用于制备具有低色度和色度稳定性的甲硅烷基化的聚合物的工艺制造技术

一种用于制备具有低色度和色度稳定性的甲硅烷基化的聚合物的间歇或连续工艺，其包括用甲硅烷基化试剂将具有反应性官能团的预聚物甲硅烷基化，和任选地使甲硅烷基化的聚合物猝灭，其中使用包含至少一种亚磷酸酯稳定试剂的稳定剂包。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备具有低色度和色度稳定性的甲硅烷基化的聚合物的工艺
本文中公开用于制备如下的工艺(方法，process)：甲硅烷基化的聚合物、特别地具有低色度(颜色，color)和色度稳定性的甲硅烷基化的聚合物、和甚至更特别地为湿气可固化的甲硅烷基化的聚氨酯聚合物的具有低色度和色度稳定性的甲硅烷基化的聚合物。
技术介绍
在聚合物制造领域中，甲硅烷基化的聚合物通常被认为可作为涂料、胶粘剂、密封剂和其它弹性体产品的组分使用。这些甲硅烷基化的聚合物的制造可通过连续或间歇工艺进行，并且通常包括其中预聚物和甲硅烷基化试剂在甲硅烷基化反应中反应以产生甲硅烷基化的聚合物组合物的甲硅烷基化步骤。该甲硅烷基化反应往往不进行至完全。不完全的甲硅烷基化反应经常导致所制造的甲硅烷基化的聚合物的劣化。例如，所述甲硅烷基化反应越是不完全的，则越多的未反应的反应性基团将残留在所述甲硅烷基化的聚合物组合物中。这些未反应的反应性基团在所述甲硅烷基化的聚合物组合物中继续反应。在形成所述甲硅烷基化的聚合物组合物之后立即观察到的性质并非保持不变。例如，所述未反应的反应性基团随时间的反应可导致粘度蠕变，其随时间改变所制造的甲硅烷基化的聚合物的粘度。这种粘度改变在本文中将称为粘度蠕变。尽管已经有如下大胆的尝试，但是其是昂贵的并且经常仍然未致使所述反应达到完全：通过向甲硅烷基化步骤加入过量的甲硅烷基化试剂来调节甲硅烷基化反应。已经试图通过如下而进行驱使所述反应进一步达到完全的其它尝试：调节在甲硅烷基化步骤中使用的反应单元中的反应条件或工艺参数。然而，这在连续工艺中是尤其成问题的，其中该工艺的效率要求从上游的反应单元向下游的反应单元连续地供给。这些工艺的另一个缺陷在于，所制造的甲硅烷基化的聚合物组合物中的具有未反应的反应性官能团的组分将起到和增塑剂类似的作用。在该方面上，它们招致所述甲硅烷基化的聚合物组合物的机械性质的劣化(其原本不会存在或会以较小程度存在)。例如，具有未反应的反应性官能团的组分相对于不具有这些未反应的反应性官能团的组合物导致抗张强度、肖氏硬度、伸长率和模量的相对降低。所述未反应的反应性基团还促使所制造的甲硅烷基化的聚合物组合物的差异性(variability)。对于制造商和对于消费者而言，该差异性增加不想要的加工成本和损失。它还导致令人不满意的消费者意见，因为消费者对于所制造的湿气可固化的甲硅烷基化的聚合物满足他们期望的规格(specification)可能感到不太确信。另一个途径一直是使用清除剂使所述未反应的反应性基团猝灭(quench)。然而，这些清除剂的很多具有低的闪点并且因此在用于制备甲硅烷基化的聚合物的工艺中使用的高的工艺温度下是无效的(效率低的)。通过常规工艺制造的甲硅烷基化的聚合物还经常诟病于其他缺陷。例如，所述甲硅烷基化的聚合物经常遭受随时间的色度改变或色度劣化。这是成问题的，因为其影响所述聚合物在这样的一些应用中的性能：其中特定色度或缺少色度是重要的。本领域中对于用于制造甲硅烷基化的聚合物而没有以上讨论的缺陷的工艺仍然存在需要。
技术实现思路
本文中公开如下的意外发现：以上讨论的在常规工艺中观察到的色度劣化可通过向所述工艺中引入其中引入稳定包(试剂包，package)的稳定化步骤而改善。而且，所述色度劣化可通过在所述工艺的早期引入所述稳定化步骤而改善。本文中还公开如下的意外发现：以上讨论的所制造的甲硅烷基化的聚合物的粘度和机械性质的劣化可通过引入猝灭步骤而改善。在引入的猝灭步骤中，将清除包引入到所述工艺中。在一个实施方式中，用于制备甲硅烷基化的聚合物的工艺包括使预聚物和甲硅烷基化试剂通过甲硅烷基化反应而反应以产生甲硅烷基化的聚合物组合物；和在所述甲硅烷基化反应之前、向所述甲硅烷基化反应、或在所述甲硅烷基化反应之后向所述工艺加入包含亚磷酸酯稳定剂的稳定包。尽管所述工艺可为间歇工艺或连续工艺，但是在所述工艺为连续工艺的情况下，所述工艺不包括将所述甲硅烷基化的聚合物组合物的至少一部分返混(逆混合，backmix)。因此，在一个方面中，所述工艺为包括如下的连续工艺：在作为堵头(封尾，endcapping)管式反应单元的甲硅烷基化单元中的无返混的甲硅烷基化步骤，以及任选的稳定化步骤和/或猝灭步骤的至少一个。附图说明图1为具有稳定化步骤和甲硅烷基化步骤的用于制造甲硅烷基化的聚合物的连续工艺的实施方式的图示，其将稳定包和包含反应性官能团的预聚物混合并且将稳定化的包含反应性官能团的预聚物输送到包含甲硅烷基化试剂的混合器，该混合器将混合物混合并且输送到堵头管式反应单元的入口和上游的使用热交换器单元的温控步骤。图2为用于制造甲硅烷基化的聚合物的连续工艺的实施方式的图示，其中所述工艺包括甲硅烷基化步骤和稳定化步骤，其将稳定包和包含反应性官能团的预聚物混合并且将稳定化的包含反应性官能团的预聚物输送到包含甲硅烷基化试剂的混合器，该混合器将混合物混合并且输送到堵头管式反应单元的入口和上游的使用热交换器单元的温控步骤，且其中堵头管式反应单元具有直径可变的反应腔室。图3为具有稳定化步骤、甲硅烷基化步骤和猝灭步骤的用于制造甲硅烷基化的聚合物的连续工艺的实施方式的图示，该工艺将稳定包和包含反应性官能团的预聚物混合并且将稳定化的包含反应性官能团的预聚物输送到包含甲硅烷基化试剂的混合器，该混合器将混合物混合并且输送到堵头管式反应单元的入口和上游的使用热交换器单元的温控步骤、上游的使用热交换器单元的温控步骤和下游的猝灭步骤。图4为具有甲硅烷基化步骤、上游稳定化步骤、上游热交换器、上游链增长单元和下游冷却单元的用于制造甲硅烷基化的聚合物的连续工艺的实施方式的图示。图5为具有甲硅烷基化步骤、上游稳定化步骤、上游热交换器、上游链增长单元以及下游猝灭和冷却单元的用于制造甲硅烷基化的聚合物的连续工艺的实施方式的图示。具体实施方式所述甲硅烷基化的聚合物的制备可通过间歇工艺或连续工艺进行。在间歇工艺中，提供反应腔室用于甲硅烷基化步骤。使反应物例如预聚物和甲硅烷基化试剂反应以产生甲硅烷基化的聚合物组合物，条件是引入稳定化步骤和任选的猝灭步骤(清除步骤)的至少一个。然后将甲硅烷基化的聚合物从反应设备移出以用于存储或进一步引入到涂料、胶粘剂或密封剂产品中。在一个实施方式中，所述甲硅烷基化的聚合物为湿气可固化的甲硅烷基化的聚氨酯聚合物。对于稳定化步骤，可将稳定包在将反应物加入到反应腔室之前加入到反应物、与其它反应物一起直接加入到反应腔室、加入到制造的甲硅烷基化的聚合物组合物、加入到移出的甲硅烷基化的聚合物或随后引入到使用所述甲硅烷基化的聚合物的最终产品。对于猝灭步骤(清除步骤)，将所述清除包加入到反应腔室中或加入到制造的甲硅烷基化的聚合物组合物。尽管所述工艺可为间歇或连续工艺，但是优选的是，所述工艺为连续工艺。连续工艺的优势包括例如，在应用到高体积(大量)生产和按比例增加的操作中的简易性。而且，可改善所述工艺的效率。在连续工艺中，提供反应腔室用于甲硅烷基化步骤。使所述反应物例如包含反应性官能团的预聚物和甲硅烷基化试剂反应以产生甲硅烷基化的聚合物组合物，条件是引入稳定化步骤和任选的猝灭步骤的至少一个。在连续工艺中，用于甲硅烷基化步骤的工艺腔室为具有用于接收反应物的入口和用于排出本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备甲硅烷基化的聚合物的工艺，其包括使预聚物和甲硅烷基化试剂通过甲硅烷基化反应而反应以产生甲硅烷基化的聚合物组合物；和在所述甲硅烷基化反应之前、向所述甲硅烷基化反应、或在所述甲硅烷基化反应之后向所述工艺加入包含亚磷酸酯稳定剂的稳定包；条件是，当所述工艺为连续工艺时，所述工艺不包括将所述甲硅烷基化的聚合物组合物的至少一部分返混。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.11 US 14/823,5801.用于制备甲硅烷基化的聚合物的工艺，其包括使预聚物和甲硅烷基化试剂通过甲硅烷基化反应而反应以产生甲硅烷基化的聚合物组合物；和在所述甲硅烷基化反应之前、向所述甲硅烷基化反应、或在所述甲硅烷基化反应之后向所述工艺加入包含亚磷酸酯稳定剂的稳定包；条件是，当所述工艺为连续工艺时，所述工艺不包括将所述甲硅烷基化的聚合物组合物的至少一部分返混。2.如权利要求1所述的工艺，其中所述预聚物为具有反应性官能团的多元醇或带有末端反应性官能团的链增长的预聚物，和其中所述反应性官能团的至少一个为羟基或异氰酸酯。3.如权利要求2所述的工艺，其中所述多元醇和链增长的聚合物之一或两者的反应性官能团为末端反应性官能团。4.如权利要求2所述的工艺，其中所述链增长的预聚物通过使多元醇和链增长剂反应而制备。5.如权利要求4所述的工艺，其中所述链增长剂为二异氰酸酯或多异氰酸酯。6.如权利要求5所述的工艺，其中所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)、对亚苯基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、液体碳二亚胺改性的MDI及其衍生物、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)。7.如权利要求1所述的工艺，其中所述甲硅烷基化试剂为异氰酸基硅烷、巯基硅烷、羟基-官能的硅烷或氨基硅烷。8.如权利要求1所述的工艺，其中所述甲硅烷基化的聚合物组合物包括完全甲硅烷基化的聚合物和部分甲硅烷基化的聚合物。9.如权利要求8所述的工艺，其中所述甲硅烷基化的聚合物为湿气可固化的甲硅烷基化的聚氨酯聚合物。10.如权利要求1所述的工艺，其进一步包括使所述甲硅烷基化的聚合物组合物和清除剂或清除包反应。11.如权利要求9所述的工艺，其中所述清除包与所述甲硅烷基化的聚合物组合物反应以减少所述甲硅烷基化的聚合物组合物中存在的未反应的反应性官能团的量。12.如权利要求10所述的工艺，其中所述清除包包括至少一种环状酰胺清除剂。13.如权利要求12所述的工艺，其中所述清除包进一步包括以与所述至少一种环状酰胺清除剂的共混物的乙烯基三甲氧基硅烷。14.如权利要求11所述的工艺，其中所述环状酰胺选自ε-己内酰胺、2-吡咯烷酮及它们的组合。15.如权利要求3所述的工艺，其中当所述末端反应性官能团之一为异氰酸酯时，所述甲硅烷基化试剂为氨基硅烷；或者当所述末端反应性官能团之一为羟基时，所述甲硅烷基化试剂为异氰酸基硅烷。16.如权利要求1所述的工艺，其中所述甲硅烷基化试剂为异氰酸基丙基三甲氧基硅烷。17.如权利要求2所述的工艺，其中在甲硅烷基化步骤之前且在所述多元醇的链增长之前将稳定试剂或稳定包加入到多元醇。18.如权利要求17所述的工艺，其中所述稳定包进一步包括受阻酚。19.如权利要求1所述的工艺，其中所述亚磷酸酯稳定剂为式(7)其中R20每次出现时独立地选自包含1-25个碳原子的一价烃，包含1-25个碳原子以及选自氧原子、氮原子和硫原子的至少一个杂原子的一价烃，和其中至少一个碳原子键合到氧-磷基团的氧并且至少一个碳原子共价键合到R21基团的碳原子的包含1-25个碳原子的多价烃；R21每次出现时独立地选自包含1-25个碳原子的一价烃，包含1-25个碳原子以及选自氧原子、氮原子和硫原子的至少一个杂原子的一价烃，和其中至少一个碳原子键合到氧-磷基团的氧并且至少一个碳原子共价键合到R20基团的碳原子的包含1-25个碳原子的多价烃；和R22每次出现时独立地为包含1-25个碳原子且任选地包含选自氧原子、氮原子和硫原子的至少一个杂原子的一价烃。20.如权利要求1所述的工艺，其中所述亚磷酸酯稳定剂选自三异癸基亚磷酸酯；三苯基亚磷酸酯；三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯；2-(2,4,8,10-四叔丁基苯并[d][1,3,2]苯并二氧杂磷杂环庚烯-6-基)氧-N,N-二[2-(2,4,8,10-四叔丁基苯并[d][1,3,2]苯并二氧杂磷杂环庚烯-6-基)氧基乙基]乙胺；二(2,4-二-叔丁基-6-甲基苯基)-乙基-亚磷酸酯；3,9-二-(2,4-二-叔丁基-苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂-螺[5.5]十一烷；三(壬基苯基)亚磷酸酯；苯基二异癸基亚磷酸酯；二苯基异辛基亚磷酸酯；三异十三烷基亚磷酸酯；2-乙基己基二苯基亚磷酸酯；三月桂基亚磷酸酯；二苯基十三烷基亚磷酸酯；及其混合物。21.如权利要求4所述的工艺，其中所述多异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：J班内维西奥斯，M黄，B奥基夫，V库马尔，B巴贝拉，
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