Brevet FR2483423A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne des alcoxysilylbenzotriazoles et un procédé pour les préparer. Antérieurement à la présente invention, on a tenté de revêtir des pièces de polycarbonate avec de l'acide polysilicique pour les rendre résistant aux rayures de surface. Dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n 4 188 451, on utilisait une couche de fond comprenant un produit de réaction durci par les U.V. d'un monomère d'ester acrylique polyfonctionnel et d'un composé d'organosilicium pour améliorer l'adhérence de l'acide polysilicique. On combinait généralement l'acide polysilicique avec des copolymères, comme des copolymères d'haloéthylène-hydroxyvinyle, pour améliorer l'adhérence de l'acide polysilicique au substrat de polycarbonate, comme l'indiquent les brevets des Etats Unis d'Amérique n 4 051 161 et 4 122 233. La présente invention repose sur la découverte, que l'on peut ajouter directement certains alcoxysilanes, parmi les- quels on peut citer des alcoxysilylbenzotriazoles, tels qu'on les définira ci-après à l'acide polysilicique pour produire des compositions de revêtement superficiel de silicone adhérentes, de valeur. On a découvert que l'on pouvait appliquer directement les compositions de revêtement superficiel de silicone contenant les alcoxysilylbenzotriazoles indiqués précédemment en quantité en poids efficace, sur des substrats de polycarbonate non revêtus d'une couche de fond pour produire. des pièces de polycarbonate présentant une résistance supérieure à la dégradation provoquée par les U.V. La présente invention fournit des silylbenzotriazoles répondant à la formule: (R)b ) (RO)4-a-bsi(z)a dans laquelle Z représente: H H 2 1 2 HO C(R)2-C-C(R) 2- 1 t N O R H-C XC / N /R3N R. R5 R R représente un radical alkyle en Cl-C8, R représente un radical alkyle en Cl-C8 ou un radical aryle en C6-C12, R est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène et R, R3 est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène, les radicaux alkyles en C1-C8, les radicaux alcoxy en Cl- C8, les groupes carbalcoxy, hydroxy, amino et halogène et Q-(CH2)3-Si(OR) 3, formule dans laquelle Q est choisi dans le groupe constitué par -O-, NR2-, et -C-O-, R4 à R6 sont choisis dans le O groupe constitué par l'hydrogène et des groupes alkyles en C1-C8 et des groupes halogène identiques ou différents, a représente un nombre entier compris entre 1 et 3 inclus, b représente un nombre entier compris entre O et 2 inclus, et la somme de a et de b est comprise entre 1 et 3 inclus. On peut citer parmi les radicaux que peut représenter R dans la formule (1), par exemple des groupes méthyle, éthyle, propyle, butyle, etc. On peut citer parmi les radicaux que peut représenter R1, les radicaux R, les groupes phényle, tolyle, xylyle et leurs dérivés halogénés; les radicaux R2 sont choisis dans le groupe constitué par l'hydrogène et les radicaux R. On peut citer parmi les radicaux que peut repré- senter R3, par exemple, les groupes méthyle, éthyle, propyle, méthoxy, butoxy, etc., acétate, propionate, butyrate, etc., chloro, bromo, etc. On peut citer parmi les radicaux que peuvent représenter R4 à R6, par exemple, l'hydrogène, les groupes méthyle, éthyle, tertiobutyle, isooctyle, etc., méthoxy, éthoxy, chloro, bromo, etc. On peut citer, par exemple, parmi certains des alcoxysilyl- benzotriazoles qui répondent à la formule (I) C / N HO (CH2) 3Si (OC2H5) 3 NO- HO - C1i N Q N \N OH N HO (CH2) 3Si-(0C2H5)3 N HHOOCHN N HO (CH2) 3Si (OC H) x Q N 2Q 5 N HN2 N CH- C-CH 2 3, SCH3 CH3 N H (CH 2) 3si (0C25) 3 / - CH3O N N - CH3-C--CH3 ( 3> 0- On peut préparer les alcoxysilanes de formule.(1), en faisant tout d'abord réagir un hydroxyphényl-benzotriazole et un halogénure d'allyle, dans la formule duquel X représente un radical halogène, à une température comprise entre environ et environ 80 C, en présence d'une base, puis en chauffant le produit d'addition résultant "A" à une température de 180 C à 250 C pour produire un allylbenzotriazole, produit d'addition "B", que l'on agite ensuite avec un trialcoxysilane en présence d'un catalyseur de platine entre la température ambiante et environ 80 C pour former l'aldoxysilane de formule (1) N3 Mi CC, cOn Ne tu( x, a nq",-t(,o) TS '(H) + g (1) 9-[nuixo;4: t X v;Ds v-H N O HOH DX+9 O H OH Un Z( UI) O= O-N z( E) D= 'd 0 H H On a trouvé que l'on pouvait utiliser, comme solvant pour la préparation du produit d'addition "A", par exemple l'acétone, la diéthylcétone, la butanone-2'. etc. En plus du carbonate de potassium, on peut citer par exemple, parmi les autres bases que l'on peut utiliser, le méthylate de sodium, etc. On peut citer parmi les catalyseurs de platine que l'on peut utiliser, l'acide chloroplatinique, la composition décrite dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n 3 715 334, etc. On utilisera une quantité efficace de catalyseur de platine comprise entre 1 et 100 parties de platine par million de parties du mélange. On peut toutefois utiliser des quantités de platine supérieures ou inférieures, dans des cas particuliers. Pour que l'homme de l'art soit plus à même de mettre l'invention en pratique, on donne les exemples suivants dans -un but illustratif, mais ils ne sont pas supposés limiter l'invention. Toutes les parties sont exprimées en poids. Exemple 1 On a chauffé au reflux un mélange de 22,5 parties d'hydroxy-2 méthyl-5 phénylbenzotriazole, 13,2 parties de bromure d'allyle, 14 parties de bicarbonate de potassium et parties d'acétone pendant 12 heu2es. On-a laissé refroidir le mélange et on a éliminé les sels inorganiques par filtra- tion. On a lavé la solution organique résultante avec de l'hydroxyde de sodium en solution aqueuse à 5% et on a procédé à une extraction avec du chlorure de méthylène. On a neutralisé la solution basique. On a condensé la couche organique résul- tante pour obtenir 16,2 parties d'une huile jaune clair (soit un rendement de 61%). D'après le procédé de préparation et l'analyse RMN, le produit était l'allyloxy-2 méthyl-5 phényl- benzotriazole. On a chauffé le benzotriazole ci-dessus à 200 C sous atmosphère d'azote pendant 1 heure 1/2. Un cristal jaune clair s'est formé lors du refroidissement. La recristallisation à partir d'une solution de méthanol/chloroforme a permis d'obtenir un matériau présentant un point de fusion de 97-99 C. D'après le procédé de préparation et le spectre RMN, le matériau que l'on a obtenu avec un rendement de 72% était l'allyl-3 hydroxy-2 méthyl-5 phénylbenzotriazole. 2483'423 On a ajouté 0,01 partie dé platine sous la fOrme d'une solution de catalyseur à 5 % comme dans le brevet des Etats *Unis d'Amérique n 3 715 334, à un mélange de 5,54 parties de l'allyl-3 hydroxy-2 benzotriazole précédent et de 3,3 parties de triéthoxysilane dans 50 parties de toluène. On a agité le mélange résultant pendant 1 heure à 60 C. L'évaporation du solvant du mélange a produit une huile jaune. On a filtré l'huile à travers une colbnne à garnissage de Florisal avec 700 cc d'hexene/éther 3:1. On a obtenu 8,6 parties d'une huile jaune clair transparente. D'après le procédé de prépara- tion, l'analyse élémentaire C,H,N et le spectre RMN, l'huile jaune clair était l'hydroxy-2 (y-triéthoxysilane7propyl)-3 méthyl-5 phénylbenzotriazole. Exemple 2. On ajoute 22,1 parties en poids de sol de silice Ludox LS (DUpont, une dispersion aqueuse de silice colloïdale présen- tant une taille moyenne de particules de 12 millimicrons et un pH de 8,2), à une solution de 0,1 partie en poids de méthyltriacétoxysilane. et de 26,8 parties en poids de méthyl- triméthoxysilane. On maintient la température-du mélange de réaction à 2025 C. On laisse l'hydrolyse se poursuivre pendant 24 heures. On incorpore 5 parties en poids d'un copolymère de polysiloxane-polyéther (SF-1066) de General Electric Company que l'on utilise comme agent de réglage de la fluidité. Le cohydrolysat résultant présente une teneur-en substances- solides de 45 %. On ajoute de l'isobutanol pour amener la teneur en substances solides à 20 %. La composition présente un pH d'environ 7,2. On prépare une composition en mélangeant 76 parties du cohydrolysat et 1, 5 partie d'hydroxy-2 (y-triéthoxysiiane propyl)-3-méthyl-5 phénylbenzotriazole. On dépose le mélange résultant par coulée sur un panneau de polycarbonate Lexan transparent de 15,24 x 20,32 cm que l'on arevêtu d'une couche de fond d'une émulsion acrylique thermodurcissable. On laisse sécher à l'air le panneau traité pendant 30 minutes puis on le fait durcir pendant 1 heure à i-120 C. Après 500 cycles dans- un appareil d'abrasion Taber (charges de 500 grammes, meules CS-1OF) conformément à ANIS Z 26.1-1977 paragraphe 5-17, ôn trouve une variation du pourcentage de trouble d'environ 3,9. On trouve qu'une éprouvette similaire satisfait à l'essai d'adhérence par quadrillage de l'éprouvette (DIN-35-151) après une immersion de sept jours dans de l'eau à 65 C. Bien que les exemples ci-dessus ne concernent que quelques unes des très nombreuses variantes dans l'esprit de la présente invention, il faut comprendre que la présente inven- tion recouvre une diversité beaucoup plus large d'alcoxysilyl- benzotriazoles répondant à la formule (I) et de substrats thermoplastiques organiques, par exemple de polycarbonates, de polyesters, de poly(oxyphénylènes), de polyesterimides, etc. En plus des compositions décrites dans l'exemple 2 ci-dessus, on peut également utiliser en combinaison avec-d'environ 0,8 à environ 4 parties des alcoxysilylbenzotriazoles de la présente invention, 100 parties de dispersion de silice colloidale dans une solution dans un alcool aliphatique et de l'eau du produit de condensation partielle d'un silanol répondant à la formule R7Si(OH)3, dans laquelle R7 est choisi dans le groupe constitué par les radicaux alkyles en Ci-C8 et les radicaux afyles en C6-C13, au moins 70 % en poids du silanol étant constitué par CH3Si(OH 3, la dispersion contenant de 10 à 50% en poids de substances solides, constituées essentiellement par de 10 à 70% en poids de silice colloïdale et par de 30 à 90% en poids du produit de condensation partielle et la dispersion présentant un pH compris entre 6,8 et 7,8 ou entre 3,8 et 5,7. REVENDICATIONS 1. Silylbenzotriazoles caractérisés en ce qu'ils répondent à la formule: (R1)b b (RO)4_abSi(z)a dans laquelle Z représente H H 2 2 1 HO C(R2)2--C-C(R)2- H-C- C.eN O R6 R C t 3 N R4 5 R3' R R R représente un radical alkyle en C -C8, R représente un radical alkyle en C1-C8 ou un radical aryle en C6-C12, R2 est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène et R, R3est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène, les radicaux alkyles en C1-C8, les radicaux alcoxy en C1-C8, les groupes carbalcoxy, hydroxy, amino et halogène, R4 à R6 sont choisis dans le groupe constitué par l'hydrogène et des groupes alkyles en C1-C8 et alcoxy en C1-C8et des groupes halogène identiques ou différents, a représente un nombre entier compris entre 1 et 3 inclus, b représente un nombre entier compris entre O et 2 inclus, et la somme de a et de b est comprise entre 1 et 3 inclus. 2. Le composé: hydroxy-2 (y-triéthoxysilanepropyl)-3- méthyl-5 phényl-benzotriazole 3. Pièce caractérisée en ce qu'elle comprend: (A) un substrat revêtu d'une couche de fond d'une matière acrylique thermodurcie, (B) un revêtement protecteur dur, sur cette couche de fond, comprenant une composition de revêtement aqueuse qui comprend, avant son durcissement: (a) une dispersion d'une silice colloidale dans une solution du produit de condensation partielle d'un silanol répon- dant à la formule: R Si(OH)3 dans laquelle R7 est choisi dans le groupe constitué par les radicaux alkyles en Cl-C et les radicaux aryles en C6C13, au moins 70 % en poids de silanol étant constitué par J CH3Si(OH)3 dans un mélange d'un alcool aliphatique et d'eau, la dispersion contenant de 10 à 50% en-poids de substances solides, constituées essentiellement par de 10 à 70 % en poids de silice colloidale et par de 30 à 90% en poids du produit de condensation partielle, et (b) une quantité efficace d'un agent absorbant la lumière o0 ultraviolette comprenant un composé répondant à la formt (R1)b - I (RO) 4-a-b Si (Z) a- dans laquelle Z représente H 2 H 1 HH (R) H-C H-C<>AC / R3 RN R R3 R R5 Ile C (R2) 2- R représente un radical alkyle en C1-C8, R représente un 1 8 j'R e r é2te u radical alkyle en C1-C8 ou un radical aryle en C6-C12, R est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène et R R3 est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène, les radicaux alkyles en C1-C8, les radicaux alcoxy en C1-C8, les groupes carbalcoxy, hydroxy, amino et halogène, R4 à R6 sont choisis dans le groupe constitué par l'hydrogène et des groupes alkyles en C1i-C8 et alcoxy en C1-C8 et des groupes halogène identiques ou différents, a représente un nombre compris entre 1 et 3 inclus, b représente un nombre entier compris entre O et 2 inclus, et la somme de a et de b est comprise entre 1 et 3 inclus. 4. Pièce selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'agent absorbant la lumière ultraviolette est l'hydroxy-2 (y-triéthoxysilane propyl)-3 méthyl-5 phénylbenzotriazole). RD 12235 5. Procédé de préparation d'un alcoxysilylbenzotria- zole, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: (1) la mise en réaction d'un hydroxyphényl- benzotriazole et d'un halogénure allylique en présence d'une base; (2) le chauffage du produit d'addition résultant à une température de 180 C à 250 C; et (3) l'hydrosilation du produit d'addition résultant de (2) avec alcoxysilane. - =: > r