CN105121012A - 用于制备硅橡胶材料的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于将具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料交联的催化剂。特别地,本发明提供用于制备具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料的组合物,其中组合物包含催化剂,所述催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。另外,本发明提供制备该组合物的方法,以及催化剂在将硅橡胶材料交联中,特别是在将具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料交联中的用途,以及本发明组合物在制备硅橡胶材料中,特别是用作密封剂、粘合剂或涂覆剂的用途。
Description
本发明涉及用于将具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料交联的催化剂。特别地,本发明提供用于制备具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料的组合物,其中组合物包含催化剂,所述催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。另外,本发明提供制备该组合物的方法,以及催化剂在将硅橡胶材料交联中,特别是在将具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料交联中的用途,以及本发明组合物在制备硅橡胶材料中,特别是用作密封剂、粘合剂或涂覆剂的用途。
发明背景
也称为“RTV”(来自德语“Raumtemperatur-vernetzende”=在室温下交联)硅橡胶材料的冷固化硅橡胶材料很长时间以来已知作为具有弹性性能的定制材料。它们通常用作玻璃、瓷器、陶瓷、石材、塑料、金属、木等的密封剂或粘合剂,例如在应用如建筑和洁具安装中的接缝填充和密封化合物,或者作为涂覆剂,例如在电子工业中(ChemieLexikon,CDROM,版本2.0,编者J.Falbe,Thieme-Verlag,Stuttgart1999;以及UllmannsderTechnischenChemie,第4版,编者E.Bartholome,VerlagChemie,Weinheim1982,第21卷,第511及随后各页)。尤其使用单组分RTV硅橡胶材料(RTV-1);这些为例如由α,ω-二羟基-聚有机硅氧烷和合适交联剂(在本领域中也称为交联剂或硬化剂)构成的可塑性模塑混合物,其适于在排除湿气下(例如在合适的筒内)储存,但在室温下在水或空气中的湿气影响下聚合。聚合通常通过SiOH基团与交联剂的合适可水解SiX基团缩合而进行。
取决于聚合产物的所需化学和物理性能,例如所需交联度、耐溶剂性等,各种多官能交联剂(硬化剂),例如三官能和/或四官能交联剂(硬化剂)通常与为二官能或者带有更多官能团的各种聚有机硅氧烷一起使用。最通常选择的二官能聚有机硅氧烷化合物为α,ω-二羟基-聚有机硅氧烷。
基于通过交联剂水解释放的离去基团(HX),RTV-1硅橡胶材料在酸体系(HX=酸,例如乙酸等)、碱性体系(例如HX=胺等)和中性体系(例如HX=醇、肟等)之间做出区别。此时市售的RTV-1硅橡胶材料通常包含随着乙酸的释放而水解的酸体系,或者随着肟化合物如丁-2-酮肟(或者分别甲基-乙基-酮肟、MEKO)的释放而水解的中性体系。
由于在交联时,酸RTV-1橡胶材料释放乙酸,乙酸作为侵蚀性化合物具有腐蚀或分解例如金属、石头或灰泥的潜势,并且还与相当的气味问题有关,现在随着肟化合物如丁-2-酮肟(或者分别甲基-乙基-酮肟、MEKO)的释放而水解的中性交联肟基硅烷交联剂通常用于RTV-1硅橡胶材料。
如近来发现的,丁-2-酮肟又可致癌。因此,原则上,释放丁-2-酮肟的化合物的任何进一步使用由于健康原因本身是禁止的。因此,自2004年起,必须将丁-2-酮肟标记为R级别码(危险级别码)“R40”(“疑似具有致癌作用”)。因此,如果它们包含特定阈值以上的浓度的游离丁-2-酮肟,则也必须因此标记硅橡胶材料。标记要求特别包括硅橡胶材料,例如包含在密封剂筒中的那些,除非丁-2-酮肟的自由含量为小于1%(参见制剂指令的“混合规则”,2006年1月23日的指令2006/8/EGoftheCommission,2006年1月24日在OfficialJournaloftheEuropeanUnion公开)。
上述所有常规交联剂实际上遭遇也是健康方面的另一缺点,即交联期间释放的化合物气味糟糕,有时及其糟糕,这导致很大的不舒适,尤其是在密闭空间中用它们工作时。
鉴于常规交联剂的那些缺点,本发明的发明人先前发明了基于乳酸酯,特别是基于乳酸乙酯的新交联剂(硬化剂),其提供无毒且闻起来不差,并且在交联时不释放侵蚀性化合物的交联剂。该交联剂详细地描述于EP2030976A1中。
对于硅橡胶材料的所需宽应用范围,这些应粘附在尽可能多的表面上,例如粘附在木、漆木、釉木、金属如钢、铝、粉末涂覆铝、玻璃、塑料如聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺、混凝土等上。此外,重要的是硅橡胶材料尽可能完全聚合以防止不完全反应的原料随后“流失”等。另外,硅橡胶材料应在普通筒内是储存稳定的,即它们的性能应不依赖于储存时间而改变;优选,在填充以后密封的筒中以及在已经打开和/或部分排空的筒中。最后,在硅橡胶材料完全交联(固化)以后得到的聚合产物应分别为透明或清澈的。
除适当地选择聚合物的实际组分如交联剂和聚有机硅氧烷以控制聚合速率和/或聚合度外,通常加入催化剂,通过所述催化剂影响硅橡胶材料的重要产物性能,例如皮形成时间(即在应用的材料上形成第一完整皮的时间)、不粘时间(即材料不再显示出粘性的时间)、完全固化(即聚合完成的时间)等。例如,由商业聚硅氧烷密封化合物预期以下性能:5-15分钟的皮形成时间、15-120分钟的不粘时间和施涂时以10mm的高度,最多7天的完全固化。关于皮形成时间、不粘时间和完全固化的其它信息可例如从theIndustrieverbandDichtstoffee.V.(IVD)出版的“PraxishandbuchDichtstoffe”(1990年第3版)中取得。
直至现在,金属有机催化剂用作硅橡胶材料的催化剂,例如通常用于聚硅氧烷通过缩合交联的催化剂,特别是基于锡-有机化合物的催化剂如烷基-锡-羧酸盐,尤其是二月桂酸二丁锡和二月桂酸二辛锡。然而,这类锡-有机化合物显示出毒物学性能,这导致对它们在市售产品中的使用的限制(参见28.05.2009的EU指令76/769/EWG)。
作为替代,迄今为止,不包含锡-有机化合物的另一催化剂在本领域中用于聚硅氧烷的交联。
例如,钛基化合物可用作催化剂,如例如EP1230298A1和EP2290007A1所述。然而,已知基于钛化合物的催化剂可导致产物中的泛黄和/或表面粘性,且具有缓慢的硫化速率、不足的储存稳定性和与基于氨基硅烷的现有附着力促进剂(偶联剂)的不相容性。
此外,EP1230298A1描述了基于胺以及锡、锌、铁、铅、钡和锆的金属盐以及基于锡的螯合物的催化剂。该催化剂产生具有很少泛黄的产物,但根据EP2290007A1,为慢催化剂。
因此,EP2290007A1提议基于纯羧酸盐形式的I.和II.主族和过渡族,即Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg的金属化合物的催化剂,其产生在加入有机或无机酸形式的酸助催化剂时具有可接受的硬化进程的产物。EP2290007A1描述了该催化剂与交联剂(硬化剂)在硅橡胶材料中的用途,所述交联剂分别随着酸(乙酸)或中性(分别醇或MEKO)化合物的释放,特别是通过使用由羧酸锂或羧酸锶制备的催化剂而水解。
使用基于Li、Na、K、Mg、Ca、Sr化合物的催化剂而不另外同时使用酸助催化剂描述于EP2280041A1中。其中进一步描述了特别是Octasoligem锂或Octasoligem锶与烷氧基、乙酰氧基或肟基RTV-1组合使用产生具有所需性能的产物。
本发明目的
然而,本发明的发明人发现上述已知的无锡催化剂与基于乳酸酯的交联剂(硬化剂)组合不会产生具有所需性能的产物(RTV-1)。所以,发现用已知的无锡催化剂制备的密封化合物具有在许多载体(基质)上的不足附着力,以及不完全固化和不足的储存稳定性。特别是用含锂催化剂,在储存中观察到密封化合物的泛黄。
因此,本发明的目的是提供用于硅橡胶材料,特别是用于包含基于乳酸酯的交联剂的那些的催化剂,所述催化剂容许利用乳酸酯交联剂的大量,特别是毒物学优点,并且同时不具有毒性,如例如基于锡-有机化合物的催化剂具有的。
已知在非常最佳化的体系,如硅橡胶材料中,轻微的变化已扰乱体系并可导致最佳性能全部劣化。因此,本发明的目的是提供用于具有乳酸酯交联剂的硅橡胶材料的改进催化剂,其提供RTV-1所需的所有性能,但不具有与现有技术有关的缺点。
本发明的目的通过独立权利要求的主题解决。优选的实施方案为从属权利要求的主题。
发明简述
为解决上述目的,本发明提供:用于制备具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料的组合物,其中组合物包含催化剂,所述催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物;制备该组合物的方法;催化剂在将硅橡胶材料交联中,特别是在将具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料交联中的用途;以及本发明组合物在制备硅橡胶材料中,特别是用作密封剂、粘合剂或涂覆剂的用途。
特别地,本发明提供以下方法:
(1)组合物,其包含:
至少一种有机聚硅氧烷化合物,
至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂,和
催化剂,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
(2)如以上条款(1)下所述组合物,其特征在于羧酸金属盐包含至少一种选自如下的金属阳离子:铋阳离子、钙阳离子、钾阳离子、锂阳离子、镁阳离子、钠阳离子和锌阳离子。
(3)如以上条款(1)或(2)下所述组合物,其特征在于羧酸金属盐包含一种或多种选自如下的羧酸阴离子:具有6-19个碳原子的饱和和不饱和羧酸的阴离子,其中羧酸包含直链或支化烃链。
(4)如以上条款(1)-(3)下所述组合物,其特征在于包含为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的锌盐的羧酸金属盐,和选自如下的羧酸金属盐:各自为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的铋盐、钙盐、钾盐、锂盐、镁盐和钠盐,优选铋盐、钙盐和钠盐。
(5)如以上条款(4)下所述组合物,其特征在于羧酸锌盐的锌原子数目与羧酸金属盐的金属原子数目的比为2:1-1:2,优选1.3:1-1:1.3。
(6)如以上条款(1)-(5)下所述组合物,其特征在于包含至少一种选自如下的羧酸金属盐:三(2-乙基己酸)铋、双(2-乙基己酸)钙、(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
(7)如以上条款(1)-(6)下所述组合物,其特征在于包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌。
(8)如以上条款(1)-(7)下所述组合物,其特征在于包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌。
(9)如以上条款(1)-(7)下所述组合物,其特征在于包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
(10)如以上条款(1)-(11)下所述组合物,其特征在于还包含选自碱性化合物的助催化剂,特别是三乙胺。
(11)如以上条款(1)-(10)下所述组合物,其特征在于在与催化剂混合以前,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并相互反应。
(12)如以上条款(11)下所述组合物,其特征在于将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并在加入第一催化剂下相互反应,所述第一催化剂选自酸化合物,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯,且在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将所得组合物中和。
(13)如以上条款(1)-(12)下所述组合物,其特征在于有机聚硅氧烷化合物包含α,ω-二羟基封端聚有机硅氧烷化合物,特别是α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷。
(14)如以上条款(1)-(13)下所述组合物,其特征在于交联剂包含至少一种选自如下的化合物:甲基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙基-三(乳酸乙酯基)硅烷、苯基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷和四(乳酸乙酯基)硅烷。
(15)如以上条款(1)-(14)下所述组合物,其特征是包含40-90重量%有机聚硅氧烷化合物、1-15重量%交联剂和0.1-5.0重量%催化剂。
(16)制备如以上条款(1)-(15)下所述组合物的方法,其特征在于在第一步骤中,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并优选在加入第一催化剂下相互反应,所述第一催化剂选自酸化合物,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯,然后在随后的步骤中将所得组合物与催化剂混合,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
(17)如条款(16)下所述方法,其特征在于在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将通过至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂在加入第一催化剂下反应而得到的组合物中和。
(18)如以上条款(1)-(15)下所述组合物作为密封剂、粘合剂或涂覆剂的用途。
(19)催化剂在将硅橡胶材料交联中,特别是在将具有乳酸酯交联剂的硅橡胶材料交联中的用途,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
(20)如以上条款(19)下所述用途,其特征在于羧酸金属盐包含至少一种选自如下的金属阳离子:铋阳离子、钙阳离子、钾阳离子、锂阳离子、镁阳离子、钠阳离子和锌阳离子。
(21)如以上条款(19)或(20)下所述用途,其特征在于羧酸金属盐包含一种或多种选自如下的羧酸阴离子:具有6-19个碳原子的饱和和不饱和羧酸的阴离子,其中羧酸包含直链或支化烃链。
(22)如以上条款(19)-(21)下所述用途,其特征在于催化剂包含为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的锌盐的羧酸金属盐,和选自如下的羧酸金属盐:各自为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的铋盐、钙盐、钾盐、锂盐、镁盐和钠盐。
(23)如以上条款(22)下所述用途,其特征在于羧酸锌盐的锌原子数目与羧酸金属盐的金属原子数目的比为2:1-1:2,优选1.3:1-1:1.3。
(24)如以上条款(19)-(23)下所述用途,其特征在于催化剂包含至少一种选自如下的羧酸金属盐:三(2-乙基己酸)铋、双(2-乙基己酸)钙、(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
(25)如以上条款(19)-(24)下所述用途,其特征在于催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌。
(26)如以上条款(19)-(24)下所述用途,其特征在于催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌。
(27)如以上条款(19)-(24)下所述用途,其特征在于催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
(28)如以上条款(19)-(27)下所述用途,其特征在于还使用选自碱性化合物的助催化剂,特别是三乙胺。
(29)如以上条款(19)-(28)下所述用途,其特征在于在与催化剂混合以前,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并相互反应。
(30)如以上条款(29)下所述用途,其特征在于将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并在加入第一催化剂下相互反应,所述第一催化剂选自酸化合物,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯,和在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将所得组合物中和。
(31)如以上条款(19)-(30)下所述用途,其特征在于有机聚硅氧烷化合物为α,ω-二羟基封端聚有机硅氧烷化合物,特别是α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷。
(32)如以上条款(19)-(31)下所述用途,其特征在于交联剂包含至少一种选自如下的化合物:甲基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙基-三(乳酸乙酯基)硅烷、苯基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷和四(乳酸乙酯基)硅烷。
(33)如以上条款(19)-(32)下所述用途,其特征在于使用40-90重量%有机硅烷化合物、1-15重量%交联剂和0.1-5.0重量%催化剂。
发明详述
本发明提供用于制备具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料的组合物,其中组合物包含至少一种有机聚硅氧烷化合物、至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂,和催化剂,特别是用于将具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料交联的催化剂,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。本发明组合物可用于制备硅橡胶材料,特别是用于制备具有基于乳酸酯的交联剂的硅橡胶材料。
本发明使用催化剂将具有基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂(硬化剂)的硅橡胶材料交联。分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
因此,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂为至少两种彼此不同的化合物的混合物,优选2-20种彼此不同的化合物的混合物,进一步优选2-8种彼此不同的化合物的混合物,尤其优选2或3种彼此不同的化合物的混合物。
尤其优选,催化剂包含恰好两种彼此不同的羧酸金属盐。这些优选为两种不同金属的金属盐。尤其优选,两种羧酸金属盐以2:1-1:2,进一步优选1.3:1-1:1.3,进一步优选5:4-4:5,进一步优选1.2:1-1:1.2,仍进一步优选1.1:1-1:1.1,尤其优选约1:1的各自金属原子数量比(数量比)包含在催化剂中。
包含在催化剂中的化合物中的每一种为一种或多种羧酸的金属盐。
在本文中,术语“羧酸”意指具有至少一个羧基-COOH的有机化合物,优选烃。优选,羧酸包含含有1-25个碳原子,优选5-20个碳原子,尤其优选6-19个碳原子的烃。羧酸的烃可以为饱和、不饱和或者芳族的,或者可包含相应的键。羧酸的烃可包含直链或支化烃链和/或烃环和/或合适的杂原子。优选,羧酸包含含有直链或支化烃链的饱和烃(烷烃)。羧酸可包含一个或多个羧基,优选1、2或3个羧基。尤其优选单羧酸和二羧酸。在尤其优选的二羧酸中,2个羧基结合在相邻碳原子上。尤其优选单羧酸。
尤其优选的羧酸为2-乙基己酸。
“羧酸金属盐”在本发明意义上为包含至少一种羧酸根阴离子和至少一种金属阳离子的化合物。此处,羧酸根阴离子意指通过羧酸的羧基去质子化而形成的阴离子。因此,羧酸根阴离子在本发明意义上为可由上述碳酸形成的具有至少一个羧酸酯基团-COO-的有机化合物,优选烃。金属阳离子为各金属的阳离子,优选氧化态,其在应用条件下是稳定的。因此,金属阳离子优选具有+1至+4,进一步优选+1或者+2或+3的正电荷。单价金属阳离子(电荷+1)的实例为K+、Li+和Na+。二价金属阳离子(电荷+2)的实例为Ca2+、Mg2+和Zn2+,三价金属阳离子(电荷+3)的实例为Bi3+。对于电荷中性化合物,金属阳离子的电荷可以以一定方式由单价负电荷羧酸酯基团的数目补偿,使得取决于金属阳离子的电荷,金属盐中金属阳离子与羧酸酯基团的比为1:1、1:2、1:3等至最大电荷。例如,在单羧酸的情况下,金属与羧酸的比对单价金属阳离子而言为1:1,对二价金属阳离子而言为1:2,对三价金属阳离子而言为1:3等。因此,对于具有2个羧酸酯基团的二羧酸,以一定方式调整该比,使得例如金属与二羧酸酯的比对二价金属阳离子而言可以为1:1等。金属盐可包含单一羧酸的羧酸根阴离子或者几种彼此不同的羧酸的羧酸根阴离子。例如,二价金属阳离子的金属盐可包含第一羧酸的羧酸根阴离子(R1-COO-)和与其不同的第二羧酸的羧酸根阴离子(R2-COO-)。除金属阳离子和羧酸根阴离子外,羧酸金属盐还可包含其它组分,例如不是羧酸根阴离子的其它阴离子,例如卤素阴离子、硝酸根阴离子、硫酸根阴离子等,或者中性分子,例如溶剂化物分子等。
根据本发明,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的用于将硅橡胶材料交联的催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。因此,本发明催化剂可包含彼此不同的两种或更多种金属的盐,和/或彼此不同的两种或更多种羧酸。优选,催化剂包含彼此不同的至少两种金属的盐。
尤其优选,催化剂中的羧酸金属盐以2:1-1:2,进一步优选1.3:1-1:1.3,进一步优选5:4-4:5,进一步优选1.2:1-1:1.2,仍进一步优选1.1:1-1:1.1,尤其优选约1:1的各自金属原子比(数量比)存在。
令人惊讶地发现包含根据先前给出的定义的至少两种彼此不同的羧酸金属盐的用于将硅橡胶材料交联的催化剂在使用基于乳酸酯的交联剂制备硅橡胶材料,特别是RTV-1硅橡胶材料中导致尤其有利的产物性能。因此,该催化剂有利地容许制备包含基于乳酸酯的交联剂并利用乳酸酯交联剂的大量,特别是毒物学优点的RTV-1硅橡胶材料。
另外,惊讶地发现用该催化剂制备的密封化合物与已知的含锡催化剂相比,显示出有利的较快皮形成时间和不粘时间。此外,它们显示出在固化以后较高的透明度。除有利的毒物学性能外,乳酸酯交联剂的愉悦气味是本发明组合物的另一通常优点。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含至少一种选自如下的金属阳离子的羧酸金属盐:铋阳离子、钙阳离子、钾阳离子、锂阳离子、镁阳离子、钠阳离子和锌阳离子。
发现包含Bi、Ca、K、Li、Mg、Na和/或Zn阳离子的混合物提供具有尤其有利的性能的产物。进一步优选包含Bi、Ca、K、Li、Mg、Na和/或Zn阳离子的羧酸盐的混合物,进一步优选包含Bi、Ca、Na和/或Zn阳离子的混合物,尤其优选包含Bi、Ca和/或Zn阳离子的混合物。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含含有一种或多种选自如下的羧酸阴离子的羧酸金属盐:具有6-19个碳原子的饱和和不饱和羧酸的阴离子,其中羧酸优选包含直链或支化烃链。
发现可如此提供具有尤其有利的性能的产物。进一步优选具有6-10个碳原子的饱和和不饱和羧酸的阴离子。进一步优选具有支化烃链的饱和羧酸的阴离子。尤其优选具有8个碳原子的支化烃链的羧酸的阴离子。羧酸的尤其优选实施方案为2-乙基己酸。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的锌盐的羧酸金属盐,和选自如下的羧酸金属盐:各自为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的铋盐、钙盐、钾盐、锂盐、镁盐和钠盐。
尤其优选,催化剂中的羧酸金属盐以2:1-1:2,进一步优选1.3:1-1:1.3,进一步优选5:4-4:5,进一步优选1.2:1-1:1.2,仍进一步优选1.1:1-1:1.1,尤其优选约1:1的羧酸锌盐的锌原子数目与羧酸金属盐的金属原子数目的比(数量比)存在。
发现可如此提供具有尤其有利的性能的产物。
进一步优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的锌盐的羧酸金属盐,和选自如下的羧酸金属盐:各自为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的铋盐和钙盐。尤其优选,催化剂包含具有6-10个碳原子的支化羧酸的锌盐与具有6-10个碳原子的支化羧酸的铋盐和/或具有6-10个碳原子的支化羧酸的钙盐组合。在一个尤其优选的实施方案中,催化剂包含具有8个碳原子的支化羧酸的锌盐与具有8个碳原子的支化羧酸的铋盐和/或具有8个碳原子的支化羧酸的钙盐。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含双(2-乙基己酸)锌。
发现具有尤其有利的性能的产物可用双(2-乙基己酸)锌提供。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含三(2-乙基己酸)铋。
发现具有尤其有利的性能的产物可用三(2-乙基己酸)铋提供。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含双(2-乙基己酸)钙。
发现具有尤其有利的性能的产物可用双(2-乙基己酸)钙提供。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含(2-乙基己酸)钠。
发现具有尤其有利的性能的产物可用(2-乙基己酸)钠得到。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌的混合物。
尤其优选,催化剂包含1:1-1:3的比(重量比),进一步优选1:1-1:2,尤其优选4:5的比的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌的混合物。
这相当于约1.1:1-1:2.8,优选约1.1:1-1:1.9,尤其优选约1:1.2的双(2-乙基己酸)钙:双(2-乙基己酸)锌数量比。
发现具有尤其有利的性能的产物可用包含优选1:1-1:3的比(重量比)的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌的催化剂提供。
发现具有尤其有利的性能的产物可用包含优选约1:1,特别是约1.3:1-1:1.3的比(数量比)的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌的催化剂提供。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌的混合物。
尤其优选,催化剂包含4:1-1:4的比(重量比),进一步优选1:1-1:3,尤其优选1:2的比的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌的混合物。
这相当于约8.5:1-1:1.9,优选约2.1:1-1:1.4,尤其优选约1:1.1的(2-乙基己酸)钠:双(2-乙基己酸)锌数量比。
发现具有尤其有利的性能的产物可以用包含优选4:1-1:4的比(重量比)的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌的催化剂提供。
发现具有尤其有利的性能的产物可用包含约1:1,特别是约1.3:1-1:1.3的比(数量比)的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌的催化剂提供。
尤其优选,分别包含在本发明组合物中或者用于本发明用途中的催化剂包含三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌的混合物。
尤其优选,催化剂包含4:1-1:4的比(重量比),进一步优选2:1-3:2,尤其优选7:3的比的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌的混合物。
这相当于约2.2:1-1:7.3,优选约1.1:1-1:1.7,尤其优选约1.3:1的三(2-乙基己酸)铋:双(2-乙基己酸)锌数量比。
发现具有尤其有利的性能的产物可以用包含优选4:1-1:4的比(重量比)的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌的催化剂提供。
发现具有尤其有利的性能的产物可以用包含优选约1:1的比,特别是约1.3:1-1:1.3的比(数量比)的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌的催化剂提供。
尤其优选,本发明组合物还包含助催化剂。进一步优选,助催化剂为碱性化合物。尤其优选,碱性助催化剂为有机叔胺化合物,例如三烷基胺,其中烷基相互独立地包含1-8个碳原子。尤其优选的碱性助催化剂的实例为三乙胺、三辛胺等。优选的碱性助催化剂还有具有叔胺基团的碱性离子交换树脂,例如以商品名AmberliteIRA-67可得到的那些。
发现具有尤其有利的性能的产物可以用选自碱性化合物的助催化剂,特别是三乙胺提供。
分别包含在本发明组合物中或者用于本发明组合物中的碱性助催化剂与催化剂的比优选为1:2-5:1(重量比),进一步优选2:3-3:1,尤其优选1:1-2:1。
优选,本发明组合物包含相对于总密封剂组合物0.1-0.5%,进一步优选0.1-0.4%,尤其优选0.2-0.3%三乙胺作为碱性助催化剂。如果离子交换树脂用作碱性助催化剂,则本发明组合物优选包含相对于总密封剂组合物0.2-1.0%,进一步优选0.3-0.8%,尤其优选0.4-0.6%离子交换树脂。
本发明组合物包含至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂,特别是具有乳酸乙酯基团的硅烷化合物。
优选,具有乳酸酯基团的交联剂(硬化剂)包含至少一种具有通式Si(R1)nR2 m(I)的化合物,其中n=1、2、3或4,且m=(4-n),其中基团R1为具有通式-OCH(CH3)COOR的2-羟基丙酸烷基酯基团,其中基团R为具有1-4个碳原子的任选取代的直链或支化烷基,且其中其余R2选自具有至少1个碳原子的任选取代的直链或支化烷基,各自具有至少2个碳原子的任选取代的直链或支化烯基或炔基,具有至少3个碳原子的任选取代的环烷基,和具有至少5个碳原子的任选取代的芳基。
在通式(I)中,用于描述基团R1的术语,即“2-羟基丙酸烷基酯基团”意指通过相应的硅烷醇化合物与2-羟基丙酸烷基酯(也称为乳酸烷基酯或者乳酸烷基酯)的分子缩合而得到的硅烷化合物(I)的取代基,其中在硅烷化合物的中心硅原子与用醇酯化的2-羟基丙酸的游离羟基官能的氧原子之间形成Si-O键。2-羟基丙酸烷基酯基团R1由通式-OCH(CH3)COOR表示,其中基团R为具有1-4个碳原子的任选取代的直链或支化烷基。烷基R优选为甲基、乙基、丙基或异丙基,尤其优选乙基。因此,基团R1优选为2-羟基丙酸甲酯基团、2-羟基丙酸乙酯基团、2-羟基丙酸丙酯基团或2-羟基丙酸异丙酯基团。尤其优选为2-羟基丙酸乙酯基团(乳酸乙酯基团)的R1基团。
在本发明范围内,术语“2-羟基丙酸烷基酯基团”包括相应2-羟基丙酸烷基酯的所有立体异构体(对映体),尤其是纯(R)-2-羟基丙酸烷基酯和纯(S)-2-羟基丙酸烷基酯,及其混合物,包括外消旋混合物。在本发明范围内,例如2-羟基丙酸乙酯包括纯(R)-2-羟基丙酸乙酯(D-(+)-乳酸乙酯)和纯(S)-2-羟基丙酸乙酯(L-(-)-乳酸乙酯)及其混合物,包括外消旋混合物。
在通式(I)中,术语“烷基”指基于饱和脂族烃化合物的分子基团R2。“具有至少1个碳原子的烷基”优选包括具有1-8个碳原子,进一步优选1-6个碳原子,进一步优选1-4个碳原子,尤其优选1或2个碳原子的烃化合物。术语“烷基”包含直链和支化烃链。如果烃链的支化和/或取代容许形成立体异构体,则术语“烷基”不仅包括外消旋混合物,而且包括纯对映体和/或非对映体及其混合物。优选“烷基”借助Si-C键与通式(I)的硅烷化合物连接。术语“具有至少1个碳原子的烷基”尤其包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。尤其优选,烷基为甲基或乙基。
术语“烯基”和“炔基”各自表示基于部分不饱和脂族烃化合物的分子基团R2,其包含在烯基的情况下至少一个C-C双键,在炔基的情况下至少一个C-C三键。优选“具有至少2个碳原子的烯基”或“具有至少2个碳原子的炔基”分别包含2-8个碳原子,进一步优选2-6个碳原子,尤其优选2-4个碳原子。术语“烯基”或“炔基”分别包含直链和支化烃链。如果烃链的支化和/或取代容许形成立体异构体,则术语“烯基”或“炔基”分别不仅包括外消旋混合物,而且包括纯对映体和/或非对映体及其混合物。优选“烯基”或“炔基”分别借助Si-C键与通式(I)的硅烷化合物连接。术语“具有至少2个碳原子的烯基”尤其包括烯丙基或乙烯基,且术语“炔基”尤其包括乙炔基(乙炔基)。优选,通式(I)的交联剂中的基团R2为烯丙基或乙烯基,尤其优选乙烯基。
术语“环烷基”表示基于环状、饱和或部分不饱和脂族烃化合物的分子基团R2。“具有至少3个碳原子的环烷基”优选包含3-8个碳原子,进一步优选3-6个碳原子,仍进一步优选4-6个碳原子,尤其优选5或6个碳原子。术语“环烷基”还包括被直链和/或支化烃链取代的烃环。如果烃环的支化和/或取代容许形成立体异构体,则术语“环烷基”不仅包括外消旋混合物,而且包括纯对映体和/或非对映体及其混合物。优选“环烷基”借助Si-C键与通式(I)的硅烷化合物连接。术语“具有至少3个碳原子的环烷基”尤其包括环丙基、环丁基、环戊基和环己基。
在通式(I)中,术语“芳基”表示基于芳族烃化合物的分子基团R2。“具有至少5个碳原子的芳基”优选包括具有5-12个碳原子,进一步优选6-12个碳原子,尤其优选6-10个碳原子的芳族烃化合物。在具有通式(I)的化合物中,具有至少6个碳原子的芳基还可以为根据以上定义的未取代苯基。术语“芳基”包括具有1、2、3个或更多个环的芳环体系,其也可通过C-C单键作为共同边缘相互连接。优选“芳基”借助Si-C键与通式(I)的硅烷化合物连接。术语“具有至少5个碳原子的芳基”尤其包括环戊二烯基、苯基、萘基和二苯基。尤其优选,芳基为苯基。
根据本发明,组合物包含至少一种通式(I)的交联剂,优选1-5种通式(I)的交联剂,进一步优选1-3种通式(I)的交联剂,尤其优选2种通式(I)的交联剂。
在尤其优选的实施方案中,交联剂包含至少一种通式(I)的化合物,所述化合物选自甲基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙基-三(乳酸乙酯基)硅烷、苯基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷和四(乳酸乙酯基)硅烷。
本发明组合物包含至少一种有机聚硅氧烷化合物,优选2、3种或更多种不同的有机聚硅氧烷化合物。包含在组合物中的有机聚硅氧烷化合物优选为低聚或聚合化合物。聚合有机聚硅氧烷化合物优选为二官能聚有机硅氧烷化合物,尤其优选α,ω-二羟基封端聚有机硅氧烷。更尤其优选α,ω-二羟基封端聚二有机硅氧烷,特别是α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷、α,ω-二羟基封端聚二烯基硅氧烷或α,ω-二羟基封端聚二芳基硅氧烷。除均聚α,ω-二羟基封端聚二有机硅氧烷外,还可使用具有不同有机取代基的杂聚α,ω-二羟基封端聚二有机硅氧烷,其包含一个硅原子上具有类似有机取代基的单体的共聚物和一个硅原子上具有不同有机取代基的单体的共聚物,例如具有混合烷基、烯基和/或芳基取代基的那些。优选的有机取代基包括具有1-8个碳原子的直链和支化烷基,特别是甲基、乙基、正丙基和异丙基以及正丁基、仲丁基和叔丁基、乙烯基和苯基。此处,结合在各有机取代基中的碳原子上的单一或所有氢原子可被通常的取代基如卤原子或者官能团如羟基和/或氨基取代。因此,可使用具有部分氟化或全氟化有机取代基的α,ω-二羟基封端聚二有机硅氧烷,或者硅原子上具有被羟基和/或氨基取代的有机取代基的α,ω-二羟基封端聚二有机硅氧烷。
有机聚硅氧烷化合物的尤其优选的实例为α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷,例如α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基封端聚二乙基硅氧烷或α,ω-二羟基封端聚二乙烯基硅氧烷,以及α,ω-二羟基封端聚二芳基硅氧烷,例如α,ω-二羟基封端聚二苯基硅氧烷。优选具有5000-120000cSt(在25℃下)的运动粘度的聚有机硅氧烷,特别是具有20000-100000cSt的那些,尤其优选具有40000-90000cSt的粘度的那些。
也可使用具有不同粘度的聚二有机硅氧烷的混合物。
发现如果在前述第一步骤中,在与催化剂混合以前,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并相互反应,则可得到具有尤其有利的性能的硅橡胶材料。
相应地,优选的本发明组合物通过本发明方法制备,其中在第一步骤中,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并相互反应,然后在随后步骤中将所得组合物与催化剂混合,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
优选,在第一步骤中使至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂在加入第一催化剂下反应。优选,第一催化剂选自酸化合物。适用作第一反应步骤(在本申请的上下文中也称为预反应或预聚合反应)的催化剂的酸化合物为例如有机酸或者无机酸与有机基团的酯。优选的酸化合物为磷酸与烷基醇的酸酯,其中烷基优选包含1-8个碳原子。尤其优选,用于预反应的酸催化剂为至少一种磷酸2-乙基己酯。磷酸2-乙基己酯表示2-乙基己醇和正磷酸的酯。优选的酯为单酯、二酯及其混合物。更尤其优选,用于预反应的酸催化剂为优选1:1比的单酯和二酯,例如磷酸单(2-乙基己基)酯和磷酸二(2-乙基己基)酯的混合物。
优选使用相对于总密封剂组合物0.02-0.10%,进一步优选0.03-0.08%,尤其优选0.05-0.07%的用于预反应的酸催化剂。
优选,预反应在排除空气和湿气(水)下进行。尤其优选,将各组分在排除空气和湿气下,例如在保护气体如氩气下混合。预反应也可在降低的压力(真空)下进行,其中降低的压力优选为50-200毫巴。优选,预反应在室温至60℃的温度下进行。优选,混合物在预反应期间例如通过搅拌而移动。预反应优选进行10分钟或更久。
认为至少一种有机聚硅氧烷化合物与至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂之间的预反应导致分别形成杂二聚物或杂低聚物,这导致混合物粘度的最小变化。然而,作为预反应的产物得到的组合物仍为液体并且可进一步加工。
优选,预反应通过中和而停止。中和优选通过加入碱性化合物而进行,其中尤其优选也可充当碱性助催化剂的碱性化合物过量加入。尤其优选,三乙胺用于中和。
在尤其优选的实施方案中,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并在加入用于选自酸化合物的预反应用酸催化剂,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯下相互反应,然后在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将所得组合物中和,所述催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
发现本发明组合物可在排除湿气下储存多于12个月时间,且它在室温下在水或空气的湿气的影响下聚合。
在水或空气的湿气的存在下,本发明组合物的组分交联剂(交联剂)和有机聚硅氧烷化合物分别通过形成Si-O-Si键聚合或缩合成硅橡胶材料。有利的是,当交联(固化)成硅橡胶材料时,本发明组合物仅释放2-羟基丙酸的烷基酯,例如2-羟基丙酸的乙基酯(乳酸乙酯),与肟化合物如丁-2-酮肟相反,其从健康观点看是无害的,对材料如金属、灰泥或石材(大理石)等而言既不具腐蚀性,也不具侵蚀性,并且具有愉悦的气味。通过使用本发明组合物制备的聚合产物不含斑点和污点,为透明且清澈的。因此,本发明组合物可用作密封剂、粘合剂、涂覆剂等。
尤其优选,本发明组合物包含40-90重量%有机聚硅氧烷化合物、1-15重量%交联剂,和0.1-5.0重量%催化剂,进一步优选0.5-2.0重量%催化剂,其中其余由常用添加剂构成。
如果需要的话,本发明组合物可包含其它常用添加剂。常用添加剂为填料、着色剂、软化剂、触变剂、润湿剂、附着力促进剂、催化剂及其它。
补强以及非补强填料可用作填料。优选的填料为无机填料,例如高度分散、热解或沉淀硅酸、炭黑、石英粉、白垩,或者金属盐或金属氧化物如钛氧化物。尤其优选的填料为高分散硅酸,例如以Cabosil150名可由Cabot得到的商业填料。填料如高分散硅酸,尤其是热解硅酸也用作触变剂。金属氧化物也用作着色剂;钛氧化剂例如作为白色着色剂。此外,填料可通过已知的方法表面改性,例如可使用用硅烷使其疏水性的硅酸。
合适的软化剂为本身已知的不具有官能端基的聚二有机硅氧烷,其因此不同于根据本发明使用的有机聚硅氧烷化合物。和/或可使用液体脂族或芳族烃,优选具有约50至约5000的分子量并且其挥发度为低的且与聚硅氧烷充分相容的那些。软化剂的优选运动粘度为1-5000cSt(在25℃下),特别是50-500cSt,尤其优选为90-200cSt。软化剂的实例包括具有90-120cSt,尤其是100cSt的粘度的聚二甲基硅氧烷、石蜡油和多取代烷基苯。
所用的优选润湿剂和/或附着力促进剂(偶联剂)为本身已知的硅原子上具有带有反应性基团的取代基的硅烷化合物,其不同于根据本发明使用的有机聚硅氧烷化合物,例如具有反应性胺基团、羧酸基团、环氧基或硫醇基团的有机硅烷。在优选的实例中,存在氨基硅烷,例如氨基乙基-氨基丙基-三烷氧基硅烷。尤其优选的附着力促进剂(偶联剂)的具体实例为3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、3-氨基丙基-三甲氧基硅烷、氨基乙基-氨基丙基-三甲氧基硅烷、丁基氨基丙基-三乙氧基硅烷、丁基氨基丙基-三甲氧基硅烷、丙基氨基丙基-三乙氧基硅烷、丙基氨基丙基-三甲氧基硅烷、N-环己基-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷、N-环己基-3-氨基丙基-三乙氧基硅烷和共低聚二氨基/烷基官能硅烷,其作为Dynasylan1146由Degussa市购。也可使用其它低聚偶联剂。
在另一方面中,本发明提供本发明组合物作为密封剂、粘合剂、涂覆剂等的用途。该组合物优选用于建筑领域中,尤其是作为密封剂或粘合剂,尤其是用于建筑物和土木工程项目中的接缝,用于玻璃元件和窗户(优选)和洁具安装中。机械工程为对组合物的使用而言是开放的,例如机动车领域(优选)、电子器件和织物工业,以及工业装置和安装。
根据所需应用,作为RTV硅橡胶材料的本发明组合物可应用于任何基质上,其中然后使组合物在室温下在水或空气的湿气影响下聚合。例如,在其作为密封剂的用途中,将本发明组合物引入待密封的接缝等中。在本发明组合物作为粘合剂的用途中,将组合物应用于待连接的部件中的一个或两个中,然后将那些部件结合。本发明组合物的特征是在所有重要材料如木、漆木、釉木、铝、粉末涂覆铝、玻璃、PVC、聚酰胺、钢、混凝土和许多其它材料上的优异附着力。所得聚合物为透明的,且具有有利的弹性和硬度。此外,本发明组合物的特征是短皮形成时间、不粘时间和早期应变。此外,本发明组合物具有有利的毒物学性能和愉悦的气味。另外,本发明组合物具有在筒中的有利储存性能。
在另一方面中,本发明提供催化剂在将硅橡胶材料,尤其是具有乳酸酯交联剂的硅橡胶材料交联中的用途,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
用于本发明用途中的催化剂为上文详细描述的。
优选,使用包含至少一种选自如下的羧酸金属盐的催化剂:三(2-乙基己酸)铋、双(2-乙基己酸)钙、(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
尤其优选,所用催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌。
尤其优选,所用催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌。
尤其优选,所用催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
尤其优选,催化剂与如上文详细描述的助催化剂一起使用。进一步优选,助催化剂选自碱性化合物,特别是选自三烷基胺,尤其优选三乙胺。
发现具有尤其理想的性能的聚合产物通过同时使用助催化剂而形成。
优选,一起用于本发明组合物中的碱性助催化剂与催化剂的比为1:2-5:1(重量比),进一步优选2:3-3:1,尤其优选1:1-2:1。
优选,相对于总密封剂组合物0.1-0.5%,进一步优选0.1-0.4%,尤其优选0.2-0.3%三烷基胺用作碱性助催化剂。如果离子交换树脂用作碱性助催化剂,则使用相对于总密封剂组合物0.2-1.0%,进一步优选0.3-0.8%,尤其优选0.4-0.6%离子交换树脂。
尤其优选,催化剂用于将包含至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种乳酸酯交联剂的具有乳酸酯交联剂的硅橡胶材料交联,其中上述化合物优选用作至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种交联剂。
尤其优选,所用有机聚硅氧烷化合物包含α,ω-二羟基封端聚有机硅氧烷化合物,特别是α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷。
尤其优选,所用交联剂包含至少一种选自如下的化合物:甲基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙基-三(乳酸乙酯基)硅烷、苯基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷和四(乳酸乙酯基)硅烷。
尤其优选,如上文详细描述的,在与催化剂混合以前将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并优选在加入第一催化剂下相互反应,所述催化剂包含两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。特别地,用于预反应的第一催化剂选自酸化合物,尤其优选,至少一种磷酸2-乙基己酯用作用于预反应的第一催化剂。在尤其优选的实施方案中,在与催化剂混合以前,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并在加入第一催化剂下相互反应,然后在与催化剂混合以前,通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将所得组合物中和。
优选使用相对于总密封剂组合物0.02-0.10%,进一步优选0.03-0.08%,尤其优选0.05-0.07%的酸催化剂。
尤其优选,0.1-5.0重量%的包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物的催化剂与40-90重量%有机聚硅氧烷化合物和1-15重量%交联剂一起使用。
通过所述催化剂的本发明用途,可有利地根据所需应用以一定方式控制具有乳酸酯交联剂的硅橡胶材料的交联,使得形成具有所需性能的聚合产物。
实施例
在实施例和对比例中,使用可例如由Gelest(Morrisville,美国)得到的以下羧酸金属盐。
作为羧酸钙盐,使用双(2-乙基己酸)钙,其归类为CAS-No.68409-80-3。
作为羧酸锂盐,使用(2-乙基己酸)锂,其归类为CAS-No.15590-62-2。
作为羧酸锶盐,使用双(2-乙基己酸)锶,其归类为CAS-No.2457-02-5。
作为羧酸锌盐,使用双(2-乙基己酸)锌,其归类为CAS-No.85203-81-2。
实施例和对比例中使用的其它化学品可例如以以下指定厂商得到:
来自WackerChemie,Burghausen,德国的聚二甲基硅氧烷(800000cSt);
来自DowCorning,Seneffe,比利时的聚甲基硅氧烷(100cSt);
来自CabotRheinfelden,德国的填料(高分散硅酸);
来自NitrochemieAschauGmbH,德国的氨基丙基三乙氧基硅烷;
来自NitrochemieAschauGmbH,德国的偶联剂(二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷);
来自NitrochemieAschau,德国的助催化剂(三乙胺);
来自NitrochemieAschauGmbH,德国的交联剂混合物。
制备的密封剂的产物性能的测量
测定根据常用方法制备的所有密封剂的产物性能皮形成时间、不粘时间、早期应变、完全固化、外观和肖氏硬度A(参见例如“PraxishandbuchDichtstoffe”,IndustrieverbandDichtstoffee.V.,1990年第3版)。所有测量在23℃和50%湿度的条件下进行。
为测定皮形成时间,测量在样品束表面上检测到固化材料的完整层(皮)时的时间。
为测定不粘时间(德语:“Klebfreizeit”),测量样品束表面不再显示出粘性时的时间。
为测定早期应变,将具有10mm高度的聚硅氧烷条应用于片状金属条上。通过将条弯曲90°而测试回弹力(应变)。记录聚硅氧烷条的皮不裂化时的时间。
为测定完全固化,将密封剂应用于具有4mm高度的玻璃板上,并测量直至完全固化到玻璃板上的时间。
为测定表面交联(切口强度),将具有10mm高度的密封化合物条应用于玻璃板上。在标准条件(21-25℃;40-60%湿度)下24小时以后,将切口压入表面中。在10秒以后,测试切口是否可逆。
外观通过感官知觉试验测定。
肖氏硬度A使用测量装置“Zwick-Roell-”(Bez.:ASTMD2240;DIN53505;ISO868)测定。将密封化合物的各个试样以10mm的应用高度应用并在标准条件(23℃/50%湿度)下保持7天。然后在标准条件下储存7天以后进行测量。
实施例1:
催化剂A的制备
制备包含羧酸的钙和锌盐的本发明催化剂A。
对于催化剂A,将双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌以4:5的比(重量比)混合。
实施例2:
硅橡胶基础混合物1的制备
在排除空气和湿气下,如下文所述根据以下配方制备硅橡胶基础混合物1:
480.0g的具有80000cSt的粘度的α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷
354.0g的具有100cSt的粘度的聚二甲基硅氧烷
56.2g的以下组分的交联剂混合物:
28.1g四(乳酸乙酯基)硅烷,和
28.1g乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷
0.5g磷酸乙基己酯(用于预反应的催化剂)
将基础混合物的组分在真空下搅拌10分钟以通过磷酸乙基己酯催化的预交联(预反应)得到预聚物(羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷的反应产物)。在10分钟以后,将所得预聚物在下文所述实施例和对比例中在排除空气和湿气下进一步加工成密封剂。
实施例3:
硅橡胶基础混合物2的制备
在排除空气和湿气下,如下文所述根据以下配方制备硅橡胶基础混合物1:
480.0g具有80000cSt的粘度的α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷
354.0g的具有100cSt的粘度的聚二甲基硅氧烷
56.2g的以下组分的交联剂混合物:
16.9g四(乳酸乙酯基)硅烷和
39.3g乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷
0.5g磷酸乙基己酯(用于预反应的催化剂)
将基础混合物的组分在真空下搅拌10分钟以通过磷酸乙基己酯催化的预交联(预反应)得到预聚物(羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷的反应产物)。在10分钟以后,将所得预聚物在下文所述实施例和对比例中在排除空气和湿气下进一步加工成密封剂。
对比例1:
具有锌催化剂的密封剂配制剂1
向实施例2中制备的硅橡胶基础混合物1中,加入2.0g双(2-乙基己酸)锌作为催化剂和以下添加剂,并将组合物混合:
88.0g高分散硅酸(填料)
15.0g偶联剂(OH-聚合物和二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷的反应产物)
3.0g氨基丙基三乙氧基硅烷(触变剂)
2.0g三乙胺(助催化剂)
将所得硅橡胶混合物填充到普通筒中并如上所述检查。
密封剂在暴露于空气下以后显示出:
-7分钟的皮形成时间
-15分钟的不粘时间
-在60分钟以后早期应变
-在24小时以后完全固化(切口强度)
-透明外观
-24的肖氏硬度A
此外,发现密封剂具有在木、漆木、釉木、铝、粉末涂覆铝、玻璃、PVC、聚酰胺、钢、混凝土等上的良好附着力。
然而,密封剂具有在筒内不足的储存稳定性。已在60℃下在筒内储存4星期以后,密封剂在暴露于空气下7天以后仅达到14的肖氏硬度A。此外,观察到密封剂的泛黄。
对比例2:
具有锂催化剂的密封剂配制剂2
向实施例3中制备的硅橡胶基础混合物2中加入2.0g2-乙基己酸锂作为催化剂和以下添加剂,并将组合物混合:
88.0g高分散硅酸(填料)
15.0g偶联剂(OH-聚合物和二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷的反应产物)
3.0g氨基丙基三乙氧基硅烷(触变剂)
2.0g三乙胺(助催化剂)
将所得硅橡胶混合物填充到普通筒中并如上所述检查。
密封剂在暴露于空气下以后显示出:
-5分钟的皮形成时间
-15分钟的不粘时间
-在50分钟以后早期应变
-在24小时以后完全固化(切口强度)
-透明外观
-24的肖氏硬度A
此外,发现密封剂具有在铝、粉末涂覆铝、玻璃、PVC和钢上的良好附着力。相反,在木、漆木、釉木、聚酰胺和混凝土上的附着力仅是差的。
另外,密封剂具有在筒内不足的储存稳定性。已在60℃下在筒内储存4星期以后,以下参数劣化:
-在暴露于空气下7天以后的肖氏硬度A仅为16
-密封剂的强烈泛黄
-在多数基质上的差附着力
-在24小时以后没有完全固化(切口强度)
对比例3:
具有锶催化剂的密封剂配制剂2
向实施例2中制备的硅橡胶基础混合物1中加入2.0g双(2-乙基己酸)锶作为催化剂和以下添加剂,并将组合物混合:
88.0g高分散硅酸(填料)
15.0g偶联剂(OH-聚合物和二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷的反应产物)
3.0g氨基丙基三乙氧基硅烷(触变剂)
2.0g三乙胺(助催化剂)
将所得硅橡胶混合物填充到普通筒中并如上所述检查。
密封剂在暴露于空气下以后显示出:
-5分钟的皮形成时间
-15分钟的不粘时间
-在50分钟以后早期应变
-在24小时以后完全固化(切口强度)
-透明外观
-24的肖氏硬度A
此外,发现密封剂具有在铝、粉末涂覆铝、玻璃、PVC和钢上的良好附着力。相反,在木、漆木、釉木、聚酰胺和混凝土上的附着力仅是差的。
另外,密封剂具有在筒内不足的储存稳定性。已在60℃下在筒内储存4星期以后,以下参数劣化:
-在暴露于空气下7天以后的肖氏硬度A仅为16
-密封剂的强烈泛黄
-在多数基质上的差附着力
-在24小时以后没有完全固化(切口强度)
从对比例1-3中获悉,用已知的无锡催化剂,不能制备具有良好产物性能的具有乳酸酯交联剂的密封剂。特别地,用已知的无锡催化剂制备的密封化合物具有在许多材料上的差附着力以及不足的储存稳定性。
实施例4:
具有本发明催化剂(Ca+Zn)的密封剂配制剂1
向实施例2中制备的硅橡胶基础混合物1中加入2.0g催化剂A(来自实施例1)作为催化剂和以下添加剂,并将组合物混合:
88.0g高分散硅酸(填料)
15.0g偶联剂(OH-聚合物和二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷的反应产物)
3.0g氨基丙基三乙氧基硅烷(触变剂)
2.0g三乙胺(助催化剂)
将所得硅橡胶混合物填充到普通筒中并如上所述检查。
密封剂在暴露于空气下以后显示出:
-7分钟的皮形成时间
-16分钟的不粘时间
-在60分钟以后早期应变
-在24小时以后完全固化(切口强度)
-透明外观
-20的肖氏硬度A
此外,发现密封剂具有在木、漆木、釉木、铝、粉末涂覆铝、玻璃、PVC、聚酰胺、钢、混凝土和许多其它材料上的良好附着力。
另外,密封剂的特征是它在筒内的优异储存稳定性。在60℃下在筒内储存4星期以后,密封剂仍具有与第一次暴露时相同的性能。
实施例5:
具有本发明催化剂(Ca+Zn)的密封剂配制剂2
向实施例2中制备的硅橡胶基础混合物2中加入2.0g催化剂A(来自实施例1)作为催化剂和以下添加剂,并将组合物混合:
88.0g高分散硅酸(填料)
15.0g偶联剂(OH-聚合物和二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷的反应产物)
3.0g氨基丙基三乙氧基硅烷(触变剂)
2.0g三乙胺(助催化剂)
将硅橡胶混合物填充到普通筒中并如上所述检查。
密封剂在暴露于空气下以后显示出:
-10分钟的皮形成时间
-25分钟的不粘时间
-在70分钟以后早期应变
-在24小时以后完全固化(切口强度)
-透明外观
-21的肖氏硬度A
此外,发现密封剂具有在木、漆木、釉木、铝、粉末涂覆铝、玻璃、PVC、聚酰胺、钢、混凝土和许多其它材料上的良好附着力。
另外,密封剂的特征是它在筒内的优异储存稳定性。在60℃下在筒内储存4星期以后,密封剂仍具有与第一次暴露时相同的性能。
与对比例1-3中制备的密封剂相反,用本发明催化剂A制备的具有乳酸酯交联剂的密封剂的特征不仅是优异的产物性能,而且是优异的储存稳定性,其与密封剂配制剂1和2中使用的交联剂无关。
Claims (33)
1.组合物,其包含:
至少一种有机聚硅氧烷化合物,
至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂,和
催化剂,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
2.根据权利要求1的组合物,其特征在于羧酸金属盐包含至少一种选自如下的金属阳离子:铋阳离子、钙阳离子、钾阳离子、锂阳离子、镁阳离子、钠阳离子和锌阳离子。
3.根据权利要求1或2中任一项的组合物,其特征在于羧酸金属盐包含一种或多种选自如下的羧酸阴离子:具有6-19个碳原子的饱和和不饱和羧酸的阴离子,其中羧酸包含直链或支化烃链。
4.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于催化剂包含为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的锌盐的羧酸金属盐,和选自如下的羧酸金属盐:各自为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的铋盐、钙盐、钾盐、锂盐、镁盐和钠盐。
5.根据权利要求4的组合物,其特征在于羧酸锌盐的锌原子数目与羧酸金属盐的金属原子数目的比为2:1-1:2,优选1.3:1-1:1.3。
6.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于包含至少一种选自如下的羧酸金属盐:三(2-乙基己酸)铋、双(2-乙基己酸)钙、(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
7.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌。
8.根据权利要求1-6中任一项的组合物,其特征在于包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌。
9.根据权利要求1-6中任一项的组合物,其特征在于包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
10.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于还包含选自碱性化合物的助催化剂,特别是三乙胺。
11.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于在与催化剂混合以前,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并相互反应。
12.根据权利要求11的组合物,其特征在于将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并在加入第一催化剂下相互反应,所述第一催化剂选自酸化合物,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯,且在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将所得组合物中和。
13.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于有机聚硅氧烷化合物包含α,ω-二羟基封端聚有机硅氧烷化合物,特别是α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷。
14.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于交联剂包含至少一种选自如下的化合物:甲基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙基-三(乳酸乙酯基)硅烷、苯基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷和四(乳酸乙酯基)硅烷。
15.根据前述权利要求中任一项的组合物,其特征在于包含40-90重量%有机聚硅氧烷化合物、1-15重量%交联剂和0.1-5.0重量%催化剂。
16.制备根据前述权利要求中一项的组合物的方法,其特征在于在第一步骤中,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并优选在加入第一催化剂下相互反应,所述第一催化剂选自酸化合物,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯,然后在随后的步骤中将所得组合物与催化剂混合,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
17.根据权利要求16的方法,其特征在于在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将通过至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂在加入第一催化剂下反应而得到的组合物中和。
18.根据权利要求1-15中任一项的组合物作为密封剂、粘合剂或涂覆剂的用途。
19.催化剂在将硅橡胶材料,特别是具有乳酸酯交联剂的硅橡胶材料交联中的用途,其中催化剂包含至少两种彼此不同且相互独立地选自羧酸金属盐的化合物。
20.根据权利要求19的用途,其特征在于催化剂包含羧酸金属盐,所述羧酸金属盐包含至少一种选自如下的金属阳离子:铋阳离子、钙阳离子、钾阳离子、锂阳离子、镁阳离子、钠阳离子和锌阳离子。
21.根据权利要求19或20的用途,其特征在于催化剂包含羧酸金属盐,所述羧酸金属盐包含一种或多种选自如下的羧酸阴离子:具有6-19个碳原子的饱和和不饱和羧酸的阴离子,其中羧酸包含直链或支化烃链。
22.根据权利要求19-21的用途,其特征在于催化剂包含为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的锌盐的羧酸金属盐,和选自如下的羧酸金属盐:各自为一种或多种具有6-19个碳原子的支化饱和羧酸的铋盐、钙盐、钾盐、锂盐、镁盐和钠盐。
23.根据权利要求22的用途,其特征在于羧酸锌盐的锌原子数目与羧酸金属盐的金属原子数目的比为2:1-1:2,优选1.3:1-1:1.3。
24.根据权利要求19-23中任一项的用途,其特征在于催化剂包含至少一种选自如下的羧酸金属盐:三(2-乙基己酸)铋、双(2-乙基己酸)钙、(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
25.根据权利要求19-24中任一项的用途,其特征在于催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的双(2-乙基己酸)钙和双(2-乙基己酸)锌。
26.根据权利要求19-24中任一项的用途,其特征在于催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的三(2-乙基己酸)铋和双(2-乙基己酸)锌。
27.根据权利要求19-24中任一项的用途,其特征在于催化剂包含优选1.3:1-1:1.3的数量比的(2-乙基己酸)钠和双(2-乙基己酸)锌。
28.根据权利要求19-27中任一项的用途,其特征在于还使用选自碱性化合物的助催化剂,特别是三乙胺。
29.根据权利要求19-28中任一项的用途,其特征在于在与催化剂混合以前,将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并相互反应。
30.根据权利要求29的用途,其特征在于将至少一种有机聚硅氧烷化合物和至少一种基于具有乳酸酯基团的硅烷化合物的交联剂混合并在加入第一催化剂下相互反应,所述第一催化剂选自酸化合物,特别是至少一种磷酸2-乙基己酯,和在与催化剂混合以前通过加入碱性化合物,优选三乙胺而将所得组合物中和。
31.根据权利要求19-30中任一项的用途,其特征在于有机聚硅氧烷化合物为α,ω-二羟基封端聚有机硅氧烷化合物,特别是α,ω-二羟基封端聚二烷基硅氧烷。
32.根据权利要求19-31中任一项的用途,其特征在于交联剂包含至少一种选自如下的化合物:甲基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙基-三(乳酸乙酯基)硅烷、苯基-三(乳酸乙酯基)硅烷、乙烯基-三(乳酸乙酯基)硅烷和四(乳酸乙酯基)硅烷。
33.根据权利要求19-32中任一项的用途,其特征在于使用40-90重量%有机硅烷化合物、1-15重量%交联剂和0.1-5.0重量%催化剂。
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