CN103261281A - 含氢硅树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体含氢硅树脂及其制备方法,所述液体含氢硅树脂的平均组成由下式表示:(R1R2R3SiO1/2)M·(R4R5SiO2/2)D·(R6SiO3/2)T·(SiO4/2)Q (I),其中R1-R6是相同或不同的基团,所述基团独立地选自有机基团和氢原子,其前提是R1-R6中的至少一个是与硅原子直接键接的氢原子,并且M、T和Q各自表示0至小于1的数,D表示大于0且小于1的数,M+D+T+Q=1,并且T+Q>0;所述树脂在每个分子中平均具有至少两个与硅原子直接键接的氢原子,并且重均分子量为10,000-300,000g/mol。通过将含氢硅油、羟基硅树脂和脱氢催化剂分散在溶剂中而形成分散体,使分散体反应,然后去除所述溶剂和所述催化剂而得到所述液体含氢硅树脂。
Description
技术领域
本发明涉及含氢硅树脂,并且更具体地涉及具有高分子量的液体含氢硅树脂。本发明还涉及用于制备所述树脂的方法和所述树脂的各种用途。
背景技术
硅树脂是一类具有交联结构的聚有机硅氧烷。常规地,硅树脂的制备以有机硅烷为原料,并通过有机硅烷的水解性缩合和其后的重排,可制备具有直接键接在硅原子上的反应性基团,例如羟基、氢原子、烷氧基和乙烯基的硅树脂。硅树脂具有极佳的性质,例如耐热性和耐候性、良好的电绝缘性、耐化学性、疏水性和阻燃性。此外,通过改性还可得到其他性质。因此,它们可被广泛地用于绝缘性保护涂料、耐热性/耐候性且抗腐蚀性的涂料、金属保护涂料、建筑工程的防水/防湿涂料、光学涂料、脱模剂、粘合剂、半导体封装材料和电子元件包装材料的领域。
归因于高反应性的Si-H键,含氢硅树脂可通过各种反应,例如加成、缩合等交联。含氢硅树脂可在宽范围条件下通过氢化硅烷化而官能化,使得可提供各种官能化的硅树脂。此外,相对于羟基硅树脂,含氢硅树脂本身可在环境温度下储存。
目前,用于含氢硅树脂的制备方法通常基于硅烷的共水解-缩合。
Wacker Chemie GmbH的US20060081864A1公开了含氢硅树脂可通过以下步骤得到:在低温下将含Si-OH的氯硅烷、烷基氯硅烷、H2O和硫酸反应至平衡状态;然后向混合物中加入甲苯/水以通过层分离而中和;和通过减压蒸馏除去溶剂。
ShinEtsu Chemical Co.Ltd.的CN101295032A公开了含氢硅树脂可通过如下制备:将苯基氯硅烷、被Si-Cl基团封端的线性硅油和含Si-H的氯硅烷溶入甲苯中,将所得溶液滴加入水中以有助于共水解-缩合反应,用水洗涤,用碱洗以中和混合物,然后去除水和溶剂。
Allied Signal Inc.,的CN98806411.1公开了一种方法,其中可通过使用两相溶剂体系(非极性溶剂、极性溶剂和水的混合物)和固体催化剂以促进氢化三卤硅烷单体和有机三卤硅烷的共水解-缩合反应而得到有机氢化硅氧烷树脂。在过滤固体催化剂并蒸发溶剂之后可得到纯的有机氢化的硅氧烷树脂。
但是,现有技术中用于含氢硅树脂的上述制备方法遇到多个技术问题,例如:
1)反应条件难以控制,也就是说原料,例如水和催化剂的加入需要小心控制以防止胶凝;工艺参数(反应温度、持续时间、搅拌速率等)也需要小心控制;
2)所述方法是复杂的,这是由于它包括水解、缩合、催化剂中和、溶剂去除等步骤;
3)大量副产物,例如酸类和醇类将在树脂制备过程中出现,并由此该方法对设备要求严格的标准,导致需要复杂的纯化步骤;
4)难以制备具有高分子量的含氢硅树脂。一般而言,具有高分子量的硅树脂仅可在催化剂如酸、碱等存在下,经过长反应时间才可得到,因为在树脂的缩合过程中几乎不存在Si-H基团,并且易于引起严重的副反应甚至交联。因此,具有高分子量的含氢硅树脂的合成方法是非常受限制的。
5)也难以制备具有高透光率的含氢硅树脂。由于副反应,特别是胶凝反应将在含氢硅树脂的制备过程中造成含氢硅树脂产物的透光率下降,从而限制了它们的应用;
6)重现性不佳。归因于可能影响反应的不同因素,不同批次中的产物性能难以预期。因此,工业上最重要的是提供对于制备含氢硅树脂经济且容易的新型方法。因此,本发明的目的是提供显示出高分子量和高透光率的含氢硅树脂,此外还提供能够容易地得到该树脂的制备方法。
发明内容
在深入广泛研究之后,本发明人发现一种用于制备含氢硅树脂的新型制备方法,其至少部分地克服了上述现有技术的困难,并且还出人意料地发现通过所述方法得到一种新型液体含氢硅树脂,其具有高的重均分子量,并具有极佳的性质,包括高分子量、可调节的粘度、高透光率和/或可调节的反应性氢含量,所述反应性氢含量是指直接键接在Si原子上的氢原子的含量。
本发明的一个方面提供液体含氢硅树脂,其具有平均组成式(I):
(R1R2R3SiO1/2)M·(R4R5SiO2/2)D·(R6SiO3/2)T·(SiO4/2)Q (I),
其中R1-R6是相同或不同的基团,所述基团独立地选自有机基团和氢原子,其前提是R1-R6中的至少一个是与硅原子直接键接的氢原子,并且
M、T和Q各自表示0至小于1的数,D表示大于0且小于1的数,M+D+T+Q=1,并且T+Q>0;
所述树脂在每个分子中平均具有至少两个与硅原子直接键接的氢原子,并且重均分子量为10,000-300,000g/mol。
本发明的另一方面涉及本发明的液体含氢硅树脂的制备方法,其涉及含氢硅油和羟基硅树脂的脱氢化。尽管在现有技术中已提及含氢硅油和羟基硅树脂的脱氢反应,但是该反应通常在现有技术中用于交联和发泡,这是由于该反应难以控制。在深入广泛的研究之后,本发明人发现通过选择合适的原料可得到适度且可控的脱氢化,并由此从本发明中的合适的含氢硅油和羟基硅树脂可制备具有优异性能的含氢硅树脂。
用于本发明的液体含氢硅树脂的所述制备方法包括以下步骤:将至少一种含氢硅油、至少一种羟基硅树脂和至少一种脱氢催化剂分散在溶剂中以形成分散体,使所述分散体反应,然后去除所述溶剂和所述催化剂,
其中,所述含氢硅油包含下式(II)的线性含氢硅油和/或下式(III)的环状含氢硅油:
其中R是甲基或氢,m>0,n≥0,每分子的Si-H基团的数量≥3,并且与Si原子直接键接的氢原子的含量为基于所述含氢硅油总重量的0.1-1.6重量%。
其中x>0,y≥0,每分子的Si-H基团的数量≥3,并且直接与Si原子键接的氢原子的含量为基于所述含氢硅油总重量的0.1-1.6重量%;
所述羟基硅树脂具有以下的平均组成式(IV):
(R’1R’2R’3SiO1/2)M’·(R’4R’5SiO2/2)D’·(R’6SiO3/2)T’·(SiO4/2)Q’ (IV)
其中R’1-R’6是相同或不同的基团,其独立地选自有机基团和羟基,并且R’1-R’6中的至少一个是羟基,
M’、D’、T’和Q’各自表示0至小于1的数,M’+D’+T’+Q’=1,并且T’+Q’>0,并且
羟基硅树脂每个分子的Si-OH基团的数量≥3;
其前提是所述含氢硅油中的Si-H基团相对于所述羟基硅树脂中的Si-OH基团的摩尔比为大于1.0至100.0。
优选地,在上述方法中,所述含氢硅油中的Si-H基团相对于所述羟基硅树脂中的Si-OH基团的摩尔比为10.0-40.0。
通常,在本发明的含氢硅油和羟基硅树脂中,一个Si原子将分别仅带有一个氢原子或OH基团。但是,对于术语“Si-H基团的数量”、“Si-OH基团的数量”和“Si-H基团相对于Si-OH基团的摩尔比”,如果一个Si原子分别带有两个氢原子或OH基,则分别键接至Si原子的各氢原子或OH基被计为一个单独的Si-H基团或Si-OH基团。
不受限于任何理论,相信在本发明的制备方法中,含氢硅油提供Si-H基团,其通过脱氢化与羟基硅树脂的羟基反应,并由此含氢硅油通过化学键与羟基硅树脂连接而得到所述含氢硅树脂。由于本发明中的含氢硅树脂的制备方法不涉及常规的共水解-缩合方法中存在的水解、缩合和/或重排反应,本发明方法具有几乎无副反应、工艺简单和良好的重现性。
本发明的另一方面涉及根据本发明方法制备的液体含氢硅树脂。
本发明的又一方面涉及根据本发明的液体含氢硅树脂或根据本发明方法制备的液体含氢硅树脂在绝缘性保护涂料、耐热/耐候性的耐腐蚀涂料、金属保护涂料、建筑工程的防水/防湿涂料、光学涂料、脱模剂、粘合剂、半导体封装材料和电子元件包装材料中的用途。
根据本发明的制备方法比现有技术中的制备方法更简单且更可控。所得的本发明的液体含氢硅树脂具有多种益处,包括高分子量、高纯度和高透光率。此外,取决于树脂的不同应用,本发明的液体含氢硅树脂的粘度在宽范围是可调节的。此外,本发明树脂的氢含量取决于不同应用需求而可变化。
以下详尽地描述本发明的详细制备方法和含氢硅树脂,但本发明不限于以下内容。
<含氢硅树脂>
根据本发明的液体含氢硅树脂具有以下的平均组成式(I):
(R1R2R3SiO1/2)M·(R4R5SiO2/2)D·(R6SiO3/2)T·(SiO4/2)Q (I),
其中R1-R6是相同或不同的基团,所述基团独立地选自有机基团和氢原子,其前提是R1-R6中的至少一个是直接与硅原子键接的氢原子,并且
M、T和Q各自表示0至小于1的数,D表示大于0且小于1的数,M+D+T+Q=1,并且T+Q>0;
所述树脂在每个分子中平均具有至少两个与硅原子直接键接的氢原子,并且重均分子量为10,000-300,000g/mol。
本发明意义中用于所述液体含氢硅树脂的术语“液体”应广义地理解,其包括但不限于所述树脂至少在从室温至适当的高温的特定温度下和在标准大气压力(101,325Pa)下可以是液体状态。优选地,所述含氢硅树脂至少在室温下和标准大气压力下是液体状态。如本文使用的,术语“室温”是指20-30℃的特定温度。
本发明的“硅树脂”应理解为具有枝化结构的有机聚硅氧烷。“硅油”应理解为具有线性结构的有机聚硅氧烷,并且至少在室温下是液态。
“有机聚硅氧烷”应理解为是合成性化合物,其中硅原子通过氧原子连接而形成链或三维网,并且其中硅原子剩余的价态被除了上述通过氧原子与另一硅原子连接之外的提供取代的任何原子或有机基团饱和。在本发明的情境中,有机聚硅氧烷应理解为显示出至少10个单元,其中“单元”应理解为分别由1个硅原子和(根据硅原子上的价数)它与氧原子、以及其他原子或有机基团的4个键接所形成的结构基团。“含氢硅树脂”或“含氢硅油”应理解为显示出一个或多个Si键接的氢原子的相应的有机聚硅氧烷。
如本发明中使用的,术语“优选的”和“优选地”是指在特定的情况下具有特定益处的本发明的实施方案。但是,在相同或其他情况下,其他实施方案也可以是优选的。此外,一个或多个优选实施方案的描述不意图从本发明范围中排除其他实施方案。
在上述的平均结构式(I)中,R1-R6的有机基团优选地选自线性或枝化的具有1-20个碳原子的烷基、具有2-20个碳原子的烯基、具有5-25个碳原子的环烷基、具有5-25个碳原子的环烯基、具有6-30个碳原子的芳基、具有7-30个碳原子的芳烷基和所述烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳基和芳烷基的卤化物。
本发明中使用的术语“卤化物”是指一个或多个的卤素取代的由R1-R6表示的烃基。术语“卤取代的”是指氟-、氯-、溴-或碘-基团。
另外更优选地,所述有机基团选自线性或枝化的具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的烯基、具有5-15个碳原子的环烷基、具有5-15个碳原子的环烯基、具有6-15个碳原子的芳基、具有7-15个碳原子的芳烷基、及它们的氟化物或氯化物。另外特别优选地,所述有机基团选自具有1-3个碳原子的烷基和苯基。具有1-3个碳原子的烷基可以是甲基、乙基、正丙基和异丙基。
本发明的液体含氢硅树脂具有高的重均分子量,并取决于不同的应用需求是可调节的。优选地,所述含氢硅树脂的重均分子量为10,000-250,000g/mol。更优选地,所述含氢硅树脂的重均分子量为10,000-150,000g/mol。根据本发明,重均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)在以下条件下测定:
-洗脱剂: THF(四氢呋喃)
-标准物: 聚苯乙烯
-温度: 35°C(柱和RI).
其他参数优选地是:
-流速: 0.8ml/min
-检测: RI(折光率)
-柱: 串联的3个Plgel混合的-D柱(Polymer
laboratories,7.5*300mm)
-样品制备: 2.5mg/ml,THF中
-进样量: 100μl.
液体含氢硅树脂的树脂粘度没有具体限制。取决于不同的所需的情况,粘度可在宽范围变化。25℃下的含氢硅树脂的优选粘度不低于100mPa·s。根据本发明,粘度可在Brookfield DV-+Digital Viscometer/LV,在25°C的温度下(锭子S64,转速50rpm)测试。
所述液体含氢硅树脂具有高透光率,并且也是可调节的。优选地,所述含氢硅树脂在可见光范围中的透光率不低于80%,并且所述透光率根据JY/T022-1996(1cm石英池,带宽2nm,波长范围:400–800nm)测试。另外更优选地,含氢硅树脂的透光率不低于90%。
<含氢硅油>
本发明中使用的含氢硅油包括选自上述式(II)的线性含氢硅油和/或上述式(III)的环状含氢硅油的那些。
优选地,上述含氢硅油的重均分子量为500-20,000,并且更优选为1,000-17,000g/mol(按照GPC测试,参见以上)。
另外优选地,上述含氢硅油的粘度为5-1,000mPa·s(25℃),并且更优选为10-600mPa·s(25℃)。
与上述含氢硅油的Si原子直接键接的氢原子含量为基于所述含氢硅油的总重量的0.1-1.6重量%,优选为0.5-1.5重量%,并且更优选为1.0-1.5重量%。根据本发明,与含氢硅油的Si原子直接键接的氢原子含量通过将氢氧化钠与含氢硅油反应,收集由此产生的氢气,并测试其体积,由此计算含量而确定。
在本发明的一个实施方案中,含氢硅油的含量基于分散液的总重量优选为1.0-40.0重量%,并且更优选为3.0-40.0重量%。
<羟基硅树脂>
术语“羟基硅树脂”是指具有Si-OH基团的硅树脂。在本发明中,羟基硅树脂由上述的式(IV)表示。
优选地,羟基硅树脂中的有机基团选自线性或枝化的具有1-20个碳原子的烷基、具有2-20个碳原子的烯基、具有5-25个碳原子的环烷基、具有5-25个碳原子的环烯基、具有6-30个碳原子的芳基、具有7-30个碳原子的芳烷基、及所述烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳烷基和芳基的卤化物。
另外更优选地,所述有机基团选自线性或枝化的具有1-10个碳原子的烷基、具有2-10个碳原子的烯基、具有5-15个碳原子的环烷基、具有5-15个碳原子的环烯基、具有6-15个碳原子的芳基、具有7-15个碳原子的芳烷基、及它们的氟化物或氯化物。另外特别优选地,所述有机基团选自具有1-3个碳原子的烷基和苯基。具有1-3个碳原子的烷基可以是甲基、乙基、正丙基和异丙基。
优选地,与所述羟基硅树脂中的Si原子直接键接的羟基的含量为基于所述羟基硅树脂的重量的0.1-20.0重量%,并且更优选为1.0-10.0重量%。
另外优选地,所述羟基硅树脂的重均分子量为600-250,000,并且更优选为1,500-100,000。
优选地,根据本发明方法的羟基硅树脂的含量为所述分散体总重量的1.0-40.0重量%,并且优选为2.0-40.0重量%。
此外,在分散体中的含氢硅油和羟基硅树脂的总含量优选为基于所述分散体总重量的2.0-60.0重量%。更优选地,在分散体中的含氢硅油和羟基硅树脂的总含量为基于所述分散体总重量的2.0-50.0重量%。
在本发明的制备方法中,羟基硅树脂可选自商购产品,例如MomentiveCompany的硅树脂TSR116、TSR117、TSR144、TSR145、TSR160和TSR165;ShinEtsu Chemical Co.的硅树脂KR400、KR220L、KR255、KR282和KR212;Dow Corning Company的硅树脂805、806A、808、217、220、233、249和Z-6018;以及SiVance LLC Company的MQ OH-1、MQ OH-3、MQ OH-4和MQ OH-5。
<溶剂>
对于本发明方法中的溶剂选择没有限制,只要溶剂适于脱氢化反应。本发明方法中的溶剂可例如是选自以下的一种或多种:酯、酮、脂族烃、环脂族烃、芳族烃和醚,优选是选自以下的一种或多种:丙酮、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、甲苯、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醚、四氯甲烷、石油醚和四氢呋喃。
在本发明方法中,总溶剂含量基于所述分散体的总重量,优选为15.0-97.9重量%,并且更优选为30.0-90.0重量%。
<催化剂>
根据本发明方法的催化剂是用于Si-H和Si-OH基团的脱氢化的那些。优选地,所述催化剂可容易地作为气体在完成反应之后被去除。
更优选地,所述脱氢催化剂是选自以下的一种或多种:双(二甲基氨乙基)醚、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙烷二胺、四甲基乙基丙基胺、四甲基己烷二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、2,2-双(吗啉基)二乙基醚、椰油基吗啉、N-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1,4-二甲基哌嗪、氨、碳酸铵、碳酸氢铵、N,N-二甲基苯甲胺、三(二甲基氨丙基)胺和三乙基胺。
优选地,所述催化剂的总含量为基于所述分散体的总重量的0.1-10.0重量%,并且更优选为0.1-5.0重量%。
本发明方法中使用的所有试剂和材料可以是商购的。
对于所述方法的反应温度和反应时间没有特定限制。优选地,反应温度可以为20-100℃,并且可优选地,反应时间可以为1-20小时。
实施例
以下将以示例的方式进一步描述本发明,但不意图将本发明范围限于实施例。
实施例中所用的含氢硅油是:
TSF-484,来自Momentive Company,氢含量:1.58重量%,重均分子量:4,000-5,000,25℃下的粘度:30mPa·s;
7672,来自Dow Corning Company,氢含量:0.9重量%,重均分子量:11,000,25℃下的粘度:70mPa·s;
1107,来自Dow Corning Company,氢含量:1.60重量%,重均分子量:4,000,25℃下的粘度:30mPa·s;
7048,来自Dow Corning Company,氢含量:1.58-1.60重量%,重均分子量:4,000-5,000,25℃下的粘度:30mPa·s;
KF99,来自ShinEtsu Chemical Co.,氢含量:1.58-1.60重量%,重均分子量:4,000-5,000,25℃下的粘度:30mPa·s;
202,甲基含氢硅油,来自Bluestar Company,氢含量:1.58-1.60重量%,重均分子量:1,700,25℃下的粘度:25mPa·s;
F1-3546,来自Dow Corning,氢含量:0.11重量%,重均分子量:8,700,25℃下的粘度:135mPa·s;
HMS-301,来自Gelest Company,氢含量:0.40重量%,重均分子量:1,900-2,000,25℃下的粘度:25-35mPa·s.
在本实施例的情境中,“氢含量”表示基于相应的含氢有机硅化合物的总重量,与Si原子直接键接的氢原子的含量。
实施例中使用的羟基硅树脂如下:
Z-6018,来自Dow Corning,重均分子量:1500-2500,羟基含量:6.0重量%;
806A,来自Dow Corning,重均分子量:200,000,羟基含量:1.0重量%;
249,来自Dow Corning,重均分子量:2000-4000,羟基含量:5.0重量%;
220,来自Dow Corning,重均分子量:2000-4000,羟基含量:1.0重量%;
217,来自Dow Corning,重均分子量:1,500-2,500,羟基含量:6.0重量%;
KR220L,来自ShinEtsu Chemical Co.,重均分子量:2000-4000,羟基含量:4.0重量%。
MK,来自Wacker Chemical Co.,重均分子量:2000-4000,羟基含量:1.0重量%。
实施例1
称重8.0g的249、6.0g的7672、6.0g的7048、79.8g的乙酸乙酯和0.2g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为6.5)。在将混合物加热至70℃,并在该温度下反应10小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为5,000mPa·s,重均分子量为50,000,氢含量为8.1mmol/g,并且400nm下的透光率为90%。
实施例2
称重5.0g的KR220L、2.5g的7672、2.5g的7048、89.8g的乙酸乙酯和0.2g的碳酸铵,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为5.4)。在将混合物加热至60℃,并在该温度下反应4小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和碳酸铵,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为2400mPa·s,重均分子量为14,000,氢含量为5.5mmol/g,并且400nm下的透光率为93%。
实施例3
称重6.0g的249、14.0g的HMS-301、79.8g的甲苯和0.2g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为3.2)。在将混合物加热至70℃,并在该温度下反应20小时之后,通过旋转蒸发去除甲苯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为12,000mPa·s,重均分子量为120,000,氢含量为1.4mmol/g,并且400nm下的透光率为91%。
实施例4
称重7.4g的KR220L、3.7g的7672、3.7g的7048、85.2g的乙酸乙酯,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为5.3)。然后用氨气吹扫5min。在将混合物加热至60℃,并在该温度下反应5小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和氨气,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为4,500mPa·s,重均分子量为48,000,氢含量为5.7mmol/g,并且400nm下的透光率为90%。
实施例5
称重4.0g的249、3.0g的7672、3.0g的7048、70.0g的乙酸乙酯和0.2g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为3.2)。在将混合物加热至60℃,并在该温度下反应8小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为1,100mPa·s,重均分子量为11,000,氢含量为8.9mmol/g,并且400nm下的透光率为92%。
实施例6
称重5.0g的KR220L、2.5g的7672、2.5g的7048、89.8g的乙酸乙酯,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为5.4),然后,用氨气吹扫5分钟。在将混合物加热至60℃,并在该温度下反应5小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和氨气,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为2,300mPa·s,重均分子量为21,000,氢含量为5.0mmol/g,并且400nm下的透光率为94%。
实施例7
称重5.0g的220、2.5g的7672、2.5g的7048、89.8g的乙酸乙酯和0.2g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为21.2)。在将混合物加热至60℃,并在该温度下反应8小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为2,000mPa·s,重均分子量为19,000,氢含量为7.6mmol/g,并且400nm下的透光率为85%。
实施例8
称重5.0g的MK、5.0g的7672、89.8g的乙酸乙酯和0.2g的碳酸氢铵,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为15.3)。在将混合物加热至60℃,并在该温度下反应6小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和碳酸氢铵,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为1,100mPa·s,重均分子量为15,000,氢含量为4.3mmol/g,并且400nm下的透光率为94%。
实施例9
称重3.0g的806A、7.0g的7672、89.9g的乙酸乙酯和0.1g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为35.6)。在将混合物加热至70℃,并在该温度下反应4小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为20,000mPa·s,重均分子量为250,000,氢含量为6.1mmol/g,并且400nm下的透光率为86%。
实施例10
称重10.0g的Z-6018、5.0g的F1-3546、5.0g的7048、79.7g的乙酸乙酯和0.3g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为2.4)。在将混合物加热至70℃,并在该温度下反应16小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为15,000mPa·s,重均分子量为50,000,氢含量为4.3mmol/g,并且400nm下的透光率为92%。
实施例11
称重5.0g的217、5.0g的202、89.9g的乙酸乙酯和0.1g的三乙胺,并加入至三颈烧瓶中(SiH/SiOH的摩尔比为4.6)。在将混合物加热至70℃,并在该温度下反应10小时之后,通过旋转蒸发去除乙酸乙酯和三乙胺,并由此得到本发明的液体含氢硅树脂。所得的含氢硅树脂在25℃的粘度为2,000mPa·s,重均分子量为13,000,氢含量为8.5mmol/g,并且400nm下的透光率为90%。
Claims (20)
1.液体含氢硅树脂,其具有平均组成式(I):
(R1R2R3SiO1/2)M·(R4R5SiO2/2)D·(R6SiO3/2)T·(SiO4/2)Q (I),
其中R1-R6是相同或不同的基团,所述基团独立地选自有机基团和氢原子,其前提是R1-R6中的至少一个是与硅原子直接键接的氢原子,并且
M、T和Q各自表示0至小于1的数,D表示大于0且小于1的数,M+D+T+Q=1,并且T+Q>0;
所述树脂在每个分子中平均具有至少两个与硅原子直接键接的氢原子,并且重均分子量为10,000-300,000g/mol。
2.权利要求1的液体含氢硅树脂,其中所述含氢硅树脂在25℃下的粘度不小于100mPa·s。
3.权利要求1或2的液体含氢硅树脂,其中所述含氢硅树脂的重均分子量为10,000-250,000g/mol。
4.前述权利要求中任一项的液体含氢硅树脂,其中所述有机基团选自线性或枝化的具有1-20个碳原子的烷基、具有2-20个碳原子的烯基、具有5-25个碳原子的环烷基、具有5-25个碳原子的环烯基、具有6-30个碳原子的芳基、具有7-30个碳原子的芳烷基、及它们的卤化物。
5.前述权利要求中任一项的液体含氢硅树脂,其中所述有机基团选自具有1-3个碳原子的烷基和苯基。
6.前述权利要求中任一项的液体含氢硅树脂,其中所述含氢硅树脂在可见光范围中的透光率不低于80%,所述透光率根据JY/T022-1996测试。
7.制备前述权利要求1-6中任一项的液体含氢硅树脂的方法,其包括将至少一种含氢硅油、至少一种羟基硅树脂和至少一种脱氢催化剂分散在溶剂中而形成分散体,使所述分散体反应,然后去除所述溶剂和所述催化剂,
其中,所述含氢硅油包含下式(II)的线性含氢硅油和/或下式(III)的环状含氢硅油:
其中R是甲基或氢,m>0,n≥0,每分子的Si-H基团的数量≥3,并且与Si原子直接键接的氢原子的含量基于所述含氢硅油的总重量为0.1-1.6重量%,
其中x>0,y≥0,每分子的Si-H基团的数量≥3,并且与Si原子直接键接的氢原子的含量基于所述含氢硅油的总重量为0.1-1.6重量%;
所述羟基硅树脂具有以下的平均组成式(IV):
(R’1R’2R’3SiO1/2)M’·(R’4R’5SiO2/2)D’·(R’6SiO3/2)T’·(SiO4/2)Q’ (IV)
其中R’1-R’6是相同或不同的基团,其独立地选自有机基团和羟基,并且R’1-R’6中的至少一个是羟基,
M’、D’、T’和Q’各自表示0至小于1的数,M’+D’+T’+Q’=1,并且T’+Q’>0,并且
所述羟基硅树脂每个分子的Si-OH基团的数量≥3,
其前提是所述含氢硅油中的Si-H基团相对于所述羟基硅树脂中的Si-OH基团的摩尔比为大于1.0至100.0。
8.权利要求7的方法,其中所述含氢硅油在25℃下的粘度为5-1,000mPa·s,优选为10-600mPa·s。
9.权利要求7或8的方法,其中所述含氢硅油的重均分子量为500-20,000g/mol,优选为1,000-17,000g/mol。
10.权利要求7-9中任一项的方法,其中所述羟基硅树脂中的有机基团选自线性或枝化的具有1-20个碳原子的烷基、具有2-20个碳原子的烯基、具有5-25个碳原子的环烷基、具有5-25个碳原子的环烯基、具有6-30个碳原子的芳基、具有7-30个碳原子的芳烷基、及它们的卤化物。
11.权利要求7-10中任一项的方法,其中所述羟基硅树脂中的有机基团选自具有1-3个碳原子的烷基和苯基。
12.权利要求7-11中任一项的方法,其中在所述羟基硅树脂中与Si原子直接键接的羟基的含量为基于所述羟基硅树脂的重量的0.1-20.0重量%,优选为1.0-10.0重量%。
13.权利要求7-12中任一项的方法,其中所述羟基硅树脂的重均分子量为600-250,000g/mol,优选为1,500-100,000g/mol。
14.权利要求7-13中任一项的方法,其中所述含氢硅油和所述羟基硅树脂的总含量基于所述分散体的总重量为2.0-60.0重量%。
15.权利要求7-14中任一项的方法,其中所述脱氢催化剂是选自以下的一种或多种:双(二甲基氨乙基)醚、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙烷二胺、四甲基乙基丙基胺、四甲基己烷二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、2,2-双(吗啉基)二乙基醚、椰油基吗啉、N-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1,4-二甲基哌嗪、氨、碳酸铵、碳酸氢铵、N,N-二甲基苯甲胺、三(二甲基氨丙基)胺和三乙基胺。
16.权利要求7-15中任一项的方法,其中所述脱氢催化剂的总含量为基于所述分散体的总重量的0.1-10.0重量%,优选为0.1-5.0重量%。
17.权利要求7-16中任一项的方法,其中所述溶剂是选自以下的一种或多种:酯、酮、脂族烃、环脂族烃、芳族烃和醚,优选是选自以下的一种或多种:丙酮、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、甲苯、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醚、四氯甲烷、石油醚和四氢呋喃。
18.权利要求7-17中任一项的方法,其中所述溶剂的总含量基于所述分散体的总重量为15.0-97.9重量%,优选为30.0-90.0重量%。
19.液体含氢硅树脂,其根据权利要求7-18中任一项的方法制备。
20.根据权利要求1-6和19中任一项的液体含氢硅树脂在绝缘性保护涂料、耐热/耐候性的耐腐蚀涂料、金属保护涂料、建筑工程的防水/防湿涂料、光学涂料、脱模剂、粘合剂、半导体封装材料和电子元件包装材料中的用途。
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