用作硅酮组合物的硅氢加成、脱氢硅烷化和交联催化剂的铁化合物制造技术

本发明专利技术涉及铁化合物作为硅氢加成和/或脱氢硅烷化催化剂的用途。

Iron compounds used as hydrosilylation, dehydrosilane and crosslinking catalysts for silicone compositions

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作硅酮组合物的硅氢加成、脱氢硅烷化和交联催化剂的铁化合物专利
本专利技术的领域是不饱和化合物与包含键合至硅原子上的至少一个氢原子的化合物之间反应的领域。它可以涉及硅氢加成反应，其也称为加成聚合和/或脱氢硅烷化反应。本专利技术涉及用于这些反应的新型催化剂的用途。更具体地，本专利技术涉及铁化合物作为硅氢加成和脱氢甲硅烷化催化剂的用途。这些催化剂也用来通过交联使硅酮组合物硬化。相关技术的描述在硅氢加成反应(也称为加成聚合)期间，包含至少一个不饱和度的化合物与包含至少一个硅氢官能团、即与硅原子键合的氢原子的化合物反应。在烯基型不饱和键的情况下，该反应例如可以描述为：(1)或者在炔基型不饱和键的情况下，该反应例如可以描述为：(2)在脱氢硅烷化反应期间，该反应可以描述为：(3)该硅氢加成反应具体用于使包含具有烯基或炔基单元的有机聚硅氧烷和包含硅氢官能团的有机聚硅氧烷的硅酮组合物交联。通过催化剂进行不饱和化合物的硅氢加成。典型地，对该反应合适的催化剂是铂催化剂。当前，大多数工业硅氢加成反应是通过通式为Pt2(二乙烯基四甲基二硅氧烷)3(或缩写为Pt2(DVTMS)3)的Karstedt铂络合物催化的：2000年代初，具有以下通式的铂-碳烯络合物的制备为更稳定的催化剂提供了途径(见例如国际专利申请WO01/42258)：然而，铂催化剂的使用一直存在问题。它是越来越稀少的贵金属，并且其价格浮动较大。其工业规模的应用是困难的。因此，铂催化的硅氢加成反应的替代方案将是有利的。提出一种不包含铂的用于硅氢加成反应的新型催化剂将是特别有吸引力的。因此，提出一种铂基催化剂的可替代催化剂并通过不具有上述问题的催化剂使新的硅酮组合物可交联和/或可硬化将是有吸引力的。过去，曾提出使用其他催化剂，例如使用铑或铱。同样，这些金属与铂一样稀有，它们的使用并不能解决上述问题。专利申请US20140249311A1公开了铁基产物作为硅氢加成催化剂的用途。这些铁基产物来自铁前体与配体之间的反应，所述铁前体可以是Fe(N(SiMe3)2)2。这些产物随后在用作催化剂之前用还原剂处理。这些铁基产品中有大量已作为硅氢加成催化剂进行了测试，但只有它们中的一些具有活性。此外，没有提及催化剂的活性或反应的选择性。因此，本专利技术的目的之一是提出一种在包含与一个硅原子键合的至少一个氢原子的化合物与不饱和化合物，特别是带有一个烯基或炔基单元的有机聚硅氧烷之间进行硅氢加成和/或脱氢硅烷化的方法，其将使用有利地低成本、易于供应、且轻微毒性或无毒的催化剂。此外，希望用这种替代催化剂获得的硅氢加成产率尽可能高。在此背景下，本专利技术的目的之一是提出一种特别适合于催化硅氢加成和脱氢硅烷化反应并具有用于工业应用的足够活性的新型催化剂。使用具有特定结构的铁化合物催化剂达到了该目的。
技术实现思路
通过使用铁作为硅氢加成和/或脱氢硅烷化催化剂达到了这些目的。本申请的第一个目的是式(1)的铁化合物作为硅氢加成和/或脱氢硅烷化催化剂的用途，[Fe(N(SiR3)2)x]y(1)其中：-符号R相同或者不同，表示氢原子或者具有1至12个碳原子的烃基，优选地，符号R相同或者不同，选自氢原子、具有1至8个碳原子的烷基基团及具有6至12个碳原子的芳基基团；-x＝1、2或3；且-y＝1或2。另外，本专利技术的目的也是通过不饱和化合物与包含至少一个硅氢官能团的化合物之间的反应制备硅氢加成和/或脱氢硅烷化产物的方法，所述不饱和化合物选自包含至少一个烯官能团和至少一个炔官能团的有机聚硅氧烷化合物，其中所述方法的特征在于其是被如上述式(1)的铁化合物所催化。本专利技术的另一个目的是包含以下组分的组合物：-至少一种不饱和化合物，其选自包含至少一个烯官能团和至少一个炔官能团的有机聚硅氧烷化合物；-包含至少一个硅氢官能团的至少一种化合物；和-如上所述的式(1)的铁化合物。专利技术的详细描述方法因此本专利技术的一个目的是通过以下物质之间的反应制备硅氢加成和/或脱氢硅烷化产物的方法，-不饱和化合物A，其选自包含式(I)的单元和可能地包含式(II)的其他单元的有机聚硅氧烷化合物：ZgUhSiO(4-(g+h))/2(I)其中：-基团Z相同或不同，表示含有2至6个碳原子的直链或带支链的烯基或炔基基团；-基团U相同或不同，表示含有1至12个碳原子的烃基；-g＝1或2，h＝0、1或2，且g+h＝1、2或3；UiSiO(4-i)/2(II)其中U具有与上述相同的含义，且i＝0、1、2或3；-和包含至少一个硅氢官能团的化合物B，其中所述方法的特征在于其被式(1)的铁化合物C所催化：[Fe(N(SiR3)2)x]y(1)其中：-符号R相同或者不同，表示氢原子或者具有1至12个碳原子的烃基，优选地，符号R相同或者不同，选自氢原子、具有1至8个碳原子的烷基基团、具有3至8个碳原子的环烷基基团、以及具有6至12个碳原子的芳基基团；-x＝1、2或3；且-y＝1或2。在该式(1)中，铁可以具有I、II或III的氧化水平。专利技术人认为，已经表明如上所述的式(1)化合物C可以有效地催化硅氢加成和/或脱氢硅烷化反应。特别地，这些催化剂具有不需要使用溶剂的优点，因为它们在硅油中具有良好的溶解度。根据本专利技术的实施方案，在根据本专利技术的方法中，化合物C是式(2)的化合物：[Fe(N(SiR3)2)2]y(2)其中：-Fe表示氧化水平为II的铁，和-R如上定义，和-y＝1或2。根据本专利技术的优选实施方案，在根据本专利技术的方法中，催化剂C是式(3)的化合物：[Fe(N(Si(CH3)3)2)2]y(3)其中：-Fe表示氧化水平为II的铁，和-y＝1或2。根据一个变型，上述式(III)的化合物C可以在不饱和化合物A的存在下通过FeCl2与LiN(SiMe3)2之间的定量反应原位合成。所述不饱和化合物A选自包含式(I)的单元和可能地包含式(II)的其他单元的有机聚硅氧烷化合物：ZgUhSiO(4-(g+h))/2(I)其中：-基团Z相同或不同，表示具有2至6个碳原子的直链或带支链的烯基或炔基基团；-基团U相同或不同，表示具有1至12个碳原子的烃基；-g＝1或2，h＝0、1或2，且g+h＝1、2或3；UiSiO(4-i)/2(II)其中U具有与上述相同的含义，且i＝0、1、2或3。应理解上面的式(I)和式(II)中，如果存在几个基团U，它们可以彼此相同或不同。在式(I)中，符号g可以优选等于1。在式(1)和式(2)中，U可以表示单价基团，其选自可以被至少一个卤素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过以下物质之间的反应来制备硅氢加成和/或脱氢硅烷化产物的方法，/n-不饱和化合物A，其选自包含式(I)的单元和可能地包含式(II)的其他单元的有机聚硅氧烷化合物：/nZ

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170705 FR 17563231.一种通过以下物质之间的反应来制备硅氢加成和/或脱氢硅烷化产物的方法，
-不饱和化合物A，其选自包含式(I)的单元和可能地包含式(II)的其他单元的有机聚硅氧烷化合物：
ZgUhSiO(4-(g+h))/2(I)
其中：
-基团Z相同或不同，表示具有2至6个碳原子的直链或带支链的烯基或炔基基团；
-基团U相同或不同，表示具有1至12个碳原子的烃基；
-g＝1或2，h＝0、1或2，且g+h＝1、2或3；
UiSiO(4-i)/2(II)
其中U具有与上述相同的含义，且i＝0、1、2或3；
-和包含至少一个硅氢官能团的化合物B，
-其中所述方法的特征在于，硅氢加成和/或脱氢硅烷化反应由式(1)的铁化合物C所催化：
[Fe(N(SiR3)2)x]y(1)
其中：
-符号R相同或者不同，表示氢原子或者具有1至12个碳原子的烃基，优选地，符号R相同或者不同，选自氢原子、具有1至8个碳原子的烷基基团、具有3至8个碳原子的环烷基基团、以及具有6至12个碳原子的芳基基团；
-x＝1、2或3；且
-y＝1或2。


2.根据权利要求1所述的方法，其中化合物C具有式(2)：
[Fe(N(SiR3)2)2]y(2)
其中：
-Fe表示氧化水平为II的铁；
-符号R相同或者不同，表示氢原子或者具有1至12个碳原子的烃基，优选地，符号R相同或者不同，选自氢原子、具有1至8个碳原子的烷基基团、具有3至8个碳原子的环烷基基团、以及具有6至12个碳原子的芳基基团；且
-y＝1或2。


3.根据权利要求1所述的方法，其中化合物C具有式(3)：
[Fe(N(Si(CH3)3)2)2]y(3)
其中：
-Fe表示氧化水平为II的铁，和
-y＝1或2。


4.根据权利要求的任一项所述的方法，其中，相对于不饱和化合物A所带有的不饱和键的总摩尔数，化合物C的摩尔浓度为0.01％至15％、优选为0.05％至10％，例如为0.1％至4％。


5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述方法不使用基于铂、钯、钌或铑的化合物。


6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于包含至少一个硅氢官能团的化合物B选自：
-包含键合至硅原子的至少一个氢原子的硅烷或聚硅烷化合物；
-包含键合至硅原子的至少一个氢原子的有机聚硅氧烷化合物，优选地，每个分子包含至少两个硅氢官能团的有机聚硅氧烷化合物；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特·蒙泰伊，让·雷诺，马加利·皮耶，马加利·布斯基耶，
申请(专利权)人：埃肯有机硅法国有限公司，克劳德伯纳德里昂第一大学，法国国家科学研究院，
类型：发明
国别省市：法国;FR