基于含硅烷基团的有机聚合物的迅速固化的无迁移组合物制造技术

技术编号:14687695 阅读:75 留言:0更新日期:2017-02-23 09:56
本发明专利技术涉及一种组合物,所述组合物包含至少一种含硅烷基团的有机聚合物;和至少一种式(I)的催化剂。所述组合物为低排放和低气味的,具有良好的储存能力,迅速固化并且形成具有高机械品质和机械耐受性的材料,所述材料几乎不倾向于出现由迁移造成的缺陷,例如渗出或基材污染。所述组合物特别适合作为粘合剂、密封剂或涂料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于含硅烷基团的有机聚合物的在室温下可固化的组合物,所述组合物特别适合作为粘合剂、密封剂或涂料。
技术介绍
基于含硅烷基团的有机聚合物(也被称为“硅烷官能的聚合物”、“硅烷改性的聚合物”(SMP)或“硅烷封端的聚合物”(STP))的在室温下可固化的组合物在许多技术应用中起重要作用,例如作为粘合剂、密封剂或涂料。其固化通过硅烷基团的交联反应进行,所述硅烷基团在水分的作用下水解,以硅醇基团的形式彼此缩合并且形成硅氧烷化合物。为了加速固化,通常使用催化剂。催化剂经常是毒理学有害物质,特别是即使在固化之后,当催化剂或其分解产物通过除气、迁移或洗出时也会对加工者和环境造成潜在危害。作为交联催化剂,通常使用有机锡化合物,特别是羧酸二烷基锡(IV)。有机锡化合物的特征在于硅醇缩合方面的良好活性和极高的耐水解性;但是其危害健康并且严重危害水。有机锡化合物通常与其它催化剂(主要是碱性化合物,特别是胺)组合使用,它们主要促进硅烷基团的在先水解。由于职业协会和消费者更注重EHS方面以及更苛刻的国家法规,长期以来越来越致力于用其它低毒性催化剂代替有机锡化合物。因此有机钛酸酯、有机锆酸酯和有机铝酸酯被描述为替代性的金属催化剂。但是其在硅烷醇缩合方面大多具有低催化活性并且造成明显更慢的交联。由于其缺乏水解稳定性,其在组合物的储存时可能由于内容物的残余水分而损失其大部分活性,因此固化明显减慢或完全停止。有机锡化合物的另一种已知的替代品是脒和胍类别的强碱性含氮化合物,其可以连同上述金属催化剂一起使用或单独使用。然而许多常见的脒催化剂或胍催化剂(例如特别是1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和1,1,3,3-四甲基胍(TMG))是易挥发的并且具有强烈气味以及同样是有害健康和危害环境的物质。此外由于在组合物中较低的相容性,其倾向于造成迁移并因此造成分离、渗出或基材污染。在室温下为固体的芳族脒和胍的所述应用在此提供补救,但是需要使用合适的溶剂并且造成催化活性和交联速度的损失。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供基于含硅烷基团的有机聚合物的在室温下可固化的组合物,所述组合物允许低危险等级,低排放和低气味,具有良好的储存能力,经由水分通过硅烷基团的交联迅速固化并且形成具有高机械品质和机械耐性的材料,且其几乎不倾向于形成由迁移引起的缺陷如渗出和基材污染。通过根据权利要求1所述的包含式(I)的催化剂的组合物实现所述目的。即使不使用含金属化合物作为助催化剂(特别是不使用或仅使用减少量的有机锡化合物)也可以实现所述性能。式(I)的催化剂包含脂族胍基团并且显示出高的催化活性,而芳族胍几乎没有催化活性或完全没有催化活性。出人意料地,归因于式(I)的催化剂的存在,根据本专利技术的组合物具有非常迅速的固化。式(I)的催化剂的活性出人意料地明显高于可类比的脂族胍,例如1,1,3,3-四甲基胍。此外出人意料的事实是,相比于根据现有技术的具有脒催化剂和/或胍催化剂的许多相似的组合物(其中由催化剂造成的迁移效应起重要作用),根据本专利技术的组合物在固化前后都不倾向于出现由迁移造成的缺陷,例如分离、渗出或基材污染。此外出人意料的事实是,式(I)的催化剂可以在含硅烷基团的有机聚合物的存在下(即在可固化组合物本身中)制得而不干扰体系。本专利技术的其它方面为其它独立权利要求的主题。本专利技术的特别优选的实施方案为从属权利要求的主题。具体实施方式本专利技术涉及一种组合物,所述组合物包含-至少一种含硅烷基团的有机聚合物;和-至少一种式(I)的催化剂其中A表示具有1至100个C原子的任选包含不饱和部分,任选包含杂原子并且任选具有氨基或羟基或硅烷基团的脂族或脂环族或芳脂族烃基,或者连同R1表示具有4至12、特别是4至8个C原子的任选包含杂原子的任选支化的二价亚烷基,R1表示氢或具有1至8、特别是1至4个C原子的烷基或环烷基或芳烷基,或者连同A表示具有4至12、特别是4至8个C原子的任选包含杂原子的任选支化的二价亚烷基,并且R2和R5彼此独立地各自表示具有1至18个C原子的任选包含杂原子的烷基、环烷基或芳烷基;其中式(I)的催化剂不包含直接连接至芳环或作为杂芳环体系(例如咪唑或嘧啶)的一部分的氮原子。在本文献中,术语“烷氧基硅烷基团”或简称“硅烷基团”表示连接至有机基团并且硅原子上具有1至3,特别是2或3个可水解烷氧基的甲硅烷基。相应地,术语“烷氧基硅烷”或简称“硅烷”表示具有至少一个硅烷基团的有机化合物。“羟基硅烷”、“异氰酸基硅烷”、“氨基硅烷”或“巯基硅烷”表示在有机基团上除了硅烷基团之外还具有一个或多个羟基、异氰酸基、氨基或巯基的硅烷。以“聚/多”为首的物质名称(如多元醇或多异氰酸酯)表示形式上每分子包含两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。术语“有机聚合物”包括化学上均一但是在聚合度、摩尔质量和链长方面不同的大分子的集合以及所述大分子集合的反应产物,所述集合通过聚合反应(聚加成、加聚、缩聚)制得并且在聚合物主链中具有多数的碳原子。具有聚有机硅氧烷主链的聚合物(一般被称为“硅酮”)不是本文献意义上的有机聚合物。术语“含硅烷基团的聚醚”还包括含硅烷基团的有机聚合物,所述有机聚合物除了聚醚单元之外还可以包含氨基甲酸酯基、脲基或硫代氨基甲酸酯基。所述含硅烷基团的聚醚也可以被称为“含硅烷基团的聚氨酯”。“分子量”在本文献中被理解为分子或分子的一部分(也被称为“基团”)的摩尔质量(以克/摩尔计)。“平均分子量”表示低聚或聚合形式的分子或基团的混合物的数均Mn,其通常通过凝胶渗透色谱法(GPC)相对于聚苯乙烯标样确定。“储存稳定的”或“可储存的”表示物质或组合物可以在室温下在合适的容器中保存较长时间,通常至少3个月至6个月和更久,而其应用性能或使用性能(特别是粘度和交联速度)不会由于储存以与其使用相关的程度变化。本文献的式中的虚线各自表示取代基和相应分子基团之间的键。“室温”表示约23℃的温度。式(I)的催化剂也可以以互变异构的形式存在。在本专利技术的范围内,式(I)的催化剂的所有可能的互变异构形式被视为等效的。式(I)的催化剂还可以以质子化形式存在。式(I)的催化剂同样可以以络合形式存在,特别是具有锌、铁或钼的阳离子。在式(I)的催化剂中,A特别表示具有2至50、优选3至30个C原子的任选包含不饱和部分,任选包含杂原子(特别是氧原子或氮原子)并且任选具有氨基或羟基或硅烷基团的脂族或脂环族或芳脂族烃基。特别优选地,A选自正己基、正辛基、2-乙基己基、正癸基、月桂基、环己基、苯甲基、2-甲氧基乙基、3-甲氧基丙基、具有氧化亚乙基单元和1,2-氧化亚丙基单元和约180至600g/mol范围内的分子量的聚氧化亚烷基基团、N-甲基-3-氨基丙基、N-(2-乙基己基)-3-氨基丙基、N-环己基-3-氨基丙基、3-(N,N-二甲基氨基)丙基、2-氨基丙基、3-氨基丙基、3-氨基戊基、5-氨基-4-甲基戊基、5-氨基-2-甲基戊基、6-氨基己基、6-氨基-3,3(5),5-三甲基己基、6-氨基-2,2(4),4-三甲基己基、8-氨基辛基、10-氨基癸基、12-氨基十二烷基、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己基、3-氨基-1,5,5-三甲基环己基甲基、3-氨基甲基-环己本文档来自技高网
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【技术保护点】
组合物,所述组合物包含‑至少一种含硅烷基团的有机聚合物;和‑至少一种式(I)的催化剂,其中A表示具有1至100个C原子的任选包含不饱和部分,任选包含杂原子并且任选具有氨基或羟基或硅烷基团的脂族或脂环族或芳脂族烃基,或者连同R1表示具有4至12个C原子的任选包含杂原子的任选支化的二价亚烷基,R1表示氢或具有1至8个C原子的烷基或环烷基或芳烷基,或者连同A表示具有4至12个C原子的任选包含杂原子的任选支化的二价亚烷基,并且R2和R5彼此独立地各自表示具有1至18个C原子的任选包含杂原子的烷基、环烷基或芳烷基;其中式(I)的催化剂不包含直接连接至芳环或作为杂芳环体系的一部分的氮原子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 EP 14164920.21.组合物,所述组合物包含-至少一种含硅烷基团的有机聚合物;和-至少一种式(I)的催化剂,其中A表示具有1至100个C原子的任选包含不饱和部分,任选包含杂原子并且任选具有氨基或羟基或硅烷基团的脂族或脂环族或芳脂族烃基,或者连同R1表示具有4至12个C原子的任选包含杂原子的任选支化的二价亚烷基,R1表示氢或具有1至8个C原子的烷基或环烷基或芳烷基,或者连同A表示具有4至12个C原子的任选包含杂原子的任选支化的二价亚烷基,并且R2和R5彼此独立地各自表示具有1至18个C原子的任选包含杂原子的烷基、环烷基或芳烷基;其中式(I)的催化剂不包含直接连接至芳环或作为杂芳环体系的一部分的氮原子。2.根据前述权利要求所述的组合物,其特征在于,A选自正己基、正辛基、2-乙基己基、正癸基、月桂基、环己基、苯甲基、2-甲氧基乙基、3-甲氧基丙基、具有氧化亚乙基单元和1,2-氧化亚丙基单元和约180至600g/mol范围内的分子量的聚氧化亚烷基基团、N-甲基-3-氨基丙基、N-(2-乙基己基)-3-氨基丙基、N-环己基-3-氨基丙基、3-(N,N-二甲基氨基)丙基、2-氨基丙基、3-氨基丙基、3-氨基戊基、5-氨基-4-甲基戊基、5-氨基-2-甲基戊基、6-氨基己基、6-氨基-3,3(5),5-三甲基己基、6-氨基-2,2(4),4-三甲基己基、8-氨基辛基、10-氨基癸基、12-氨基十二烷基、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己基、3-氨基-1,5,5-三甲基环己基甲基、3-氨基甲基-环己基甲基、4-氨基甲基-环己基甲基、3-氨基甲基-苯甲基、5-氨基-3-氧杂-戊基、具有约200至500g/mol范围内的分子量的ω-2-氨基丙基-聚氧化亚丙基基团、2-羟基丙基、3-羟基丙基、1,1-二甲基-2-羟基乙基、5-羟基-3-氧杂-戊基、3-三甲氧基甲硅烷基丙基、3-三乙氧基甲硅烷基丙基、3-二甲氧基甲基甲硅烷基丙基、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-2-氨基乙基和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-2-氨基乙基。3.根据前述权利要求任一项所述的组合物,其特征在于,R1表示氢。4.根据前述权利要求任一项所述的组合物,其特征在于,R2和R5彼此独立地各自表示乙基、异丙基、叔丁基、3-(二甲基氨基)丙基或环己基。5.根据前述权利要求任一项所述的组合物,其特征在于,含硅烷基团的有机聚合物为含硅烷基团的聚烯烃或含硅烷基团的聚酯或含硅烷基团的聚(甲基)丙烯酸酯或含硅烷基团的聚醚或这些聚合物的混合形式。6.根据前述权利要求任一项所述的组合物,其特征在于,额外包含至少一种有机钛酸酯。7.用于制备根据权利要求1至6任一项所述的组合物的方法,包括用于制备式(I)的催化剂的步骤,其特征在于,使至少一种式(II)的胺与至少一种式(III...

【专利技术属性】
技术研发人员:U·伯克哈德特R·卡纳斯
申请(专利权)人:SIKA技术股份公司
类型:发明
国别省市:瑞士;CH

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