DE102010040762A1 - Inorganic-organic polymer hybrid network, useful for preparing shape memory polymer, comprises hydroxyl group-containing thermoplastically processable polymer, nanoscale metal compounds, and reactive compounds - Google Patents

Inorganic-organic polymer hybrid network, useful for preparing shape memory polymer, comprises hydroxyl group-containing thermoplastically processable polymer, nanoscale metal compounds, and reactive compounds Download PDF

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Abstract

Inorganic-organic polymer hybrid network comprises: (a) at least one hydroxyl group-containing thermoplastically processable polymer having at least two hydroxyl groups per molecule; (b) nanoscale metal compounds having a particle size of 1-300 nm, which exhibit at least two free hydroxyl groups on the particle surface; and (c) reactive compounds including di- and/or polyisocyanates or di- and/or polyepoxides, where the hydroxyl group-containing metal compounds are incorporated into the organic network via chemical bonds. An independent claim is also included for preparing inorganic-organic polymer hybrid networks, comprising reacting a hydroxyl group-containing polymer (a), a nanoscale metal compound (b) and a compound (c) including a di- and/or polyisocyanate or a di- and/or polyepoxide at temperatures of 40-300[deg] C and under intensively mixed reaction conditions optionally in the presence of catalysts and/or other additives, such that cross-linking reaction occurs by reacting the isocyanate or epoxy groups with the inorganic and organic hydroxyl group.

Description

Die Erfindung betrifft neue anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke und Verfahren zu ihrer Herstellung und insbesondere Hybridnetzwerke auf der Basis von nanoskaligen hydroxylhaltigen Metallverbindungen und monomeren und/oder oligomeren hydroxylreaktiven Verbindungen, die in eine mit reaktiven Gruppen ausgestattete hydroxylgruppenhaltige Polymermatrix eingebettet sind.The invention relates to new inorganic-organic polymeric hybrid networks and processes for their preparation and in particular hybrid networks based on nanoscale hydroxyl-containing metal compounds and monomeric and / or oligomeric hydroxyl-reactive compounds embedded in a hydroxyl-containing polymer matrix equipped with reactive groups.

Hybridnetzwerke werden in einer Reihe von Veröffentlichungen und Patenten beschrieben. Gegenwärtig sind zwei Strategien zum Einbau von nanoskaligen Partikeln in Polymernetzwerke bekannt:

  • – die Zugabe von nanoskaligen Teilchen zu Polymeren, die das Kontinuum darstellen oder
  • – die Umsetzung der nanoskaligen Partikel mit reaktiven Verbindungen, so dass die nanoskaligen Partikel auf ihrer Oberfläche reaktive Gruppen aufweisen und diese oberflächenmodifizierten Teilchen in Polymere eingebaut werden.
Hybrid networks are described in a number of publications and patents. At present, two strategies for incorporation of nanoscale particles into polymer networks are known:
  • The addition of nanoscale particles to polymers which constitute the continuum or
  • - The implementation of the nanoscale particles with reactive compounds, so that the nanoscale particles have on their surface reactive groups and these surface-modified particles are incorporated into polymers.

Die Herstellung von Kompositwerkstoffen aus einem Polymeren, und das können thermoplastische oder vernetzte Polymere sein, folgt damit im wesentlichen den herkömmlichen Prozesstechnologien. Solche Materialien mit einem hohen Füllgrad werden z. B. von K. Shikinaka et al. in Langmuir 26 (15), 12493–5 (2010) beschrieben. In dieser Arbeit werden flexible, transparente Nanokompositfilme mit bis zu 57% anorganischer Komponente, die aus Lösung gegossen werden, dargestellt.The production of composite materials from a polymer, which may be thermoplastic or crosslinked polymers, thus follows substantially the conventional process technologies. Such materials with a high degree of filling are z. B. from K. Shikinaka et al. in Langmuir 26 (15), 12493-5 (2010) described. In this work, flexible, transparent nanocomposite films with up to 57% inorganic components cast from solution are presented.

Werden vernetzte Polymere als kontinuierliche Phase verwendet, sind andere Technologien erforderlich. So werden harte und flexible Beschichtungen unter Verwendung nanoskaliger Partikel sowie hypervernetzten Polyestern mit gegenüber dem Ausgangspolymeren um 9 bis 16 K erhöhter Glasüberganstemperatur sowie erhöhtem Speichermodul von L. Fogelström et al. in ACS Applied Materials & Interfaces 2(6), 1679–94 (2010) beschrieben. Ebenso wie im oben dargestellten Fall handelt es sich auch hier um Kompositwerkstoffe aus einer kontinuierlichen polymeren Phase und darin eingebetteten nanoskaligen Partikeln.When cross-linked polymers are used as the continuous phase, other technologies are required. Thus, hard and flexible coatings are produced using nanoscale particles and hypercrosslinked polyesters with glass transition temperature increased by 9 to 16 K compared to the starting polymer, as well as an increased storage modulus of L. Fogelström et al. in ACS Applied Materials & Interfaces 2 (6), 1679-94 (2010) described. As in the case described above, these are also composite materials composed of a continuous polymer phase and nanoscale particles embedded therein.

Die Umsetzung von anorganischen, hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen mit hydroxylreaktiven Verbindungen wird z. B. von Chen et al. beschrieben. Nach der Lehre der US-B2 7,662,983 werden modifizierte anorganische, ggf. nanoskalige Partikel durch Oberflächenmodifizierung hergestellt, indem auf der Oberfläche der anorganischen Teilchen vorhandene Hydroxylgruppen mit Isocyanaten, die im Molekül eine ungesättigte Gruppe aufweisen, umgesetzt werden, so dass die Modifikation über Urethangruppen erfolgt. Die auf diese Weise modifizierten anorganisch-organischen Hybride können z. B. in ungesättigten Polyesterharzen oder Acrylaten einpolymerisiert werden, wenn z. B. Acrylatgruppen auf der Oberfläche aufgepfropft werden. Die Modifizierung der Oberfläche der nanoskaligen Partikel erfolgt vor allem, um eine Agglomerierung der Partikel während der Verarbeitung auf Grund deren hoher Polarität und der niedrigeren der Polymere zu verhindern, da die Verträglichkeit an den Grenzflächen schlecht ist und das Polymer in aller Regel mit dem nanoskaligen Metallhydroxid nicht reagieren kann. Ein solcher Prozess und ein solches Material wird z. B. in der WO 1995/27752 A1 als zelliges Polyesterurethan mit verstärkenden Teilchen darin beschrieben, wodurch ein komplexes Netzwerk gebildet wird, das mit anderen polymeren Netzwerken in Wechselwirkung treten kann und schließlich Schaumstoffe für das Bauwesen ergibt.The reaction of inorganic, hydroxyl-containing compounds with hydroxyl-reactive compounds is z. B. from Chen et al. described. After the apprenticeship of US-B2 7,662,983 modified inorganic, possibly nanoscale particles are prepared by surface modification by reacting hydroxyl groups present on the surface of the inorganic particles with isocyanates which have an unsaturated group in the molecule, so that the modification takes place via urethane groups. The thus modified inorganic-organic hybrids can, for. B. are polymerized in unsaturated polyester resins or acrylates, if z. B. acrylate groups are grafted onto the surface. The modification of the surface of the nanoscale particles is mainly to prevent agglomeration of the particles during processing due to their high polarity and the lower of the polymers, since the compatibility is poor at the interfaces and the polymer usually with the nanoscale metal hydroxide can not react. Such a process and such a material is z. B. in the WO 1995/27752 A1 as cellular polyester urethane with reinforcing particles therein, forming a complex network that can interact with other polymeric networks and ultimately yield building foams.

Von Wei et al. werden elektroaktive, anorganische Hybridmaterialien mit homogener Verteilung eines leitfähigen organischen Polymeren in einer anorganischen Matrix beschrieben, siehe z. B. US-A 6,066,269 . Diese Hybridmaterialien werden aus Lösungen der Komponenten und Verdampfen des Lösungsmittels hergestellt, wodurch monolithische leitende Materialien mit verbesserten Adhäsionseigenschaften erhalten werden.From Wei et al. describes electroactive, inorganic hybrid materials with homogeneous distribution of a conductive organic polymer in an inorganic matrix, see, for. B. US-A 6,066,269 , These hybrid materials are prepared from solutions of the components and evaporation of the solvent, thereby obtaining monolithic conductive materials having improved adhesion properties.

Ein weiterer Ansatz zur Herstellung von Hybrid-Polymeren wird in der DE-A1 199 49 971 beschrieben. Nach dieser Lehre werden Hybriddispersionen aus Polyurethanen und anderen Polymeren, z. B. thermoplastischen olefinischen Polymeren, hergestellt, jedoch nicht unter Verwendung von anorganischen Teilchen.Another approach to the production of hybrid polymers is in the DE-A1 199 49 971 described. According to this teaching, hybrid dispersions of polyurethanes and other polymers, eg. Thermoplastic olefinic polymers, but not using inorganic particles.

Weiterhin sind mikroporöse Hybridgele nach WO 2006/135882 A1 aus Durchdringungsnetzwerken (interpenetrating polymer networks, IPN) von organischem Netzwerk und anorganischem Netzwerk bekannt. Bei diesen IPN durchdringen sich zwar die Netzwerke, sie sind aber chemisch miteinander nicht verbunden. In der US-A 6,120,905 werden Hybridnetzwerke beschrieben, die aus Polyurethanen durch Vernetzung von wenigstens einem Cyclocarbonatoligomeren und einem Aminoligomeren und ggf. mit 4 bis 12% freien Epoxydgruppen hergestellt werden.Furthermore, microporous hybrid gels are after WO 2006/135882 A1 from interpenetrating polymer networks (IPN) of organic network and inorganic network. Although these networks penetrate the networks, they are not chemically linked to each other. In the US-A 6,120,905 describes hybrid networks prepared from polyurethanes by crosslinking at least one Cyclocarbonatoligomeren and an amino oligomer and optionally with 4 to 12% of free epoxy groups.

Nach WO 2009/005190 A1 werden modifizierte Tone mit einem hyperverzweigten organischen Modifikator umgesetzt, der wiederum aus einem Polyaminalkohol und einer damit reagierenden Verbindung hergestellt und mit dem Ton umgesetzt wird. Auf diesem Wege werden modifizierte Tone erhalten, die zur Verstärkung von Polymeren eingesetzt werden. Ein ähnlicher Prozess zur Modifizierung von Fasern wird in WO 2010/081821 A1 beschrieben. Fasern werden mit einer Suspension von anorganischen nanoskaligen Teilchen behandelt, wobei sich eine kontinuierliche Nanokompositmatrix um die Faser bildet.To WO 2009/005190 A1 modified clays are reacted with a hyperbranched organic modifier, which in turn consists of a polyamine alcohol and a compound which reacts therewith produced and reacted with the clay. In this way modified clays are obtained, which are used to reinforce polymers. A similar process for modifying fibers is discussed in WO 2010/081821 A1 described. Fibers are treated with a suspension of inorganic nanoscale particles, forming a continuous nanocomposite matrix around the fiber.

Der Einsatz von nanoskaligen Metalloxiden bzw. -hydroxiden ist jedoch mit einer Vielzahl von Problemen behaftet, z. B. aufgrund der Kompatibilität, die eine Oberflächenmodifizierung erforderlich macht, hoher Viskosität der Ausgangsstoffe, wodurch Dispersions- oder Lösungsmittel erforderlich werden, die Neigung nanoskaliger Metalloxide zur Agglomeration, aber auch weitere Probleme, z. B. die drastische Erhöhung der Sprödigkeit oder die starke Erhöhung der Viskosität von Oligomeren, Schmelzen oder zugesetzten Komponenten.However, the use of nanoscale metal oxides or hydroxides is associated with a variety of problems, eg. B. due to the compatibility, which requires a surface modification, high viscosity of the starting materials, which dispersion or solvent are required, the tendency of nanoscale metal oxides for agglomeration, but also other problems, eg. As the drastic increase in brittleness or the large increase in the viscosity of oligomers, melts or added components.

Deshalb ist ein Verfahren wünschenswert, bei dem Hybridnetzwerke erhalten werden können, das einerseits einfach durchzuführen ist und andererseits die vorteilhaften Eigenschaften der Hybridnetzwerke bzw. besonderer vorteilhafter Eigenschaften einzustellen erlaubt. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung neuer Hybridnetzwerke sowie damit hergestellte Hybridnetzwerke zur Verfügung zu stellen.Therefore, a method is desirable in which hybrid networks can be obtained, which on the one hand is easy to perform and on the other hand allows to set the advantageous properties of the hybrid networks or particular advantageous properties. The object of the invention is therefore to provide a method for producing new hybrid networks as well as hybrid networks produced therewith.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass nanoskalige hydroxylgruppenhaltige Metallverbindungen mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm in einem thermoplastisch verarbeitbaren hydroxylgruppenhlatigen Polymeren mit Verbindungen mit hydroxylfunktionellen Gruppen umgesetzt und so die hydroxylgruppenhaltigen Metallhydroxide in das organische Netzwerk eingebaut werden.According to the invention, the object is achieved by reacting nanoscale hydroxyl-containing metal compounds having a particle size of 1 to 300 nm in a thermoplastically processable hydroxylgruppenhlatigen polymers with compounds having hydroxyl-functional groups and so the hydroxyl-containing metal hydroxides are incorporated into the organic network.

Es wurde überraschend gefunden, dass in thermoplastischen Polymeren hydroxylgruppenhaltige Metallhydroxide mit reaktiven Verbindungen, ausgewählt aus Di- und/oder Polyisocyanaten oder Di- und/oder Polyepoxiden unter den Bedingungen der Verarbeitung zu Hybridnetzwerken umgesetzt werden können.It has surprisingly been found that hydroxyl-containing metal hydroxides with reactive compounds selected from di- and / or polyisocyanates or di- and / or polyepoxides can be converted into hybrid networks under the conditions of the processing in thermoplastic polymers.

Insbesondere betrifft die Erfindung anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke, die durch Umsetzung von hydroxylgruppenhaltigen Metalloxiden und hydroxylgruppenhaltigen Polymeren mit Di- und/oder Polyisocyanaten oder Di- und/oder Polyepoxiden ggf. in Gegenwart von Katalysatoren und weiteren Zusatzstoffen unter den Bedingungen der thermischen Verarbeitung umgesetzt werden.In particular, the invention relates to inorganic-organic polymeric hybrid networks, which are reacted by reaction of hydroxyl-containing metal oxides and hydroxyl-containing polymers with di- and / or polyisocyanates or di- and / or polyepoxides optionally in the presence of catalysts and other additives under the conditions of thermal processing ,

Gegenstand der Erfindung sind demzufolge anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke enthaltend

  • a) mindestens ein hydroxylgruppenhaltiges thermoplastisch verarbeitbares Polymer mit mindestens zwei Hydroxylgruppen je Molekül,
  • b) nanoskalige Metallverbindungen mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm, die auf der Teilchenoberfläche mindestens zwei freie Hydroxylgruppen aufweisen,
  • c) reaktive Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Di- und/oder Polyisocyanate oder aus der Gruppe der Di- und/oder Polyepoxide, wobei die hydroxylgruppenhaltigen Metallverbindungen über chemische Bindungen in das organische Netzwerk eingebaut vorliegen.
The invention accordingly provides inorganic-organic polymeric hybrid networks containing
  • a) at least one hydroxyl-containing thermoplastically processable polymer having at least two hydroxyl groups per molecule,
  • b) nanoscale metal compounds with a particle size of 1 to 300 nm, which have at least two free hydroxyl groups on the particle surface,
  • c) reactive compounds selected from the group of di- and / or polyisocyanates or from the group of di- and / or polyepoxides, wherein the hydroxyl-containing metal compounds are incorporated via chemical bonds in the organic network.

Insbesondere betrifft die Erfindung anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke enthaltend

  • a) mindestens ein hydroxylgruppenhaltiges thermoplastisch verarbeitbares Polymer mit mindestens zwei Hydroxylgruppen je Molekül sowie mit einer Molmasse von mindestens 20.000, mit einem Schmelzpunkt von 0–270°C und mit einer OH-Zahl von 0,5 bis 200 mg KOH/g,
  • b) nanoskalige Metallverbindungen mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm, die auf der Teilchenoberfläche mindestens zwei freie Hydroxylgruppen aufweisen, wobei die Metallverbindungen synthetische oder natürlich vorkommende Metalloxide, Metalloxidhydroxide oder Metallhydroxide darstellen und das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Al, Mg, Zn, In, Si und/oder Ti oder deren Gemischen,
  • c) reaktive Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Di- und/oder Polyisocyanate mit einer Viskosität von 5–13.000 mPas und mit einem Gehalt an freien isocyanatreaktiven Gruppen (berechnet als NCO, Molekulargewicht = 42) von 2 bis 26 Gew.-% oder aus der Gruppe der Di- und/oder Polyepoxide mit einem Schmelzpunkt von 20–140°C,
  • d) gegebenenfalls Katalysatoren, Hilfs- und Zusatzstoffe,
wobei die Komponenten a), b) und c) in dem Verhältnis vorliegen, dass auf jede Hydroxylgruppe 0,1 bis 2 Isocyanat- oder Epoxidgruppen der Gruppe c) entfällt, so dass die hydroxylgruppenhaltigen Metallverbindungen über chemische Bindungen in das organische Netzwerk eingebaut vorliegen und damit Teil des Netzwerkes (Hybridnetzwerk) sind.In particular, the invention relates to inorganic-organic polymeric hybrid networks
  • a) at least one hydroxyl-containing thermoplastically processable polymer having at least two hydroxyl groups per molecule and having a molecular weight of at least 20,000, with a melting point of 0-270 ° C and having an OH number of 0.5 to 200 mg KOH / g,
  • b) nanoscale metal compounds having a particle size of 1 to 300 nm, having on the particle surface at least two free hydroxyl groups, wherein the metal compounds are synthetic or naturally occurring metal oxides, metal oxide or metal hydroxides and the metal is selected from the group comprising Al, Mg, Zn , In, Si and / or Ti or mixtures thereof,
  • c) reactive compounds selected from the group of di- and / or polyisocyanates having a viscosity of 5-13,000 mPas and containing from free isocyanate-reactive groups (calculated as NCO, molecular weight = 42) from 2 to 26 wt .-% or from the group of di- and / or polyepoxides having a melting point of 20-140 ° C,
  • d) if appropriate, catalysts, auxiliaries and additives,
wherein the components a), b) and c) are present in the ratio that 0.1 to 2 isocyanate or epoxide groups of group c) is omitted for each hydroxyl group, so that the hydroxyl-containing metal compounds are incorporated into the organic network via chemical bonds and so that they are part of the network (hybrid network).

Dabei umfassen die erfindungsgemäßen Hybridnetzwerke vorzugsweise

  • – 40 bis 95% des hydroxylgruppenhaltigen Polymeren a)
  • – 0,5 bis 25% der nanoskaligen Metallverbindung b) und
  • – 1 bis 25% des Di- und/oder Polyisocyanats oder des Di- und/oder Polyepoxids der Verbindung c).
In this case, the hybrid networks according to the invention preferably comprise
  • 40 to 95% of the hydroxyl-containing polymer a)
  • 0.5 to 25% of the nanoscale metal compound b) and
  • - 1 to 25% of the di- and / or polyisocyanate or the di- and / or polyepoxide of the compound c).

Bevorzugt betrifft die Erfindung anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke, die durch Umsetzung von hydroxylgruppenhaltigen Metallhydroxiden und hydroxylgruppenhaltigen Polymeren hergestellt werden und bestehen aus

  • – 40 bis 95% eines hydroxylgruppenhaltigen Polymeren mit einer Molmasse von mindestens 20.000 und mindestens zwei Hydroxylgruppen je Molekül,
  • – 0,5 bis 25% eines nanoskaligen Metalloxids, Metalloxidhydroxids und/oder Metallhydroxids mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm mit mindestens zwei freien Hydroxylgruppen auf der Oberfläche und
  • – 1 bis 25% eines Di- und/oder Polyisocyanats, das hergestellt wurde durch Umsetzung eines Di- und/oder Polyisocyanats mit einem Unterschuss an Hydroxyl- und/oder Aminverbindungen mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Gruppen.
Preferably, the invention relates to inorganic-organic polymeric hybrid networks, which are prepared by reaction of hydroxyl-containing metal hydroxides and hydroxyl-containing polymers and consist of
  • 40 to 95% of a hydroxyl-containing polymer having a molecular weight of at least 20,000 and at least two hydroxyl groups per molecule,
  • From 0.5 to 25% of a nanoscale metal oxide, metal oxide hydroxide and / or metal hydroxide having a particle size of 1 to 300 nm with at least two free hydroxyl groups on the surface and
  • From 1 to 25% of a diisocyanate and / or polyisocyanate which has been prepared by reacting a diisocyanate and / or polyisocyanate with a deficit of hydroxyl and / or amine compounds having at least two isocyanate-reactive groups.

Weiterhin bevorzugt betrifft die Erfindung anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke, die durch Umsetzung von hydroxylgruppenhaltigen Metallhydroxiden und hydroxylgruppenhaltigen Polymeren hergestellt werden und bestehen aus

  • – 40 bis 95% eines hydroxylgruppenhaltigen Polymeren mit einer Molmasse von mindestens 20.000 und mindestens zwei Hydroxylgruppen je Molekül,
  • – 0,5 bis 25% eines nanoskaligen Metalloxids, Metalloxidhydroxids und/oder Metallhydroxids mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm mit mindestens zwei freien Hydroxylgruppen auf der Oberfläche und
  • – 1 bis 25% eines Di- und/oder Polyepoxids.
Further preferably, the invention relates to inorganic-organic polymeric hybrid networks, which are prepared by reaction of hydroxyl-containing metal hydroxides and hydroxyl-containing polymers and consist of
  • 40 to 95% of a hydroxyl-containing polymer having a molecular weight of at least 20,000 and at least two hydroxyl groups per molecule,
  • From 0.5 to 25% of a nanoscale metal oxide, metal oxide hydroxide and / or metal hydroxide having a particle size of 1 to 300 nm with at least two free hydroxyl groups on the surface and
  • - 1 to 25% of a di- and / or polyepoxide.

Geeignete Metalloxide sind Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Indiumoxid, Zink-Indium-Mischoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid mit freien Hydroxylgruppen, aber auch natürlich vorkommende Metalloxide oder Metalloxidhydroxide wie Bauxit, Böhmit, Laponit usw. Geeignete Metallhydroxide sind Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Zinkhydroxid, Indiumhydroxid, Zink-Indium-Mischhydroxid usw. sowie natürlich vorkommende Metallhydroxide. Geeignete Metalloxidhydroxide sind Aluminiumoxidhydroxid, Magnesiumoxidhydroxid, Zinkoxidhydroxid, Indiumoxidhydroxid, Zink-Indium-Mischoxidhydroxid oder natürlich vorkommende Metalloxidhydroxide. Weiterhin sind Metallsilikate mit freien Hydroxylgruppen geeignet zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hybridnetzwerke, z. B. auch natürliche Silikate wie Montmorrilinit, Vermicullit etc. Die Teilchengröße der nanoskaligen Metalloxide, Metalloxidhydroxide und/oder Metallhydroxide soll im Bereich von 1 bis 300 nm, bevorzugt 2 bis 250 nm und noch bevorzugter mit dem Teilchengrößenmaximum zwischen 2 und 100 liegen.Suitable metal oxides are aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, indium oxide, zinc-indium mixed oxide, silicon dioxide, free hydroxyl titanium dioxide, but also naturally occurring metal oxides or metal oxide hydroxides such as bauxite, boehmite, laponite etc. Suitable metal hydroxides are aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc hydroxide, indium hydroxide, Zinc indium mixed hydroxide, etc., as well as naturally occurring metal hydroxides. Suitable metal oxide hydroxides are aluminum oxide hydroxide, magnesium oxide hydroxide, zinc oxide hydroxide, indium oxide hydroxide, zinc indium mixed oxide hydroxide or naturally occurring metal oxide hydroxides. Furthermore, metal silicates with free hydroxyl groups are suitable for preparing the hybrid networks according to the invention, for. As well as natural silicates such as montmorillonite, vermicullite, etc. The particle size of the nanoscale metal oxides, metal oxide and / or metal hydroxides should be in the range of 1 to 300 nm, preferably 2 to 250 nm and more preferably with the particle size maximum between 2 and 100.

Geeignete hydroxylgruppenhaltige Basispolymere sind vorzugsweise thermoplastisch verarbeitbare Polymere mit einem Schmelzpunkt von 30–220°C. Besonders geeignete Polymere sind Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Polyacrylate mit freien Hydroxylgruppen, Polyester wie PET, PBT, PTT oder Mischester davon sowie hydroxylgruppenhaltige Polyurethane, Polyharnstoffe usw. Hinzu kommen auch biologisch erzeugte bzw. abbaubare Polymere wie Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrate (PHB), Polyhydroxyvalerate (PHV) oder deren Gemische oder Copolymere aber auch Cellulose oder deren Ester oder Ether. Besonders bevorzugt ist Polyvinylbutyral.Suitable hydroxyl-containing base polymers are preferably thermoplastically processable polymers having a melting point of 30-220 ° C. Particularly suitable polymers are polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyacrylates having free hydroxyl groups, polyesters such as PET, PBT, PTT or mixed esters thereof and hydroxyl-containing polyurethanes, polyureas, etc. In addition, there are also biologically produced or degradable polymers such as polylactic acid (PLA), polyhydroxyalkanoates (PHA ), Polyhydroxybutyrates (PHB), polyhydroxyvalerates (PHV) or their mixtures or copolymers but also cellulose or its esters or ethers. Particularly preferred is polyvinyl butyral.

Geeignete Diisocyanate sind 4,4'-Methylen-bis(phenylisocyanat) oder andere Isomere bzw. Isomerengemische, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Xylylendiisocyanat usw. Bevorzugt werden Prepolymere auf der Basis der genannten Isocyanate mit Diolen oder Polyetherdiolen bzw. Di- und/oder Polyaminen erfindungsgemäß eingesetzt. Prepolymere auf der Basis der genannten Isocyanate mit einem Unterschuss an Hydroxyl- und/oder Aminverbindungen und mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Gruppen durch Umsetzung mit Diolen oder Polyetherdiolen bzw. Di- und/oder Polyaminen in einem Verhältnis von -OH bzw. -HN:NCO = 1:1,3 bis 1:10 sind besonders bevorzugt.Suitable diisocyanates are 4,4'-methylene bis (phenyl isocyanate) or other isomers or isomer mixtures, 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, etc. Preferred Prepolymers based on said isocyanates with diols or polyether diols or di- and / or polyamines according to the invention used. Prepolymers based on said isocyanates with a deficit of hydroxyl and / or amine compounds and having at least two isocyanate-reactive groups by reaction with diols or polyether diols or di- and / or polyamines in a ratio of -OH or -HN: NCO = 1: 1.3 to 1:10 are particularly preferred.

Geeignete Diepoxyde sind z. B. Bis-2,2'-[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propan oder dessen Oligomere (3–12 Wiederholungseinheiten). Bevorzugt werden Prepolymere auf der Basis dieser Diepoxyde mit Di- und/oder Polyaminen verwendet.Suitable Diepoxyde are z. Bis-2,2 '- [4- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane or its oligomers (3-12 repeat units). Prepolymers based on these diepoxides with di- and / or polyamines are preferably used.

Als Katalysatoren können vorzugsweise Zinn-, Blei- und/oder Wismutverbindungen, insbesondere Carboxylate und/oder Thiocarboxylate verwendet werden.Tin, lead and / or bismuth compounds, in particular carboxylates and / or thiocarboxylates, may preferably be used as catalysts.

Als Hilfs- und Zusatzstoffe sind z. B. Füllstoffe, Lichtschutzmittel, Flammschutzmittel, Feuchtestabilisatoren und/oder Pigmente enthalten. As auxiliaries and additives z. As fillers, light stabilizers, flame retardants, moisture stabilizers and / or pigments.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Hybridnetzwerke erfolgt dadurch, dass die Komponenten im gewünschten Mischungsverhältnis unter den Bedingungen der thermoplastischen Verarbeitung miteinander umgesetzt werden. Vorteilhafterweise werden

  • – ein hydroxylgruppenhaltiges Polymer a)
  • – eine nanoskalige Metallverbindung b) und
  • – eine Verbindung c) ausgewählt aus einem Di- und/oder Polyisocyanat oder einem Di- und/oder Polyepoxids
bei Temperaturen zwischen 40 und 300°C, vorzugsweise bei Temperaturen bis 220°C und unter intensiv durchmischenden Reaktionsbedingungen ggf. in Gegenwart von Katalysatoren und/oder weiteren Zusatzstoffen umgesetzt, so dass eine Vernetzungsreaktion durch Umsetzung der Isocyanat- bzw. Epoxidgruppen mit den anorganischen und organischen Hydroxylgruppen eintritt.The hybrid networks according to the invention are produced by reacting the components in the desired mixing ratio under the conditions of thermoplastic processing. Advantageously
  • A hydroxyl-containing polymer a)
  • A nanoscale metal compound b) and
  • A compound c) selected from a di- and / or polyisocyanate or a di- and / or polyepoxide
reacted at temperatures between 40 and 300 ° C, preferably at temperatures up to 220 ° C and under intensely mixing reaction conditions optionally in the presence of catalysts and / or other additives, so that a crosslinking reaction by reacting the isocyanate or epoxy groups with the inorganic and organic hydroxyl groups occurs.

Als geeignete Verfahren können die Extrusion, das Kneten, das Pressen, der Spritzguss bezeichnet werden. Besonders geeignete Verfahren sind Extrusion und das Kneten in Ein- oder Doppelschneckenextrudern oder Knetern. Weiterhin sind Kombinationen dieser Verfahren geeignet, z. B. die Kombination aus Kneten zu einem Granulat oder Pulver und dessen anschließende Verpressung.Suitable methods may be extrusion, kneading, pressing, injection molding. Particularly suitable methods are extrusion and kneading in single or twin screw extruders or kneaders. Furthermore, combinations of these methods are suitable, for. As the combination of kneading into a granule or powder and its subsequent compression.

Die einzusetzenden Metalloxide weisen auf der Teilchenoberfläche freie Hydroxylgruppen auf. Diese sind in der Lage, mit Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen (Oxiranen) zu reagieren und anorganisch-organische Verbindungen zu bilden:

Figure 00070001
The metal oxides to be used have free hydroxyl groups on the particle surface. These are able to react with isocyanate groups or epoxy groups (oxiranes) and form inorganic-organic compounds:
Figure 00070001

Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß nanoskalige Aluminiumoxide z. B. Aeroxide® Alu C (CAS Number: 1344-28-1) mit dem Teilchengrößenmaximum von 13 nm, Aeroxide® Alu C 805 mit dem Teilchengrößenmaximum von 13 nm, Aeroxide® Alu 65 mit dem Teilchengrößenmaximum von 17 nm, Aeroxide® TiO2 P 25 mit dem Teilchengrößenmaximum von 21 nm, Indium-Zink-Oxide z. B. VP ITO IR5 mit dem Teilchengrößenmaximum von ca. 43 nm, VP ITO TC 8 mit dem Teilchengrößenmaximum von ca. 43 nm, der Firma Evonik, DE, Siliziumdioxide, z. B. AEROSIL EG 50 mit dem Teilchengrößenmaximum von ca. 40 nm, AEROSIL 380 mit dem Teilchengrößenmaximum von ca. 7 nm, der Firma Evonik, DE, oder ACTILOX 400 SM® mit dem Teilchengrößenmaximum von ca. 200 nm der Firma Nabaltec AG, DE, eingesetzt.Particular preference is given according to the invention nanoscale aluminas z. B. Aeroxide ® Alu C (CAS Number: 1344-28-1) with the Teilchengrößenmaximum of 13 nm, Aeroxide ® Alu C 805 with the Teilchengrößenmaximum of 13 nm, Aeroxide ® Alu 65 with the Teilchengrößenmaximum of 17 nm, Aeroxide ® TiO 2 P 25 with the particle size maximum of 21 nm, indium-zinc oxides z. B. VP ITO IR5 with the particle size maximum of about 43 nm, VP ITO TC 8 with the particle size maximum of about 43 nm, the company Evonik, DE, silicon dioxides, z. B. AEROSIL EG 50 with the particle size maximum of about 40 nm, AEROSIL 380 with the particle size maximum of about 7 nm, the company Evonik, DE, or ACTILOX 400 SM ® with the particle size maximum of about 200 nm from Nabaltec AG, DE used.

Werden Di- oder Polyisocyanate sowie hydroxylgruppenhaltige Polymere und Metalloxidhydroxide mit einer Mehrzahl von Hydroxylgruppen verwendet, so entstehen bei der Umsetzung die Hybridnetzwerke. Diese sind in das Matrixpolymere eingebettet; da das verwendete Polymer Hydroxylgruppen (in der Regel 0,1 bis 13%) aufweist, reagieren die Isocyanatgruppen sowohl mit den Hydroxylgruppen der Metalloxidhydroxide als auch des Polymeren und bilden so ein Hydrid-Durchdringungsnetzwerk, das ganz besondere Eigenschaften aufweist. Analog werden Hybridnetzwerke gebildet, wenn an Stelle der Isocyanatverbindungen Epoxydverbindungen eingesetzt werden.If di- or polyisocyanates and hydroxyl-containing polymers and metal oxide hydroxides with a plurality of hydroxyl groups are used, the hybrid networks are formed in the reaction. These are embedded in the matrix polymer; since the polymer used has hydroxyl groups (usually 0.1 to 13%), the isocyanate groups react with both the hydroxyl groups of the metal oxide hydroxides and the polymer to form a hydride permeation network which has very unique properties. Similarly, hybrid networks are formed when epoxy compounds are used in place of the isocyanate compounds.

Die erfindungsgemäßen Hybridnetzwerke weisen besondere Eigenschaften auf, z. B. einen negativen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, höhere Glasübergangstemperaturen, höhere Härte usw., die durch die verwendeten Komponenten, deren Art und Menge im Basispolymeren und die Verarbeitungsbedingungen eingestellt werden können.The hybrid networks according to the invention have special properties, for. As a negative coefficient of thermal expansion, higher glass transition temperatures, higher hardness, etc., which can be adjusted by the components used, their nature and amount in the base polymer and the processing conditions.

Die neuen anorganisch-organischen polymeren Hybridnetzwerke weisen weiterhin einen negativen Schrumpf bei Erwärmung auf, was die Voraussetzung zur Herstellung von Formgedächtnispolymeren ist. Anwendungen sind z. B. Schrumpfschläuche, Kabelmäntel, medizinische Schienen und Verbände. The new inorganic-organic polymeric hybrid networks also exhibit a negative shrinkage on heating, which is the prerequisite for the production of shape memory polymers. Applications are z. As shrink tubing, cable sheaths, medical rails and bandages.

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1example 1

Es wird zunächst ein Isocyanatprepolymer hergestellt. Dazu werden 1,6 kg Lupranol® 1000 (Polypropylenglykol Molmasse 2000) mit 410 g Desmodur® 44 M und 0,2 g Dibutylzinn-bis(2-ethylhexylthioglykolat) unter Schutzgas derart vermischt, dass die Temperatur 60°C nicht übersteigt, und drei Stunden bei einer Temperatur von 70°C gerührt. Es wird ein Prepolymer mit einem Isocyanatgehalt von 7,5% erhalten.An isocyanate prepolymer is first prepared. For this purpose, 1.6 kg Lupranol be ® 1000 (polypropylene glycol, molecular weight 2000) with 410 g Desmodur ® 44 M, and 0.2 g of dibutyltin bis (2-ethylhexyl thioglycolate) so mixed under protective gas, that the temperature does not exceed 60 ° C, and three Stirred for hours at a temperature of 70 ° C. A prepolymer with an isocyanate content of 7.5% is obtained.

In eine Knetkammer werden 183 g PVB und 2 g nanoskaliges Aluminiumhydroxid (ALU C® der Evonik Degussa AG) gegeben und drei Stunden bei 140°C homogenisiert. Zu diesem Gemisch werden 15 g des Prepolymeren zugegeben und bei einer von 140 auf 180°C ansteigenden Temperatur 20 Minuten geknetet.183 g of PVB and 2 g of nanoscale aluminum hydroxide (ALU from Evonik Degussa AG) are introduced into a kneading chamber and homogenized at 140 ° C. for three hours. To this mixture, 15 g of the prepolymer are added and kneaded at a temperature rising from 140 to 180 ° C for 20 minutes.

Beispiel 2Example 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, nur wird anschließend das aus dem Kneter erhaltene Hybridnetzwerkpolymer 15 Minuten bei 180°C 15 Minuten unter einem Druck von 9,6 MPa zu einer 4 mm Platte verpresst.The procedure of Example 1 is repeated, except that subsequently the hybrid network polymer obtained from the kneader is pressed for 15 minutes at 180 ° C for 15 minutes under a pressure of 9.6 MPa to a 4 mm plate.

Beispiel 3Example 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wird mit unterschiedlichen Mischungen wiederholt, siehe Tabelle (W = Wärmeausdehnung in %/°C). Sample PVB Prepolymer ALU C® Tg (°C) W [g] [g] [g] Beispiel 3a 183 15 2 35 +0,05 Beispiel 3b 181 15 4 Beispiel 3c 179 15 6 Beispiel 3d 177 15 8 Beispiel 3e 175 15 10 38 –0,7 Beispiel 3f 165 15 20 38 –1,07 Beispiel 3g 145 15 40 The procedure of Example 1 is repeated with different mixtures, see table (W = thermal expansion in% / ° C). sample PVB prepolymer ALU Tg (° C) W [G] [G] [G] Example 3a 183 15 2 35 +0.05 Example 3b 181 15 4 Example 3c 179 15 6 Example 3d 177 15 8th Example 3e 175 15 10 38 -0.7 Example 3f 165 15 20 38 -1.07 Example 3g 145 15 40

Die Glasübergangstemperatur des in den Versuchen verwendeten PVB liegt bei 28°C.The glass transition temperature of the PVB used in the experiments is 28 ° C.

Beispiel 4Example 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wird mit unterschiedlichen Mischungen wiederholt, siehe Tabelle. PVB Prepolymer ALU C® Beispiel 4a 170 20 10 Beispiel 4b 160 20 20 Beispiel 4c 160 30 10 The procedure of Example 1 is repeated with different mixtures, see table. PVB prepolymer ALU Example 4a 170 20 10 Example 4b 160 20 20 Example 4c 160 30 10

VergleichsbeispieleComparative Examples

Das Verfahren von Beispiel 1 wird ohne Zusatz des ALU C® wiederholt. Die Glasübergangstemperatur dieses Materials liegt bei 30°C.The procedure of Example 1 is repeated without the addition of ALU . The glass transition temperature of this material is 30 ° C.

Wird an Stelle des erfindungsgemäß genutzten ALU C® mit einem Teilchengrößenmaximum von 12 nm ein Aluminiumhydroxid mit einem Teilchengrößenmaximum von 350 nm eingesetzt, so verändert sich die Lage des Glasübergangs gegenüber dem nur mit Prepolymer vernetzten Hybridnetzwerk nicht und liegt wie vor bei 30°C, d. h. die wesentlich größeren Teilchen wirken praktisch nur als Füllstoff, ohne an der Netzwerkbildung beteiligt zu sein. If instead of the ALU C ® according to the invention used with a Teilchengrößenmaximum of 12 nm, an aluminum hydroxide used with a Teilchengrößenmaximum of 350 nm, then the location of the glass transition with respect to the cross-linked with prepolymer hybrid network does not change and is still at 30 ° C, ie the much larger particles act practically only as a filler without being involved in network formation.

ErgebnisseResults

Die Glasübergangstemperatur des aus dem Vergleichsbeispiel erhaltenen Materials, bestimmt durch DMA (Automatisches Torsionspendel ATM 3 der Myrenne GmbH), beträgt 31°C, die Wärmeausdehnung 0,16%/°C. Die Glasübergangstemperatur des Materials nach Beispiel 1 beträgt 33°C, die Wärmeausdehnung –0,1%/°C. Die Glasübergangstemperatur des Materials nach Beispiel 3f beträgt 38°C, die Wärmeausdehnung –1,07%/°C. Die Glasübergangstemperatur des Materials nach Beispiel 4b beträgt 42°C, die Wärmeausdehnung –1,32%/°C.The glass transition temperature of the material obtained from the comparative example, determined by DMA (Automatic Torsion Pendulum ATM 3 from Myrenne GmbH), is 31 ° C., the thermal expansion is 0.16% / ° C. The glass transition temperature of the material of Example 1 is 33 ° C, the thermal expansion -0.1% / ° C. The glass transition temperature of the material according to Example 3f is 38 ° C, the thermal expansion is -1.07% / ° C. The glass transition temperature of the material according to Example 4b is 42 ° C, the thermal expansion -1.32% / ° C.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • L. Fogelström et al. in ACS Applied Materials & Interfaces 2(6), 1679–94 (2010) [0004] L. Fogelström et al. in ACS Applied Materials & Interfaces 2 (6), 1679-94 (2010) [0004]
  • Chen et al. [0005] Chen et al. [0005]
  • Wei et al. [0006] Wei et al. [0006]

Claims (15)

Anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke enthaltend a. mindestens ein hydroxylgruppenhaltiges thermoplastisch verarbeitbares Polymer mit mindestens zwei Hydroxylgruppen je Molekül, b. nanoskalige Metallverbindungen mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm, die auf der Teilchenoberfläche mindestens zwei freie Hydroxylgruppen aufweisen, c. reaktive Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Di- und/oder Polyisocyanate oder aus der Gruppe der Di- und/oder Polyepoxide, wobei die hydroxylgruppenhaltigen Metallverbindungen über chemische Bindungen in das organische Netzwerk eingebaut vorliegen.Inorganic-organic polymeric hybrid networks containing a. at least one hydroxyl-containing thermoplastically processable polymer having at least two hydroxyl groups per molecule, b. nanoscale metal compounds with a particle size of 1 to 300 nm, which have at least two free hydroxyl groups on the particle surface, c. reactive compounds selected from the group of di- and / or polyisocyanates or from the group of di- and / or polyepoxides, wherein the hydroxyl-containing metal compounds are incorporated via chemical bonds in the organic network. Anorganisch-organische polymere Hybridnetzwerke nach Anspruch 1 enthaltend a. mindestens ein hydroxylgruppenhaltiges thermoplastisch verarbeitbares Polymer mit mindestens zwei Hydroxylgruppen je Molekül sowie mit einer Molmasse von mindestens 20.000, mit einem Schmelzpunkt von 0–270°C und mit einer OH-Zahl von 0,5 bis 200 mg KOH/g, b. nanoskalige Metallverbindungen mit einer Teilchengröße von 1 bis 300 nm, die auf der Teilchenoberfläche mindestens zwei freie Hydroxylgruppen aufweisen, wobei die Metallverbindungen synthetische oder natürlich vorkommende Metalloxide, Metalloxidhydroxide oder Metallhydroxide darstellen und das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Al, Mg, Zn, In, Si und/oder Ti, oder deren Gemischen, c. reaktive Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Di- und/oder Polyisocyanate mit einer Viskosität von 5–13.000 mPas und mit einem Gehalt an freien isocyanatreaktiven Gruppen (berechnet als NCO, Molekulargewicht = 42) von 2 bis 26 Gew.-% oder aus der Gruppe der Di- und/oder Polyepoxide mit einem Schmelzpunkt von 20–140°C, d. gegebenenfalls Katalysatoren, Hilfs- und Zusatzstoffe, wobei die Komponenten a), b) und c) in dem Verhältnis vorliegen, dass auf jede Hydroxylgruppe 0,1 bis 2 Isocyanat- oder Epoxidgruppen der Gruppe c) entfällt, so dass die hydroxylgruppenhaltigen Metallverbindungen über chemische Bindungen in das organische Netzwerk eingebaut vorliegen und damit Teil des Netzwerkes (Hybridnetzwerk) sind.Inorganic-organic polymeric hybrid networks according to claim 1 containing a. at least one hydroxyl-containing thermoplastically processable polymer having at least two hydroxyl groups per molecule and having a molecular weight of at least 20,000, a melting point of 0-270 ° C and an OH number of 0.5 to 200 mg KOH / g, b. nanoscale metal compounds having a particle size of 1 to 300 nm, having at least two free hydroxyl groups on the particle surface, wherein the metal compounds are synthetic or naturally occurring metal oxides, metal oxide or metal hydroxides and the metal is selected from the group comprising Al, Mg, Zn, In , Si and / or Ti, or mixtures thereof, c. reactive compounds selected from the group of di- and / or polyisocyanates having a viscosity of 5-13,000 mPas and containing from free isocyanate-reactive groups (calculated as NCO, molecular weight = 42) from 2 to 26 wt .-% or from Group of di- and / or polyepoxides having a melting point of 20-140 ° C, d. if appropriate, catalysts, auxiliaries and additives, wherein the components a), b) and c) are present in the ratio that 0.1 to 2 isocyanate or epoxide groups of group c) is omitted for each hydroxyl group, so that the hydroxyl-containing metal compounds are incorporated into the organic network via chemical bonds and so that they are part of the network (hybrid network). Hybridnetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthalten a. 40 bis 95% des hydroxylgruppenhaltigen Polymeren, b. 0,5 bis 25% der nanoskaligen Metallverbindung und c. 1 bis 25% des Di- und/oder Polyisocyanats oder des Di- und/oder Polyepoxids.Hybrid network according to claim 1 or 2, characterized in that they contain a. 40 to 95% of the hydroxyl-containing polymer, b. 0.5 to 25% of the nanoscale metal compound and c. 1 to 25% of the di- and / or polyisocyanate or of the di- and / or polyepoxide. Hybridnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung a) ausgewählt ist aus Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Polyacrylate mit freien Hydroxylgruppen, Polyestern, vorzugsweise PET, PBT, PTT oder Mischestern dieser, sowie hydroxylgruppenhaltigen Polyurethanen, Polyharnstoffen oder biologisch erzeugten bzw. abbaubaren Polymeren, vorzugsweise Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrate (PHB), Polyhydroxyvalerate (PHV) oder deren Gemische oder Copolymere bzw. Cellulose oder deren Ester oder Ether.Hybrid network according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compound a) is selected from polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyacrylates having free hydroxyl groups, polyesters, preferably PET, PBT, PTT or mixed esters thereof, as well as hydroxyl-containing polyurethanes, polyureas or biological polymers produced or degradable, preferably polylactic acid (PLA), polyhydroxyalkanoates (PHA), polyhydroxybutyrates (PHB), polyhydroxyvalerates (PHV) or mixtures thereof or copolymers or cellulose or esters or ethers thereof. Hybridnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung b) ausgewählt ist aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Indiumoxid, Zink-Indium-Mischoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid mit freien Hydroxylgruppen, Bauxit, Böhmit, Laponit, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Zinkhydroxid, Indiumhydroxid, Zink-Indium-Mischhydroxid, Aluminiumoxidhydroxid, Magnesiumoxidhydroxid, Zinkoxidhydroxid, Indiumoxidhydroxid, Zink-Indium-Mischoxidhydroxid oder Metallsilikaten mit freien Hydroxylgruppen und natürlichen Silikaten.Hybrid network according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compound b) is selected from alumina, magnesium oxide, zinc oxide, indium oxide, zinc-indium mixed oxide, silica, titania with free hydroxyl groups, bauxite, boehmite, laponite, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide , Zinc hydroxide, indium hydroxide, zinc indium mixed hydroxide, aluminum oxide hydroxide, magnesium oxide hydroxide, zinc oxide hydroxide, indium oxide hydroxide, zinc indium mixed oxide hydroxide or metal silicates having free hydroxyl groups and natural silicates. Hybridnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) ausgewählt ist aus Diisocyanaten, vorzugsweise 4,4'-Methylen-bis(phenylisocyanat), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Xylylendiisocyanat oder Prepolymeren auf der Basis der genannten Isocyanate mit einem Unterschuss an Hydroxyl- und/oder Aminverbindungen und mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Gruppen durch Umsetzung mit Diolen oder Polyetherdiolen bzw. Di- und/oder Polyaminen in einem Verhältnis von -OH bzw. -HN:NCO = 1:1,3 bis 1:10.Hybrid network according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compound c) is selected from diisocyanates, preferably 4,4'-methylene-bis (phenyl isocyanate), 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate, 4, 4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate or prepolymers based on said isocyanates with a deficit of hydroxyl and / or amine compounds and having at least two isocyanate-reactive groups by reaction with diols or polyether diols or di- and / or polyamines in one Ratio of -OH and -HN: NCO = 1: 1.3 to 1:10. Hybridnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) ausgewählt ist aus Diepoxyden, vorzugsweise Bis-2,2'-[4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propan oder dessen Oligomere (3–12 Wiederholungseinheiten) oder Prepolymeren auf der Basis dieser Diepoxyde mit Di- und/oder Polyaminen.Hybrid network according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compound c) is selected from diepoxides, preferably bis-2,2 '- [4- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane or its Oligomers (3-12 repeat units) or prepolymers based on these diepoxides with di- and / or polyamines. Hybridnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren vorzugsweise Zinn-, Blei- und/oder Wismutverbindungen, insbesondere Carboxylate und/oder Thiocarboxylate verwendet werden.Hybrid network according to one of claims 1 to 7, characterized in that as catalysts preferably tin, lead and / or bismuth compounds, in particular carboxylates and / or thiocarboxylates are used. Hybridnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfs- und Zusatzstoffe Füllstoffe, Lichtschutzmittel, Flammschutzmittel, Feuchtestabilisatoren, Pigmente enthalten sind.Hybrid network according to one of claims 1 to 8, characterized in that as auxiliaries and additives fillers, light stabilizers, flame retardants, moisture stabilizers, pigments are included. Verfahren zur Herstellung anorganisch-organischer polymerer Hybridnetzwerke gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – ein hydroxylgruppenhaltiges Polymer a) – eine nanoskalige Metallverbindung b) und – eine Verbindung c) ausgewählt aus einem Di- und/oder Polyisocyanat oder einem Di- und/oder Polyepoxids bei Temperaturen zwischen 40 und 300°C und unter intensiv durchmischenden Reaktionsbedingungen ggf. in Gegenwart von Katalysatoren und/oder weiteren Zusatzstoffen umgesetzt werden, so dass eine Vernetzungsreaktion durch Umsetzung der Isocyanat- bzw. Epoxidgruppen mit den anorganischen und organischen Hydroxylgruppen eintritt.Process for the preparation of inorganic-organic hybrid polymeric networks according to one of Claims 1 to 9, characterized in that A hydroxyl-containing polymer a) A nanoscale metal compound b) and A compound c) selected from a di- and / or polyisocyanate or a di- and / or polyepoxide be reacted at temperatures between 40 and 300 ° C and under intense mixing reaction conditions, if appropriate in the presence of catalysts and / or other additives, so that a crosslinking reaction by reaction of the isocyanate or epoxide groups with the inorganic and organic hydroxyl groups occurs. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt Verbindungen a) und b) unter Erhitzen homogenisiert werden und anschließend Verbindung c) unter weiterem Erhitzen zugemischt wird.A method according to claim 10, characterized in that in a first step, compounds a) and b) are homogenized under heating and then compound c) is admixed with further heating. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verbindungen simultan unter Erhitzen vermischt werden.A method according to claim 10, characterized in that all compounds are mixed simultaneously with heating. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung durch Extrusion, Kneten, Pressen und/oder Spritzguss erfolgt.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the reaction takes place by extrusion, kneading, pressing and / or injection molding. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einer Kombination aus Kneten zu einem Granulat oder Pulver und dessen anschließende Verpressung erfolgt.Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the reaction takes place in a combination of kneading into a granulate or powder and its subsequent pressing. Verwendung der anorganisch-organischen polymeren Hybridnetzwerke gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Formgedächtnispolymeren.Use of the inorganic-organic polymeric hybrid networks according to any one of claims 1 to 9 for the production of shape memory polymers.
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