烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯制造技术

本发明专利技术涉及烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯。本发明专利技术还涉及烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯的制备方法、包含它们的涂覆剂以及它们的用途。

Functionalized alkoxy silane and urethane functionalized carbamate

The invention relates to the functionalization of alkoxy silane and the functionalized carbamate of urea - carbamate. The invention also relates to the preparation method of alkoxy silane functionalized urethane functionalized carbamate, the coating agent including them, and their uses.

【技术实现步骤摘要】
烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯
本专利技术涉及烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯、它们的制备方法、包含它们的涂覆剂以及它们的用途。
技术介绍
数十年来，聚氨酯被证明是漆料、胶粘剂、密封剂和塑料体系的高品质组分。在此，额外的烷氧基硅烷基团可以起到重要作用，例如在网络密度、耐化学品性和耐刮擦性方面，这里主要是通过形成硅氧烷和聚硅氧烷的结构。既具有烷氧基硅烷基团又具有异氰酸酯基团的分子实现了通过一种组分引入作为反应产物得到的官能度、硅氧烷和聚氨酯基团。长期以来一直使用这样的物质，例如以异氰酸根合烷基三烷氧基硅烷的形式。由异氰酸根合烷基三烷氧基硅烷和醇制得的烷氧基硅烷封端的聚氨酯同样是已知的并且例如用于制备高度交联的、硬质涂覆剂(例如WO2013/189882A2)。然而，如果这样的烷氧基硅烷封端的聚氨酯在室温固化的体系中用作单一的粘合剂，则获得仅具有中等硬度的涂层。含有脲基甲酸酯的粘合剂是长久已知的。烷氧基硅烷官能化的脲基甲酸酯也是已知的。这里区分为下面描述的不同类型，但是它们在结构和应用方面都不对应于本专利技术的烷氧基硅烷官能化的脲基甲酸酯。例如，在WO2008/043722A1中描述的脲基甲酸酯III(1)通过NCO封端的含有脲基甲酸酯的聚氨酯I(1)与对异氰酸酯呈反应性的烷氧基硅烷II(1)(例如氨基烷基三烷氧基硅烷)的反应而获得。由此，脲基甲酸酯基团位于聚氨酯链的中心和烷氧基硅烷官能团通过末端的异氰酸酯基团连接到脲官能团的结构中(结构III(1)，反应式1)。DE102005041953A1描述了平均分子量为3000-20000g/mol的多元醇I(2)与过量的异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷II(2)的反应，从而在形成聚氨酯III(2)之后形成每个脲基甲酸酯单元具有两个烷氧基硅烷官能团的脲基甲酸酯IV(2)。在DE102005041954A1中，将聚氨酯I(3)与异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷II(3)混合并且加热直至形成脲基甲酸酯结构。在这种情况下，将烷氧基硅烷基团结合到脲基甲酸酯基团III(3)的末端氮上(反应式3)。J.Kozakiewicz等人在ProgressinOrganicCoatings72(2011)120–130中公开了异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷I(4)与甲醇反应得到相应的氨基甲酸酯II(4)和随后与六亚甲基二异氰酸酯三聚体III(4)反应。在由此获得的高粘度脲基甲酸酯IV(4)中，烷氧基硅烷官能团挂接到脲基甲酸酯基团的中心叔胺上(反应式4)。在所述的应用中，脲基甲酸酯官能团用作六亚甲基二异氰酸酯三聚体的阻隔剂，而六亚甲基二异氰酸酯三聚体用作羟基官能化的聚酯多元醇的交联剂。即使如今仍然需要新型的、具有特定性质的、含硅烷的粘合剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供新型的含硅烷的粘合剂，其适用于研发高度交联的硬质涂层。该目的通过本专利技术的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯而实现。令人惊讶地发现，本专利技术的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯适用作漆料、胶粘剂或密封剂。特别地，本专利技术的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯可以用于研发高度交联的、特别是硬质的涂层。在此，本专利技术的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯可以作为单一的粘合剂用在冷固化和热固化中。本专利技术涉及烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其包含下列的反应产物：I.A)至少一种，优选一种含有烷氧基硅烷基团的式1的单氨基甲酸酯A)Rn(OR1)3-nSi-R2-NH-(C=O)-OR3式1其中R、R1、R2和R3彼此独立地表示具有1-8个碳原子的烃基，其中它们可以是直链的、支化的或环状的，或者可以相互成环，和n等于0-2，与B)至少一种二异氰酸酯B)，以A)与B)的摩尔比为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1，任选地在至少一种催化剂K)的存在下而反应，II.和随后C)与至少一种二元醇和/或多元醇C)，任选地在至少一种催化剂K)的存在下，以所述反应产物I的NCO基团与所述二元醇和/或多元醇IIC)的OH基团的比例为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1而反应。在本文中，包含上述反应产物的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯特别是指这样的氨基甲酸酯，其由单氨基甲酸酯-二异氰酸酯-加合物与二元醇/多元醇的反应产物本身组成或者基于在反应产物中可能存在的未反应的基团衍生化或进一步反应得到。所述反应产物优选是这样的氨基甲酸酯，其由单氨基甲酸酯和二异氰酸酯的加合物与二元醇/多元醇的反应产物本身组成或者基于在反应产物中可能存在的未反应的异氰酸酯基团衍生化，即反应或封端得到（verkappt）。所述反应产物特别优选是这样的氨基甲酸酯，其由单氨基甲酸酯和二异氰酸酯以1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1的摩尔比的加合物和二元醇/多元醇本身组成。所述反应产物非常特别优选是这样的氨基甲酸酯，其由单氨基甲酸酯和二异氰酸酯的1:1-加合物和二元醇/多元醇本身组成。步骤I中形成的加合物（其可以视为由至少一种单氨基甲酸酯与至少一种二异氰酸酯以1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1的摩尔比的反应得到）是具有平均0.6-1.5个脲基甲酸酯单元的加合物，因为所述二异氰酸酯可以与一个或两个单氨基甲酸酯部分地或完全地反应。然而，根据本专利技术的加合物优选具有平均一个，优选一个脲基甲酸酯单元。然后，所述加合物与至少一种二元醇和/或多元醇反应，从而使得目前未反应的异氰酸酯基团反应。优选地，单氨基甲酸酯和二异氰酸酯的1:1-加合物（其因此还具有一个游离的异氰酸酯基团）与所述至少一种二元醇/多元醇反应。特别优选地，根据本专利技术的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯是一个单氨基甲酸酯与一个二异氰酸酯的加合物，其然后与一个二元醇/多元醇反应而得到具有一个脲基甲酸酯单元和一个氨基甲酸酯单元的加合物。在本文中，"一个"单氨基甲酸酯、"一个"二异氰酸酯、"一个"二元醇或"一个"多元醇分别特别是指一个结构式中的各个单氨基甲酸酯、二异氰酸酯、二元醇或多元醇。本专利技术的优选主题是如上限定的、由I和II的反应产物组成的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯。本专利技术的主题还是烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其通过如下的反应而获得：I.A)至少一种，优选一种含有烷氧基硅烷基团的式1的单氨基甲酸酯A)Rn(OR1)3-nSi-R2-NH-(C=O)-OR3式1其中R、R1、R2和R3彼此独立地表示具有1-8个碳原子的烃基，其中它们可以是直链的、支化的或环状的，或者可以相互成环，和n等于0-2，与B)至少一种二异氰酸酯B)，以A)与B)的摩尔比为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1，任选地在至少一种催化剂K)的存在下而反应，II.和随后C)与至少一种二元醇和/或多元醇C)，任选地在至少一种催化剂K)的存在下，以所述反应产物I的NCO基团与所述二元醇和/或多元醇IIC)的OH基团的比例为1.0:1.5至1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其包含下列的反应产物：I.A) 至少一种含有烷氧基硅烷基团的式1的单氨基甲酸酯 A)Rn (OR

【技术特征摘要】
2016.06.27 EP 16176311.51.烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其包含下列的反应产物：I.A)至少一种含有烷氧基硅烷基团的式1的单氨基甲酸酯A)Rn(OR1)3-nSi-R2-NH-(C=O)-OR3式1其中R、R1、R2和R3彼此独立地表示具有1-8个碳原子的烃基，其中它们可以是直链的、支化的或环状的，或者可以相互成环，和n等于0-2，与B)至少一种二异氰酸酯B)，以A)与B)的摩尔比为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1，任选地在至少一种催化剂K)的存在下而反应，II.和随后C)与至少一种二元醇和/或多元醇C)，任选地在至少一种催化剂K)的存在下，以所述反应产物I的NCO基团与所述二元醇和/或多元醇IIC)的OH基团的比例为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1而反应。2.烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其通过如下的反应而获得：I.A)至少一种含有烷氧基硅烷基团的式1的单氨基甲酸酯A)Rn(OR1)3-nSi-R2-NH-(C=O)-OR3式1其中R、R1、R2和R3彼此独立地表示具有1-8个碳原子的烃基，其中它们可以是直链的、支化的或环状的，或者可以相互成环，和n等于0-2，与B)至少一种二异氰酸酯B)，以A)与B)的摩尔比为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1，任选地在至少一种催化剂K)的存在下而反应，II.和随后C)与至少一种二元醇和/或多元醇C)，任选地在至少一种催化剂K)的存在下，以所述反应产物I的NCO基团与所述二元醇和/或多元醇IIC)的OH基团的比例为1.0:1.5至1.0:0.6，优选1.15:1至0.85:1，特别优选1:1而反应。3.根据权利要求1或2的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，R、R1、R2和R3同时或彼此独立地表示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基。4.根据前述权利要求至少一项的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，n等于0，R1和R3同时或彼此独立地表示甲基或乙基，和R2同时或彼此独立地表示甲基或丙基。5.根据前述权利要求至少一项的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，n等于0和R2表示甲基或丙基，和R1表示甲基或乙基和R3=R1。6.根据前述权利要求至少一项的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，n等于0，R1和R3表示甲基和R2表示丙基。7.根据前述权利要求至少一项的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，所述二异氰酸酯B)选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2'-二环己基甲烷二异氰酸酯(2,2'-H12MDI)、2,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(2,4'-H12MDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4'-H12MDI)、2-甲基戊烷二异氰酸酯(MPDI)、戊烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(2,2,4-TMDI)、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(2,4,4-TMDI)、降冰片烷二异氰酸酯(NBDI)、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、甲苯胺二异氰酸酯(TDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(MXDI)，单独地或以混合物的形式。8.根据前述权利要求至少一项的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，所述二元醇和/或多元醇C)选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁基乙基丙二醇、1,3-甲基丙二醇、1,5-戊二醇、双(1,4-羟基甲基)环己烷(环己烷二甲醇)、丙三醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、双酚A、双酚B、双酚C、双酚F、亚降冰片基二醇、1,4-苯甲基二甲醇、1,4-苯甲基二乙醇、2,4-二甲基-2-乙基己二醇-1,3、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二-β-羟基乙基丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、癸烷二醇、十二烷二醇、新戊二醇、环己二醇、3(4),8(9)-双(羟基甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷(Dicidol)、2,2-双(4-羟基环己基)丙烷、2,2-双[4-(β-羟基乙氧基)苯基]丙烷、2-甲基丙二醇-1,3、2-甲基戊二醇-1,5、2,2,4(2,4,4)-三甲基己二醇-1,6、己三醇-1,2,6、丁三醇-1,2,4、三(β-羟基乙基)异氰脲酸酯、甘露醇、山梨醇、聚丙二醇、聚丁二醇、苯二甲醇或羟基新戊酸新戊二醇酯，单独地或以混合物的形式。9.根据权利要求1-7的烷氧基硅烷官能化的和脲基甲酸酯官能化的氨基甲酸酯，其特征在于，所述二元醇和/或多元醇C)选自乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、环己烷二甲醇、癸烷二醇、1,12-十二烷二醇、2,2,4-三甲基己二醇-1,6、2,4,4-三甲基己二醇-1,6、2,2-二甲基丁二醇-1,3、2-甲基戊二醇-2,4、3-甲基戊二醇-2,4、2,2,4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：W施塔赫，T昂克尔霍伊泽，A利利恩塔尔，T鲍尔，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE