低色度和颜色稳定的异氰酸基有机硅烷的制造方法和由其衍生的产品技术

本发明专利技术涉及制造相对于已知的异氰酸基硅烷具有低色度和改善的颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷的方法、涉及通过所述方法制造的异氰酸基硅烷、和涉及包含通过所述方法制造的异氰酸基有机硅烷的涂料和可用在大量工业中的许多其它工业应用，所述制造方法包括其中用酸将氨基甲酸酯基有机硅烷中间产物中和到等于或大于6.0的pH的中和步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】此申请要求于2014年7月14日提交的美国临时专利申请No.62/024,030的优先权，其全部内容以其整体并入本文作为参考。
本专利技术涉及异氰酸基有机硅烷的制造方法。具体地，专利技术涉及低色度(颜色，color)和颜色稳定(color-stable)的异氰酸基有机硅烷的制造方法，该异氰酸基有机硅烷可用在非限制性实例的涂料例如用在汽车应用的透明涂料中；和用在很多其它工业应用，例如油漆、清漆、粉末涂料、印刷油墨、塑料、陶瓷材料、纸、玻璃或安全装置中、弹性体材料的形成、粘合剂和密封剂例如用于绝缘玻璃单元和其它建筑应用的密封剂材料的制造中。
技术介绍
由异氰酸基有机硅烷的多种市售的透明涂料组合物是已知的。这些异氰酸基有机硅烷通过与多元醇反应形成硅烷化的聚合物而掺入到透明涂料中。在固化期间，所述硅烷化的聚合物的烷氧基甲硅烷基在水分的存在下水解而产生硅烷醇，并且该硅烷醇缩合，从而形成硅氧烷和使硅烷化的聚合物交联。为了在透明的涂料组合物中最有用，其组分应当是高度透明的并且具有低色度和高的颜色稳定性。通过甲硅烷基有机氨基甲酸酯的裂化(裂解，cracking)而制造异氰酸基有机硅烷的方法是众所周知的。这些甲硅烷基有机氨基甲酸酯典型地通过氨基有机硅烷和碳酸酯的反应制造。然而，不幸的是，氨基有机硅烷和碳酸酯的这种反应也可形成副产物。这些不期望的副产物可被带到氨基甲酸酯裂化过程并且特别地在长期储存条件下导致相应的异氰酸基有机硅烷的颜色稳定性问题，其可不期望地加深颜色或负面地影响异氰酸基有机硅烷在多种应用例如本文所述的那些应用中的颜色稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供用在制造相对于已知的异氰酸基硅烷具有低色度和改善的颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷的热裂化工艺中的甲硅烷基有机氨基甲酸酯的制造方法。在本文的一种实施方式中，提供了低色度的和颜色稳定的异氰酸基有机硅烷的制造方法。该方法包括：(a)氨基有机硅烷和有机碳酸酯在碱性催化剂的存在下进行反应以形成包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物；(b)用酸将步骤(a)的反应混合物中和到等于或大于6.0的pH值；(c)将得自步骤(b)的经中和的反应混合物在约80℃-约130℃的温度下汽提以提供基于经汽提的反应混合物的总重量小于约5.0重量％、更特别地小于约0.5重量％、和甚至更特别地小于约0.1重量％的有机碳酸酯；(d)对得自步骤(c)的经汽提的反应混合物进行过滤；(e)任选地，加入酸以将得自步骤(d)的经过滤的反应混合物的pH调节到等于或大于约6.0的值；(f)将得自步骤(d)或步骤(e)的经汽提的包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物热裂化以提供异氰酸基有机硅烷和热裂化的反应副产物；(g)将异氰酸基有机硅烷从步骤(f)产生的热裂化的反应副产物中分离出来；和(h)收集来自步骤(g)的异氰酸基有机硅烷以提供具有低色度和颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷。使用装备有组合电极的pH计测定pH值。组合电极包括：电极的感测部件，其为由玻璃制成的球状物(bulb)；内部电极，具体地氯化银电极或甘汞电极；内部溶液，具体地0.1摩尔/升的氯化钾的pH＝7的缓冲溶液；包含0.1摩尔/升的氯化钾参考内部溶液的参考电极；由陶瓷制成的待分析的溶液的接头；和由非导电性玻璃或塑料制成的电极的主体。将步骤(b)或步骤(e)的中和的反应混合物(10克)溶于60毫升的由62.5体积％异丙醇和37.5体积％去离子水组成的溶剂中。所述溶液的pH通过如下测定：将pH电极放置在溶液中、在室温(例如25℃)下搅拌该溶液、和从所述pH计读取pH值。具体实施方式按照本专利技术，已经发现通过在氨基有机硅烷和有机碳酸酯的反应之后将包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物的pH值控制到等于或大于约6.0、更特别地约6.0-约9.0、和甚至更特别地约6.3-约7.3的值；在80℃-130℃范围的高温下进行真空汽提、随后过滤产物，提供了甲硅烷基有机氨基甲酸酯，该甲硅烷基有机氨基甲酸酯然后可被热裂化、和(例如通过蒸馏)可将异氰酸基有机硅烷从裂化步骤的其它副产物中分离出来，从而制造具有低色度和改善的颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷。这些异氰酸基有机硅烷对于涂料组合物、例如对于用在汽车部件上的和用在汽车应用以及本文所述的任意其它工业应用中的透明涂料组合物非常有用的。在本文的一种具体实施方式中，应理解本文的所有范围可包括其间的所有范围和所述范围的端点的任意组合和/或其子范围。在本文的一种实施方式中，氨基有机硅烷具有通式(1)：(R2O)3-nR3nSiR1NH2(1)其中R1为1-约20个碳原子、更特别地1-约12个碳原子、甚至更特别地1-约8个碳原子和最特别地1-约6个碳原子的二价烃基团，R2和R3各自独立地选自：包含1-约20个碳原子、更特别地1-约12个碳原子、甚至更特别地1-约8个碳原子和最特别地1-约3个碳原子的烷基，包含3-约20个碳原子、更特别地3-约12个碳原子、甚至更特别地3-约8个碳原子和最特别地3-约6个碳原子的烷氧基烷基，被至少一个卤素基团取代的包含1-约10个碳原子的烷基，包含5-约10个碳原子的环烷基，包含6-约10个碳原子的芳基，和包含7-约10个碳原子的芳烷基；和下标n为0-2的整数、更特别地0或1，和甚至更特别地0。在一种实施方式中，R1的值选自亚甲基、亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、2-甲基-1,3-亚丙基、3-甲基-1,3-亚丙基、3,3-二甲基-1,3-亚丙基、乙叉基、异丙叉基、3-甲基-1,4-亚丁基和3,3-二甲基-1,4-亚丁基，R2选自甲基、乙基、丙基和异丙基，R3为甲基，和n为0或1。氨基有机硅烷的代表性和非限制性实例包括例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(氨基丙基)乙基二甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-氨基丙基苯基二甲氧基硅烷、2-氨基乙基三乙氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷、4-氨基丁基三甲氧基硅烷、4-氨基丁基甲基二甲氧基硅烷、4-(三甲氧基甲硅烷基)-2-丁胺、3-[二乙氧基(己氧基)甲硅烷基]-1-丙胺、3-[三(戊氧基)甲硅烷基]-1-丙胺、3-[三(2,2,2-三氟乙氧基)甲硅烷基]-1-丙胺、3-[三[2-(2-苯氧基乙氧基)乙氧基]甲硅烷基]-1-丙胺、3-[三[(2-乙基己基)氧]甲硅烷基]-1-丙胺、3-[三(己氧基)甲硅烷基]-1-丙胺、3-三异丙氧基甲硅烷基丙基胺、3-[三(3-甲基丁氧基)甲硅烷基]-1-丙胺、3-[三(2-乙氧基乙氧基)甲硅烷基]-1-丙胺、3-[双(1,1-二甲基乙氧基)甲氧基甲硅烷基]-1-丙胺、3-[(1,1-二甲基乙氧基)二乙氧基甲硅烷基]-1-丙胺、3-[(1,1-二甲基乙氧基)二甲氧基甲硅烷基]-1-丙胺、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-戊胺、4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷、4-氨基-3,3-二甲基丁基三乙氧基硅烷等。氨基有机硅烷可通过任何市售的方法获得。在一种实施方式中，有机碳酸酯具有通式(2)：R4OC(＝O)OR4(2)其中R4各自独立地为包含最多约20个碳原子、更特别地1-约12个碳原子、甚至更特别地1-约8个碳原子和最特别地本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有低色度和颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷的制造方法，其包括：(a)使氨基有机硅烷和有机碳酸酯在碱性催化剂的存在下进行反应以形成包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物；(b)用酸将步骤(a)的反应混合物中和到等于或大于6.0的pH值；(c)将得自步骤(b)的经中和的反应混合物在约80℃‑约130℃的温度下汽提以提供基于经汽提的反应混合物的总重量小于约5.0重量％的有机碳酸酯；(d)对得自步骤(c)的经汽提的反应混合物进行过滤；(e)任选地，加入酸以将得自步骤(d)的经过滤的反应混合物的pH调节至等于或大于约6.0的值；(f)将得自步骤(d)或步骤(e)的经汽提的包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物热裂化以提供异氰酸基有机硅烷和热裂化的反应副产物；(g)将异氰酸基有机硅烷从步骤(f)产生的热裂化的反应副产物中分离出来；和(h)收集来自步骤(g)的异氰酸基有机硅烷以提供具有低色度和颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 62/024,0301.具有低色度和颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷的制造方法，其包括：(a)使氨基有机硅烷和有机碳酸酯在碱性催化剂的存在下进行反应以形成包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物；(b)用酸将步骤(a)的反应混合物中和到等于或大于6.0的pH值；(c)将得自步骤(b)的经中和的反应混合物在约80℃-约130℃的温度下汽提以提供基于经汽提的反应混合物的总重量小于约5.0重量％的有机碳酸酯；(d)对得自步骤(c)的经汽提的反应混合物进行过滤；(e)任选地，加入酸以将得自步骤(d)的经过滤的反应混合物的pH调节至等于或大于约6.0的值；(f)将得自步骤(d)或步骤(e)的经汽提的包括甲硅烷基有机氨基甲酸酯的反应混合物热裂化以提供异氰酸基有机硅烷和热裂化的反应副产物；(g)将异氰酸基有机硅烷从步骤(f)产生的热裂化的反应副产物中分离出来；和(h)收集来自步骤(g)的异氰酸基有机硅烷以提供具有低色度和颜色稳定性的异氰酸基有机硅烷。2.权利要求1的方法，其中所述有机碳酸酯小于约0.1重量％，基于经汽提的反应混合物的总重量。3.权利要求1的方法，其中所述氨基有机硅烷具有通式(1)：(R2O)3-nR3nSiR1NH2(1)其中R1为1-约20个碳原子的二价烃基团；R2和R3各自独立地选自包含1-约20个碳原子的烷基、包含3-约20个碳原子的烷氧基烷基、被至少一个卤素基团取代的包含1-约10个碳原子的烷基、包含5-约10个碳原子的环烷基、包含6-约10个碳原子的芳基、和包含7-约10个碳原子的芳烷基；和下标n为0-2的整数。4.权利要求1的方法，其中所述有机碳酸酯具有如下通式R4OC(＝O)OR4(2)其中R4各自独立地为包含最多约20个碳原子的烃基或包含最多约20个碳原子的卤代烃基，或者两个R4基团一起形成包含约2-约12个碳原子的二价亚烷基R5。5.权利要求1的方法，其中所述碱性催化剂为碱金属或碱土金属的醇盐。6.权利要求1的方法，其中所述甲硅烷基有机氨基甲酸酯具有通式(3)：(R2O)3-nR3nSiR1NHC(＝O)O...

【专利技术属性】
技术研发人员：DT乌，FD门迪西诺，SR巴尔，L赵，JR凯尔比，V库马尔，MD威尔科克斯，
申请(专利权)人：莫门蒂夫性能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US