaltene alkoxygruppenhaltige Epoxysiloxankonden sat in situ mit einer organischen Verbindung mit einem linea¬ ren, verzweigten oder cyclischen und ggf. aromatischen Koh¬ lenstoffGrundgerüst aus 1 bis 24 CAtomen und zumindest ei¬ ner kondensierbaren funktionellen Gruppe umgesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die im Verfahrens schritt b) eingesetzte organische Verbindung neben der zumin¬ dest einen kondensierbaren funktionellen Gruppe zusätzlich noch weitere reaktive Gruppen umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die zusätzlichen reak¬ tiven Gruppen beliebig und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Reihe der Hydroxy, Epoxy, Ester, Lacton, Lactam, Halogen und/oder Pseudohalogenfunktionen und/oder der Gruppe der ungesättigten CCBindungen und/oder der Spi ro und/oder Bicycloorthoester und/oder Spirocarbonatgrup pen.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Kondensationen unter Anwesenheit eines Kondensa tionskatalyators vorzugsweise zwischen pH 5 bis 8 durch¬ geführt werden.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Kondensationen als BulkReaktion durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 8, bei dem die Kondensationen bei einer Temperatur von 80°C bis 150°C durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die Kondensationen des Epoxyalkoxysilans 1 mit einem stöchiome trischen Unterschuß an Silanol 2 durchgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem die flüchtigen Anteile während der Kondensation im Inertgasstrom verblasen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei dem die Kondensationsprodukte nach unterschiedlichen Reaktionszeiten von 2 bis 24 h, vorzugsweise 6 bis 8 h, isoliert werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei dem das durch die Kondensationen erhaltene Reaktionsprodukt im An¬ schluß an die Kondensationen einer termischen Behandlung im Vakuum unterzogen wird, um die Lagerstabilität zu erhöhen.
14. Verwendung des modifizierten Epoxysiloxankondensats nach einem der Ansprüche 1 biε 3 als Harzkomponente zur Abmischung O 98/04609 mit gängigen Epoxidharzen, wobei die Epoxidharze vor oder nach dem ersten Kondensationsschritt a) oder nach dem zweiten Kondensationsschritt b) zugesetzt werden können.
15. Verwendung der Abmischung aus Anspruch 14, zur Erzeugung von Formulierungen für die Bildung von Formkörpern oder Form¬ stoffen.
Description:
Beschreibung

Modifiziertes Epoxyεiloxan-Kondensa , Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Einsatz als Low-Stress-Gießharz für die Elektronik und die Elektrotechnik

Die Erfindung betrifft ein Epoxysiloxan-Kondensat, das durch eine in-situ-Reaktion mit einer organischen Verbindung, vor¬ zugsweise einer di- oder mehrfunktionellen Verbindung, modi- fiziert ist.

Aus der P 43 28 465 ist ein Verfahren zur Herstellung von Epoxysiloxan-Kondensaten bekannt, bei dem Epoxysiloxane durch Kondensation von epoxyfunktionellen Alkoxysiloxanen mit Sila- nolen erhalten werden. Diese Epoxysiloxankondensate können entweder direkt als Gießharze oder zur Abmischung mit Epoxid¬ harzen für Elektronikanwendungen eingesetzt werden. Die Gie߬ harzsysteme mit epoxidhaltigen Siloxanen sind auch geeignet, um temperaturstabile und thermomechanisch belastbare Form- Stoffe herzustellen. Die Epoxysiloxankondensate haben eine allgemeine Struktur, die sich aus den eingesetzten Epoxyal- koxysilanen und den eingesetzten Silanolen und chemischen Analysen ableiten läßt. Um die Epoxysiloxankondensate den spezifischen Anwendungsbereichen weiter anzupassen, ist es erstrebenswert, die elektronischen und sterischen Verhältnis¬ se und auch die Polarität der Harze in weiten Grenzen variie¬ ren zu können. Durch die chemische Modifizierung der Konden¬ sate werden maßgeschneiderte Gießharze verfügbar gemacht, die den technischen Erfordernissen bei der Verarbeitung und im späteren Betrieb besonders flexibel angepaßt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah¬ ren zur Modifizierung von Epoxysiloxankondensaten sowie modi¬ fizierte Epoxysiloxankondensate zur Verfügung zu stellen, bei denen der chemisch-funktionale Aufbau der Produkte in weiten Grenzen eingestellt werden kann.

Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist, daß bei der Alkoxy- Silanol-Kondensation das Verhältnis von reaktiven Sila- nolgruppen zu den Alkoxygruppen des epoxyfunktionellen Silox- ans in weiten Grenzen derart eingestellt werden kann, daß nicht alle Alkoxygruppen durch Silanole verbraucht werden.

Diese nach der Reaktion mit den Silanolen noch freien Alkoxy¬ gruppen können in einem weiteren Kondensationsschritt mit möglichst mehrfach-funktionellen, organischen Verbindungen umgesetzt werden. Durch den Einbau verschiedener organischer Verbindungen können die physiko-chemischen Eigenschaften der Gießharze gezielt beeinflußt werden. Die ggf. enthaltenen weiteren Funktionalitäten der organischen Verbindungen (auch Modifikatoren genannt) dienen als zusätzliche Anknüpfstellen der erhaltenen Siloxangießharze bei der Epoxidharzvernetzung. Dabei können die Epoxysiloxane noch fester in das Epoxidharz- netzwerk eingebaut werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein modifiziertes Epoxysiloxan- kondensat, erhältlich durch folgende Kondensationsschritte

a) Kondensation eines Epoxyalkoxysiloxans der allg. Struktur 1 mit einem Silanol der allg. Struktur 2

wobei

R 1 für einen Alkylrest mit 1 bis 22 C-Atomen oder einen Aryl- rest steht,

R 2 ein Glycidyloxyalkyl- , Epoxyalkyl- oder ein Epoxycycloal- kylrest ist, die beiden Reste

R 3 unabhängig voneinander für OR oder R oder einen weiteren Alkyl- bzw. Arylrest stehen, R 4 Alkyl- oder Aryl- bedeutet, die Reste

R 5 unabhängig voneinander für OH oder R 4 stehen und n eine ganze Zahl größer 1 ist

und

b) Kondensation des so erhaltenen alkoxygruppenhaltigen

Epoxysiloxankondensats mit einer stöchiometrischen Menge einer organischen Verbindung mit einem linearen, verzweig¬ ten oder cyclischen, gegebenenfalls aromatischen, Kohlen¬ stoff-Grundgerüst aus 1 bis 24 C-Atomen und zumindest ei¬ ner kondensierbaren funktioneilen Gruppe.

Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Ver- fahren zur Modifizierung von Epoxysiloxanen, bei dem in einem ersten Kondensationsschritt

a) ein Epoxysiloxan 1 mit einem Silanol 2 kondensiert wird, wobei 1 und 2 die oben angegebenen Verbindungen sind, und nach Abreaktion des Silanols 2 in einem weiteren Kondensati¬ onsschritt

b) das so erhaltene alkoxygruppenhaltige Epoxysiloxankonden- sat in situ mit einer organischen Verbindung mit einem linea¬ ren, verzweigten oder cyclischen und ggf. aromatischen Koh¬ lenstoff-Grundgerüst aus 1 bis 24 C-Atomen kondensiert wird.

Schließlich ist noch Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäß modifizierten Epoxysilox- ankondensats zur Abmischung mit gängigen Epoxidharzen. Dabei kann der Zeitpunkt, zu dem die Abmischung mit dem Epoxidharz erfolgt, beliebig innerhalb, vor und nach der Reaktionsabfol¬ ge, a) Kondensation von 1 mit 2, dann b) Kondensation des er¬ haltenen alkoxygruppenhaltigen Epoxysiloxankondensats mit ei¬ ner organischen, ggf. di- oder mehrfunktionellen, Verbindung, gewählt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Beispielen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einer einfachen Eintopfreaktion unter Normalbedingungen bezüglich Atmosphäre und Druck und deshalb mit minimalem Verfahrensaufwand in kur¬ zer Zeit durchführen. Als erstes Produkt wird ein Gemisch verschiedener Siloxane erhalten, die das Kondensat des Epoxyalkoxysilans 1 mit dem Silanol 2 sind. Bei dieser ersten Kondensationsreaktion wird aus der Alkoxygruppe des Epoxy- silans und der OH-Gruppe des Silanols unter Abspaltung des entsprechenden Alkylalkohols eine Si-O-Si-Bindung geknüpft. Die diese Si-O-Si-Bindung enthaltende Verbindung wird Epoxy- siloxankondensat genannt. Da aufgrund der Stochiometrie nicht alle verfügbaren Alkoxygruppen von 1 im ersten Kondensations-

schritt verbraucht werden, dienen diese als Reaktionszentren für den zweiten Kondensationsschritt.

Erfindungsgemäß wird der zweite Reaktionsschritt in situ in der Eintopfreaktion aus 1 und 2 mit einer kondensierbaren, ggf di- oder mehrfunktionellen, organischen Verbindung m t einem linearen, verzweigten oder cyclischen und ggf. aromati- scnen Kohlenstoffgrundgerüst aus 1 bis 24 C-Atomen und als funktionellen Gruppen Hydroxy- , Epoxy- , Ester-, Lacton- , Lac- tam- , Halogen und/oder Pseudohalogenfunktionen und/oder unge¬ sättigten C-C-Bindungen sowie Spiro- und/oder Bicycloor- thoester- und/oder Spirocarbonatgruppen zur Reaktion ge¬ bracht Bevorzugt wird dieser zweite Verfahrensschπtt erst durchgeführt, wenn das Silanol das für den ersten Verfahrens- schritt eingesetzt wurde, möglichst vollständig verbraucht ist Dazu kann es vorteilhaft sein, das Silanol für den er¬ sten Kondensationsschritt im Unterschuß einzusetzen.

Das als Ausgangsverbindung eingesetzte Epoxyalkoxysilan 1 tragt 1 bis 3 kondensationsfähige Alkoxygruppen (OR und R 3 ) . Der Rest R 1 ist beliebig, ist jedoch vorzugsweise ein Alkyl- rest mit 1 bis 8 C-Atomen, da die Reaktivität der bei der Kondensation abzuspaltenden Gruppe mit zunehmender Ketten¬ lange des Alkylrestes abnimmt. Reaktivste Ausgangsverbindun- gen sind also die Epoxymethoxysilane. Wegen der toxikologi¬ schen Harmlosigkeit des abgespaltenen Ethylalkohols kann als Alkylgruppe auch Ethyl bevorzugt sein. Da die bei der Konden¬ sation freigesetzten Alkohole oder niedermolekularen Spalt¬ produkte vorzugsweise dem Reaktionsgemisch entzogen werden, sind die kürzerkettigen Alkylreste, bei denen die daraus ent¬ stehenden Alkohole oder Spaltprodukte einen relativ niedrige¬ ren Siedepunkt haben und deshalb leichter abgetrennt werden können, bevorzugt.

Aufgrund der einfacheren Verfügbarkeit sind monomere Epoxyal- koxysilane 1 bevorzugt, doch ist die Reaktion prinzipiell

auch mit entsprechend längerkettigen, höhermolekularen Al- koxysiloxanen möglich.

Einfacher verfügbar sind entsprechend längerkettige Silanole 2, die OH-Gruppen in α-Stellung, α- und τu-Stellung oder in der Kette als reaktive Gruppen aufweisen. Die über SiC gebun¬ dene weitere organische Gruppe R 4 ist bezüglich ihrer Auswahl unkritisch und kann ein beliebiger Alkyl- oder Arylrest sein.

Der Index „n", der die Anzahl der Siloxaneinheiten im Silanol 2 bestimmt, kann irgendeine Zahl größer 1, bevorzugt zwischen 1 und 100, darstellen. Mit zunehmendem n können aus Unver¬ träglichkeitsgründen keine homogenen Reaktionen durchgeführt werden und die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt selbst bei er- höhten Temperaturen deutlich ab, so daß vorteilhafterweise n zwischen 1 und 12 gewählt wird. In Abhängigkeit von den übri¬ gen Resten kann sich jedoch auch mit zunehmender Kettenlänge eine zunehmende Unverträglichkeit der Kondensationsprodukte gegenüber Epoxidharzen ergeben, die deren spätere gewünschte Verwendung als Harzkomponente in Abmischung mit eben diesen

Epoxidharzen erschweren oder unmöglich machen kann.

Der Epoxid- oder Glycidyloxyalkylgruppenhaltige Rest R der Ausgangsverbindung 1 ist über ein C-Atom an Silizium gebunden und ist ansonsten frei auswählbar. Je nach Verfügbarkeit des entsprechenden Epoxyalkoxysilans kann R eine Glycidyloxyal- kyl-, eine Epoxyalkyl-, Glycidyloxyaryl- , Epoxyaryl- oder ei¬ ne Epoxycycloalkylgruppe sein. Leicht verfügbar sind die ent¬ sprechenden Glycidyloxyverbindungen, die durch Kondensation entsprechend reaktiver Verbindungen mit Epichlorhydrin erhal¬ ten werden.

Je nach Reaktivität der Ausgangsstoffe, welche elektronisch und sterisch gehindert sein können, kann zur Unterstützung der Kondensation ein Kondensationskatalysator erforderlich sein. Im Hinblick auf die Kondensation selbst ergeben sich für den Katalysator keine Einschränkungen, so daß ein belie-

biger Kondensationskatalysator geeignet ist. Unter Berück¬ sichtigung der bevorzugten oder beabsichtigten Verwendung des Produkts als Harzkomponente für Reaktionsharze wird jedoch der Katalysator so ausgewählt, daß die Epoxidgruppe bei der Kondensation möglichst erhalten bleibt. Ein diesbezüglich idealer Katalysator reagiert daher weder ausgesprochen ba¬ sisch noch ausgesprochen sauer, im Idealfall neutral.

Für die auf die erste Kondensation folgende zweite Kondensa- tion wird die, ggf. di- oder mehrfunktionelle organische Ver¬ bindung m stöchiometrischer Menge bezüglich der noch vorhan¬ denen Alkoxyfunktionen zugegeben. Nach kurzer Zeit kann das Freiwerden eines gebildeten, n der Regel flüchtigen, Al- koxyalkohols, im Falle einer Methoxyverbindung beispielsweise des Methanols, beobachtet werden.

Die Kondensation der Ausgangsstoffe mit dem Epoxysiloxankon- densat kann als Lösung m geeigneten Lösungsmitteln erfolgen, beispielsweise in Kohlenwasserstoffen und/oder in aromati- sehen Kohlenwasserstoffen sowie Ethern oder dergleichen. Zum

Verdünnen können aber auch die zum Abmischen vorgesehenen Epoxidharze herangezogen werden. Möglich ist es auch, die Kondensation ohne Lösungsmittel als Bulkreaktion durchzufüh¬ ren. Um ausschließlich klare und transparente Produkte zu er- halten, wird die Kondensation katalysiert und als Bulkreakti¬ on durchgeführt.

Die Kondensation kann in einem offenen Reaktionsgefäß erfol¬ gen und wird unter Temperaturerhöhung durchgeführt. Bevorzug- te Kondensationstemperaturen liegen zwischen 80 und 150°C.

Vorzugsweise werden dabei flüchtige Reaktionsprodukte ausge¬ trieben, beispielsweise unter Einblasen oder Überleiten eines Inertgases (zum Beispiel Stickstoff) . Dadurch werden Haltbar¬ keit und Stabilität des Produkts selbst bzw. dessen Ab- mischung mit Reaktionsharzen erhöht.

Die Zusammensetzung des durch das Verfahren erhältlichen mo¬ difizierten Epoxysiloxan-Kondensats ist zunächst von den Re¬ aktionsbedingungen und von der Stochiometrie der Ansätze ab¬ hängig. Für die Alkoxy-Silanol-Kondensation werden die Sila- nolfunktionen im Unterschuß zugegeben, so daß gesichert ist, daß nach dem ersten Kondensationsschritt freie Alkoxyfunktio- nen für den zweiten Kondensationsschritt zur Verfügung ste¬ hen. Der Unterschuß ist dabei so zu bemessen, daß mindestens eine Alkoxyfunktion vom Epoxysilan 1 im Kondensationsschritt verbraucht wird.

Das in der ersten Stufe gebildete Kondensationsprodukt ist, wie man aus dem Stand der Technik weiß, ein farbloses trans¬ parentes Öl. Die Zugabe der organischen, ggf. di- oder mehr- funktioneilen Verbindung erfolgt nun stöchiometrisch, d. h. pro noch bestehender Alkoxyfunktion am Expoxysiloxan- Kondensat wird mit genau einer kondensierbaren Funktion der organischen Verbindung gerechnet. Es erfolgt dann eine Ume- sterung, so daß die organische Verbindung am Epoxysiloxan- Kondensat über den Sauerstoff gebunden wird und ggf. noch über eine weitere freie funktioneile Gruppe verfügt.

Ein Überschuß an organischer Verbindung kann nach erfolgter Reaktion in der Wärme im Vakuum entfernt werden. Weitere funktioneile Gruppen werden bei der Harzherstellung zunächst nicht zur Reaktion gebracht.. Das erfindungsgemäße modifizier¬ te Epoxyεiloxan-Kondensat weist demnach weitere funktioneile Gruppen auf und kann als „höherfunktionell" bezeichnet wer¬ den. Die noch freien funkt onellen Gruppen dienen vornehmlich dazu, bei der Abmischung des Produkts mit weiteren, gängigen Reaktionsharzen eine intensivere chemische Fixierung des Kon¬ densats im Epoxidharznetzwerk bei der Vernetzung zu erreichen und spätere Formstoffeigenschaften in gezielter Weise zu be¬ einflussen. Diese funktionellen Gruppen können sozusagen als „Anker" des modifizierten Siloxan-Kondensats im Epoxidharz dienen und das „low-stress" Verhalten entsprechender Form¬ stoffe oder -körper verbessern. Durch derart im Epoxidharz

„verankerte" Siloxankondensate entstehen Epoxidharzformstof¬ fe, die ein geringeres Ausdunstungsverhalten und geringere Wasseraufnahme gegenüber den bislang bekannten Materialien mit den herkömmlichen Epoxysiloxan-Kondensaten zeigen. Bevor- zugt werden die erfindungsgemäßen Abmischungen aus den Kon¬ densaten und Epoxidharzen zur Bildung entsprechender Epoxid- harz-Formstoffe oder -körper eingesetzt. Diesen Formstoffen kann somit das vorgenannte Eigenschaftsbild verliehen werden und es können so Formstoffe mit Low-Stress Eigenschaften ge- bildet werden. Die Vernetzungsreaktion der Formulierungen aus der Abmischung und einem Härter erfolgt nach den gängigen Me¬ thoden der Epoxidharz-Chemie.

Grundsätzlich lassen sich die vorzugsweise beschriebenen Epoxysiloxan-Kondensate mit praktisch jedem gängigen Reakti¬ onsharz oder Epoxidharz in nahezu jedem Mischungsverhältnis abmischen.

Entsprechend können mit aliphatischen und aromatischen Glyci- dylethern, insbesondere auf der Basis von Bisphenol-A und -F, mit entsprechenden Glycidylestern, aliphatischen und cyclo- aliphatischen Epoxiden, oder beliebigen anderen, beispiels¬ weise durch Epoxidierung ungesättigter Verbindungen erhalte¬ nen Epoxiden neue Reaktionsharzmischungen erhalten werden. Durch Erhitzen der Epoxysilane in einem angelegten Vakuum kann die Lagerstabilität der Reaktionsharzmischung mit dem neuen Epoxysiloxan weiter gesteigert werden.

Durch die Wahl der organischen, ggf. di- oder mehrfunktionel- len, Verbindung kann die Struktur und das chemisch¬ physikalische Verhalten der erhaltenen Epoxidharze in weiten Grenzen eingestellt werden. Ebenso läßt sich das Phasensepa¬ rationsverhalten bei der Härtung durch die organische Verbin¬ dung bei unverändertem Siloxangehalt oder unveränderter Si- loxankomponente gezielt einstellen. Damit lassen sich die

Morphologie, der E-Modul, der thermische Ausdehnungskoeffizi¬ ent α und das mechanische Relaxationsverhalten der am Ende

der Herstellungskette erhaltenen Formstoffe oder -körper be¬ einflussen.

Die Morphologie bestimmt das mechanische Verhalten eines Formstoffes und ist der bestimmende Faktor für die Low-

Stress-Eigenschaften eines Werkstoffs. Unter Morphologie wird hier die bei der Härtung gebildete MikroStruktur aus einer Epoxidharzmatrix und eingelagerten, chemisch fixierten, εi- loxanreichen Domänen verstanden. Neben fein verteilten Silox- andomänen können sich die Siloxane als zweite Phase abschei¬ den, womit mehrphasige, trübe Formstoffe vorliegen.

Als "Epoxysiloxan-Kondensat" oder „Epoxysiloxane" werden die bislang bekannten, insbesondere in der P 43 28 465.5, die der US-PS 5492,981 entspricht, offenbarten Epoxysiloxane des Standes der Technik bezeichnet, wobei bei der Kondensations- reaktion ein Alkylalkohol frei wird. Auf den Offenbarungsge¬ halt des o. g. Patents US-PS 5492,981 wird hiermit bezug ge- nommen und er wird zum Gegenstand der vorliegenden Beschrei¬ bung gemacht .

Ais "Umesterungsprodukt" oder "modifiziertes Epoxysiloxan- Kondensat" wird das Produkt, erhältlich durch die beiden Ver- fahrensschritte, nämlich erstens Kondensation der Epoxyal- koxysilane (=Alkoxyverbindung) mit dem Silanol und darauffol¬ gende Kondensation der nocn verbleibenden Alkoxyf nktion am Epoxysiloxan-Kondensat mit der frei wählbaren organischen, ggf. di- oder mehrfunktionellen, Verbindung bezeichnet.

Als organische Verbindung mit der die Kondensation im zweiten Verfahrensschritt b) durchgeführt wird, werden „kondensierbare" und/oder „di oder mehrfunktionelle" Verbin¬ dung eingesetzt. „Kondensierbar" heißt dabei, daß die Verbin- düng eine Hydroxy- oder Halogengruppe zur Kondensation oder

Umesterung mit Alkoxygruppen besitzt .

„Di- oder mehrfunktionell" heißt hier, daß zusätzlich zu die¬ ser/diesen Hydroxy- oder Halogenfunktionen, mit denen das mo¬ difizierte Epoxysiloxankondensat gebildet wird, die organi¬ schen Verbindungen noch weitere reaktive Gruppen, wie bei¬ spielsweise Hydroxy-, Epoxy- , Ester-, Lacton- , Lactam- , Halo¬ gen- und/oder Pseudohalogenfunktionen und/oder ungesättigte C-C-Bindungen sowie Spiro- und/oder Bicycloorthoester- und/oder Spirocarbonatgruppen zur weiteren Funktionalisierung des entstehenden Kondensationsproduktes haben.

Als „Kondensation" wird hier jede Reaktion bezeichnet, bei der aus einer Alkoxygruppe der, dem „Alkoxy" zugrunde liegen¬ de, Alkohol oder ein anderes niedermolekulares Spaltprodukt, wie beispielsweise R-X (mit X = Halogen und R = Alkylrest der Alkoxygruppe) freigesetzt werden kann.

In einer gängigen Epoxidharzformulierung -bestehend aus Epoxidharz, Härter, Beschleuniger, diversen Zuschlagstoffen und einem Epoxysiloxan-Kondensat- wird das hier beschriebene modifizierte Siloxankondensat über zusätzlich eingeführte Funktionalitäten chemisch in das Epoxidharznetzwerk einge¬ baut . Damit wird das Siloxan noch fester in die Duromermatrix fixiert und das Hydrolyseverhalten, die Wasseraufnahme, das thermische Verhalten und das Ausdunstungsverhalten der For - Stoffe verbessert. Über die zusätzlich eingefügten organi¬ schen Zwischenglieder kann das mechanische Verhalten (E- Modul, Glasübergangstemperatur) hinsichtlich der Low-Stress- Problematik günstig den technischen Erfordernissen angepaßt werden.

Die erhaltenen Epoxysiloxanformstoffe verfügen über erhöhte Verbundfestigkeit auf Trägersubstanzen wie beispielsweise V2A-Stahl.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungs- beispiele noch näher erläutert.

Für die Alkoxy-Silanol-Kondensation wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit Modellreaktionen mit A-187 (3- Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, Hüls) und Diphenylsilandiol

(ABCR GmbHSCo) im Molverhältnis von 1:1 bezogen auf die Al- koxy- und Silanolgruppen durchgeführt. Als Diolverbindungen wurden 1,4-Butandiol (Merck) , 1, 6-Hexandiol (Merck), 1,4- Bis (dimenthanol) -cyclohexan (Merck) , TCD-Alkohol DM

(Octahydro-4 , 7-methano-lH-inden-l (2) ,5(6) -dimethanol, Hoechst) und Bis (4-hydroxyphenyl) sulfon (Merck) wie erhalten eingesetzt .

Die Weiterverarbeitung der Kondensate zu einem 1:1 Gießharz erfolgte mit cycloaliphatischem CY17 (3 , 4-Epoxy-cyclo- hexylmethyl-3 ' , 4 ' -epoxy-cyclo-hexancarboxylat, Ciba-Geigy) .

.qilankonriensation und Kondensation mit schwerer, flüchtigen niol privaten :

23.6 g (0,1 ol) A-187 und 0,1 g IPT (Tetra-ortho- isopropyltitanat, Hüls) wurden innerhalb von 10 min portions¬ weise mit 21,6 g (0,1 mol) Diphenylsilandiol bei 120 °C ver¬ setzt. Unter MeOH-Entwicklung bildete sich eine Reaktionslö¬ sung, in die nach 1 h das Diol (vgl. Tabelle 1) gegeben und weitere 2 h bei 120 °C gehalten wurde. Die flüchtigen Anteile wurden bei ca. 50 bis 60 °C und 0,5 Torr innerhalb von 30 min entfernt. Im Falle von 1, 4-Butandiol wurden 47,2 g (Theorie:

44.7 g) eines hellgelben mittelviskosen Öls erhalten. Das transparente Kondensat löst sich gut in Aceton, Methylenchlo¬ rid und Toluol . Cyclische Pn D3/ pl D4-Homoprodukte, die durch Ringbildung aus Diphensylsilandiol gebildet werden, konnten in den DC-Experimenten in keinem der Kondensate nachgewiesen werden.

Tabelle 1 Eingesetzte Diole, Ausbeute und Konsistenz der Kondensate

1) Als Kondensationskatalysator wurde 0,1 g Dibutylzinndilau- rat eingesetzt.

Weiterverarbeitung mit CY179:

Die Siloxankondensate wurden bei 120 °C zu- einem homogenen l:l-Gießharz verarbeitet. Dazu wurden die Harze 10 min bei 0,5 Torr entgast und 30 min bei 120 °C getempert (Tabelle 2) .

Tabelle 2 Ausgewählte Kennwerte der 1:1-Gießharze mit CY179.

1 ) EEW=Epoxidwert [mol/lOOg]

Formsto h^ steT lunσ :

30 , 0 g l : l-Gießharz wurden bei ca . 50 °C mit 0 , 95 Reaktion¬ säquivalenten aufgeschmolzenem HT907

/ 4 09

(Hexahydrophthalsäureanhydrid, Ciba Geigy) und 0,3 g 2,4- EMI (2-Ethyl-4-methylimidazol, BASF) 30 min bei 0,5 Torr ent¬ gast und thermisch vernetzt: 1 h 80 °C, 1 h 120 °C und 2 h 160 °C.

Das erfindungsgemäße Synthesekonzept Kondensation mit nach¬ folgender Umesterung bietet ein breites Entwicklungspotenti¬ al. In Abmischung mit kommerziellen Epoxidgießharzen können die physiko-chemischen Eigenschaften, die Morphologie und das Streßverhalten der erhaltenen Formstoffe in weiten Grenzen variiert werden.