CN106163656A - 可湿固化的有机硅组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了包含如下组分的可固化组合物:(A)具有反应性含硅基团的聚合物,(B)交联剂和/或扩链剂,(C)非锡金属催化剂,(D)助粘剂,(E)任选地填料,(F)任选地固化加速剂。上述可固化组合物表现出即使储存后优异的粘附性、深度固化、稳定的固化性和/或即使经受升高的湿度和温度后保持的物理性质。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年2月6日递交的美国临时专利申请第61/936,462号题为“Moisture Curable Composition”的优先权和权益,其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及室温可固化组合物,其包含具有键合到硅原子上的可水解基团且具有通过形成硅氧烷键可被交联的含硅基团的聚合物。特别地,本发明提供了可固化组合物,其显示良好可固化性、粘附性、优异的硬度和/或是存储稳定的,且含无有机锡的金属配合物催化剂,如钇、镓、钪和钽配合物。
背景技术
具有反应性甲硅烷基端基的聚合物或包含这种聚合物的组合物可在水和金属催化剂的存在下水解和缩合。用于可固化组合物适合的已知催化剂包括使用金属如Sn、Ti、Zn或Ca的化合物。有机锡化合物诸如,例如,二月桂酸二丁基锡(DBTDL)被广泛用作缩合固化催化剂,以加速若干不同的具有反应性甲硅烷基端基的聚有机硅氧烷和非有机硅聚合物(如包括RTV-1和RTV-2制剂在内的室温硫化(RTV)制剂)的湿气辅助固化。然而,环境管理机构和指令已增加或希望增加对在配制的产品中使用有机锡化合物的限制。例如,虽然具有大于0.5重量%二丁基锡的制剂目前需要标记为生殖1B级别毒性,但已提议在未来的一年或两年中将含有二丁基锡的制剂在消费类应用中完全淘汰。
这些可湿固化的组合物的固化化学可根据聚合物的性质和它们的可湿固化的基团而变化。例如,烷氧基甲硅烷基基团首先水解以得到硅烷醇官能团,然后硅烷醇官能团缩合得到硅氧烷网络伴随水的排出。这样的组合物通常包含烷氧基甲硅烷基官能的聚合物或硅烷醇官能的聚合物和交联剂。三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷通常用作交联剂且将与水或直接与硅烷醇基团反应以交联体系。然而,对于包含氢化甲硅烷基或包含氢化甲硅烷基和硅烷醇官能团两者的组合物,这样的交联剂不是必需的。事实上,由于存在众多氢化甲硅烷基,含氢化甲硅烷基的化合物通常被称作为交联剂。在这些组合物中,氢化甲硅烷基可与水反应得到硅烷醇官能团或它们可与硅烷醇基团直接反应以形成硅氧烷键并排出氢气。对于包括含氢化甲硅烷基化合物的过渡金属催化的组合物,抑制剂通常被用来确保足够的保质期或适用期。
有机锡催化剂的替代品应当在固化、存储和外观方面显示与有机锡化合物类似的性能。非锡加速剂还将希望地引发所选聚合物的缩合反应并在表面上完成该反应并且可以在希望的时间表内在本体中完成该反应。因此,有许多用其他金属基和非金属基化合物替换有机金属锡化合物的提议。从完全地代替锡化合物的观点来说,这些新的加速剂具有特定的优点和缺点。因此,仍然需要解决可能的非锡化合物作为合适的缩合固化反应加速剂的缺点。未固化的和固化的组合物的物理性能也有必要检查,特别是为了保持粘附于多种基底表面上的能力。
通常,还没有对有机锡化合物的替代催化剂剂,所述替代催化剂当在密封套筒中存储数月后暴露于湿气或环境空气时仍保持它们的固化能力。对于可湿固化组合物,实现最可能短的固化时间、对RTV-1和RTV-2组合物显示不粘表面和贯穿厚部分的全部本体进行固化一直是一个特定要求。此外,这样的组合物在多种基底(包括难以粘附的基底如塑料)上固化后应提供良好的粘附。因此,仍需要替代材料代替有机锡在可湿固化组合物中作为固化加速剂。更重要的是,由各自包括有机聚合物和硅氧烷聚合物的任一种和有机锡催化剂的可固化组合物得到的固化制品在耐热性上往往是差的,固化制品的物理性能在很大程度上因加热而劣化。由于与有机聚合物的碳键连接相比的Si-O-Si主链,硅氧烷聚合物比有机聚合物更易降解。
发明内容
在一个方面,本发明提供不含锡的可固化组合物,其包含甲硅烷基封端的可固化聚合物和基于含金属的配合物的不含有机锡的催化剂。本发明提供了可固化组合物,其具有良好可固化性、粘附性、优异的硬度和/或是存储稳定的,且含无有机锡的金属配合物,如钇、镓、钪和钽配合物作为缩合固化加速剂。
在一个方面,本发明提供了可在交联单组分和双组分弹性体组合物中使用的聚合物组合物。
在另一个方面,本发明提供了持续同时满足加工存储以及单组分和双组分组合物交联的约束的聚合物组合物。
在又一个方面,本发明提供了一种具有优异的硬度,同时仍然对包括难以粘附的基底的各种基底(诸如,例如,PBT和其他塑料基底以及金属和玻璃基底)提供良好的粘附性的聚合物组合物。
在又一个方面,本发明提供了即使在加速热老化过程后仍表现出固化制品的保留的机械完整性的聚合物组合物。
在一个实施方案中,可固化组合物包括:(A)具有反应性含硅基团的聚合物,(B)交联剂,扩链剂和增量剂,或其两种或更多种的组合,(C)非锡金属催化剂,(D)助粘剂,(E)任选地含有填料,和(G)任选地固化加速剂,其中非锡金属催化剂包含选自钇、镓、钪和/或钽的金属。在一个实施方案中,催化剂包含下式的化合物:
MIIIL3-cAc (6)
其中M是选自钇、镓、钪和/或钽的金属,L是螯合配体,A是阴离子,且c为0至3或整数。
在一个实施方案中,L选自二酮酸盐、二胺、三胺、氨基乙酸盐、次氮基乙酸盐、联吡啶、乙二肟、羧酸盐、乙酸盐或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,L选自一元羧酸或含至少两个碳原子的羧酸。在一个实施方案中,螯合剂L可为式R9COO-的羧酸,其中R9为线性或支化的C1-C30烷基、C6-C10环状基团或C6-C10芳基。在一个实施方案中,R9为线性或支化的C10-C30烷基。
在一个实施方案中,所述阴离子A选自卤化物、氢氧化物、氧化物、过氧化物、臭氧化物、氢硫化物、醇盐、烷基硫代、氮化物、乙酸盐、酰胺、羧酸盐、氰化物、氰酸盐、硫氰酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述阴离子A选自F-、Cl-、(I3)-、[ClF2]-、[IF6]-、(ClO)-、(ClO2)-、(ClO3)-、(CIO4)-、(OH)-、(SH)-、(SeH)-、(O2)-、(O3)-、(HS2)-、(CH3O)-、(C2H5O)-、(C3H7O)-、(CH3S)-、(C2H5S)-、(C2H4CIO)-、(C6H5O)-、(C6H5S)-、[C6H4(NO2)O]-、(HCO2)-、(C7H15CO2)-、(CH3CO2)-、(CH3CH2CO2)-、(N3)-、(CN)-、(NCO)-、(NCS)-、(NCSe)-、(NH2)-、(PH2)-、(ClHN)-、(Cl2N)-、(CH3NH)-、(HN=N)″、(H2N-NH)-、(HP=P)-、(H2PO)-、(H2PO2)-或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述含金属的化合物包含羧酸钇,例如新癸酸钇。
在一个实施方案中,所述含金属的化合物包含三氟甲磺酸镓。
在一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的聚合物(A)约0.0001至10重量份的催化剂(C)。在一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的聚合物(A)约0.005至0.05重量份的催化剂(C)。在一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的聚合物(A)约0.01至5重量份的催化剂(C)。在一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的聚合物(A)约0.05至约0.4重量份的催化剂(C)。在一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的聚合物(A)约0.1至1重量份的催化剂(C)。
在一个实施方案中,所述催化剂(C)基本不含锡。
在一个实施方案中,所述交联剂或扩链剂选自烷氧基硅烷、烷氧基硅氧烷、肟基硅烷、肟基硅氧烷、烯氧基硅烷(enoxysilane)、烯氧基硅氧烷、氨基硅烷、氨基硅氧烷、羧基硅烷、羧基硅氧烷、烷基酰胺基硅烷、烷基酰胺基硅氧烷、芳基酰胺基硅烷、芳基酰胺基硅氧烷、烷氧基氨基硅烷、烷基芳基氨基硅氧烷(alklarylaminosiloxane)、烷氧基氨基甲酸酯基硅烷、烷氧基氨基甲酸酯基硅氧烷和其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述聚合物(A)具有式(1):
[R1 aR2 3-aSi–Z-]n-X-Z-SiR1 aR2 3-a (1)
其中X选自聚氨酯,聚酯,聚醚,聚碳酸酯,聚烯烃,聚酯醚,和具有R3SiO1/2、R2SiO、RSiO3/2和/或SiO2单元的聚有机硅氧烷;n为0-100;a为0-2;R和R1在同一Si原子上可以相同或不同并选自C1-C10烷基,被Cl、F、N、O或S中的一个或多个取代的C1-C10烷基,苯基,C7-C16烷基芳基,C7-C16芳基烷基,C2-C4聚亚烷基醚,或其两种或更多种的组合;R2选自OH、C1-C8烷氧基、C2-C18烷氧基烷基、肟基烷基、烯氧基烷基、氨基烷基、羧基烷基、酰胺基烷基、酰胺基芳基、氨基甲酸酯基烷基或其两种或更多种的组合;且Z是键、选自C1-C8亚烷基的组的二价单元或O。
在一个实施方案中,所述聚合物(A)具有式(3):
R2 3-c-dSiR3 cR4 d-[OSiR3R4]x-[OSiR3R4]y-OSiR3 eR4 fR2 3-e-f (3)
其中x为0-10000;y为0-1000;c、d和f独立地选自0-2;R1选自C1-C10烷基,被Cl、F、N、O或S中的一个或多个取代的C1-C10烷基,苯基,C7-C16烷基芳基,C7-C16芳基烷基,C2-C4聚亚烷基醚,或其两种或更多种的组合,并且可以存在小于10mol%量的其他硅氧烷单元,优选甲基、乙烯基、苯基;R2选自OH、C1-C8烷氧基、C2-C18烷氧基烷基、肟基烷基、肟基芳基、烯氧基烷基、烯氧基芳基、氨基烷基、氨基芳基、羧基烷基、羧基芳基、酰胺基烷基、酰胺基芳基、氨基甲酸酯基烷基、氨基甲酸酯基芳基或其两种或更多种的组合;且Z是-O-、键或-C2H4-;且R3和R4在同一Si原子上可以相同或不同并选自氢、C1-C10烷基、C1-C10杂烷基、C3-C12环烷基、C2-C30杂环烷基、C6-C13芳基、C7-C30烷基芳基、C7-C30芳基烷基、C4-C12杂芳基、C5-C30杂芳基烷基、C5-C30杂烷基芳基、C2-C100聚亚烷基醚或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述聚合物(A)选自甲硅烷基化的聚氨酯(SPUR),甲硅烷基化的聚酯,甲硅烷基化的聚醚,甲硅烷基化的聚碳酸酯,甲硅烷基化的聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯,甲硅烷基化的聚酯醚,和其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述交联剂组分(B)选自:四乙基原硅酸酯(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、二丁氧基二乙酰氧基硅烷、苯基三丙酰氧基硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、甲基三(异丙烯氧基)硅烷、乙烯基三(异丙烯氧基)硅烷、乙基聚硅酸酯、二甲基四乙酰氧基二硅氧烷、四正丙基原硅酸酯、甲基二甲氧基(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基甲氧基双(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基二甲氧基(乙醛肟基)硅烷、甲基二甲氧基(N-甲基氨基甲酸酯基)硅烷、乙基二甲氧基(N-甲基氨基甲酸酯基)硅烷、甲基二甲氧基异丙烯氧基硅烷、三甲氧基异丙烯氧基硅烷、甲基三异丙烯氧基硅烷、甲基二甲氧基(丁-2-烯-2-氧)硅烷、甲基二甲氧基(1-苯基乙烯氧基)硅烷、甲基二甲氧基-2-(1-碳乙氧基丙烯氧基)硅烷、甲基甲氧基二(N-甲基氨基)硅烷、乙烯基二甲氧基(甲基氨基)硅烷、四-N,N-二乙基氨基硅烷、甲基二甲氧基(甲基氨基)硅烷、甲基三(环己基氨基)硅烷、甲基二甲氧基(乙基氨基)硅烷、二甲基二(N,N-二甲基氨基)硅烷、甲基二甲氧基(异丙基氨基)硅烷、二甲基二(N,N-二乙基氨基)硅烷、乙基二甲氧基(N-乙基丙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基三(N-甲基乙酰胺基)硅烷、乙基二甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基三(N-甲基苯甲酰胺基)硅烷、甲基甲氧基双(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(己内酰胺基)硅烷、三甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(乙基乙酰亚胺基)硅烷(methyldimethoxy(ethylacetimidato)silane)、甲基二甲氧基(丙基乙酰亚胺基)硅烷(methyldimethoxy(propylacetimidato)silane)、甲基二甲氧基(N,N',N'-三甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基(N-烯丙基-N',N'-二甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基(N-苯基-N',N'-二甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基异氰酸酯基硅烷、二甲氧基二异氰酸酯基硅烷、甲基二甲氧基异硫氰基硅烷、甲基甲氧基二异硫氰基硅烷,其缩合物,或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述组合物包含助粘剂组分(D),所述助粘剂组分选自(氨基烷基)三烷氧基硅烷、(氨基烷基)烷基二烷氧基硅烷、双(三烷氧基甲硅烷基烷基)胺、三(三烷氧基甲硅烷基烷基)胺、三(三烷氧基甲硅烷基烷基)氰脲酸酯、三(三烷氧基甲硅烷基烷基)异氰脲酸酯、(环氧烷基)烷基二烷氧基硅烷、(环氧烷基)三烷氧基硅烷或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述组合物包含填料组分(E)。
在一个实施方案中,所述组合物包含至少一种酸性化合物(F),所述酸性化合物选自磷酸酯、膦酸酯、膦酸、亚磷酸、亚磷酸酯、亚膦酸酯、硫酸酯、亚硫酸酯、拟卤化物、支化的C4-C25烷基羧酸或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述组合物为两组分(two-part)组合物,其包含:(i)包含聚合物组分(A)、任选地填料组分(E)和任选地酸性组分(F)的第一部分;和(ii)包含交联剂(B)、催化剂(C)、助粘剂(D)和酸性组分(F)的第二部分,其中(i)和(ii)单独存贮直到通过混合组分(i)和(ii)应用于固化。
在一个实施方案中,本发明提供了一种用于形成固化的聚合物组合物(A)的组合物,其包含具有至少一个氢化甲硅烷基的化合物和(C)包含含钇、镓、钽或钪的含金属的化合物的缩合固化加速剂。
在一个实施方案中,固化的聚合物由所述组合物形成。
在一个实施方案中,所述固化的聚合物为弹性密封物、硬性密封物、粘合剂、涂料、密封剂、成型制品、模具或印模材料。
参照下面的详细描述进一步理解这些和其他方面和实施方案。
具体实施方式
本发明提供了使用包含钇、镓、钪或钽的金属化合物作为缩合固化加速剂的可固化组合物。含金属的化合物相比于使用有机锡化合物例如DBTDL的组合物在加速湿气辅助的有机硅缩合固化以产生可用作密封剂和RTV(室温硫化橡胶)的交联有机硅方面表现出相似或更好的固化性能。此外,包含这样的含金属的化合物的组合物也表现出改善的硬度,对各种基底(如塑料及其他)的粘附性和/或存储稳定性。
如本文所用,“烷基”包括直链、支化的和环状烷基。烷基的具体和非限制性实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丁基、乙基-己基等。
如本文所用,“取代的烷基”包括含一个或多个取代基团的烷基,所述取代基团在含这些基团的化合物经受的工艺条件下是惰性的。所述取代基团也基本不干涉所述工艺。如本文所用,未取代的指特定的部分在其构成原子上负载氢原子,例如对于未取代的甲基是CH3。取代的指所述基团可负载在有机化学中已知的典型的官能团。
如本文所用,“芳基”包括一个氢原子已被移除的任何芳香烃的非限制性组。芳基可具有一个或多个通过单键或其他基团可被稠合、连接的芳环。芳基的具体和非限制性实例包括但不限于甲苯基、二甲苯基、苯基、萘基等。
如本文所用,“取代的芳基”包括如前面在“取代的烷基”定义中所述的被取代的芳基。与芳基相似,取代的芳基可具有一个或多个通过单键或其他基团可被稠合、连接的芳环;然而,当取代的芳基具有杂芳环时,在取代的芳基中的自由价可为杂芳环的杂原子(例如氮)而不是碳。在一个实施方案中,本文中取代的芳基包含1至约30个碳原子。
如本文所用,“烯基”包括含一个或多个碳-碳双键的任何直链、支化的或环状烯基,其中取代点可以是基团中的碳-碳双键处或其他地方。烯基的具体和非限制性的实例包括但不限于乙烯基、丙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、亚乙基降冰片烷等。
如本文所用,“炔基”包括含一个或多个碳-碳三键的任何直链、支化的或环状炔基,其中取代点可以是基团中的碳-碳三键处或其他地方。
如本文所用,“不饱和的”是指一个或多个双键或三键。在一个实施方案中,它是指碳-碳双键或三键。
如本文所用,术语“亚烷基”、“环亚烷基”,“亚炔基”,“亚烯基”和“亚芳基”单独或作为另一取代基的一部分是指分别衍生自烷基、环烷基、杂烷基、炔基、烯基或芳基的二价基团。所述各自的基团可为取代的或未取代的,线性或支化的。
如本文所用,“固化加速剂”包括可加速组合物的固化的材料,包括但不限于,充当催化剂的材料。术语“固化加速剂”和“催化剂”可在本文中互换使用。
本文描述的实例利用术语“金属”,其可为包括但不限于钇、镓、钪和钽的金属。
在一个实施方案中,本发明提供一种可固化组合物,其包含含反应性甲硅烷基端基的聚合物组分(A)、交联剂组分(B)、包含含金属的化合物的加速剂组分(C)、任选地助粘剂组分(D)、任选地填料组分(E)、任选地酸性化合物(F)和任选地辅助组分(G)。
所述聚合物组分(A)可以为具有反应性甲硅烷基端基的液体或固体基聚合物。所述聚合物组分(A)不被特别限定并且可选自出于特定目的或预期用途可能所需的任意可交联的聚合物。适合用于所述聚合物组分(A)的聚合物的非限制性实例包括聚有机硅氧烷(A1)或无硅氧烷键的有机聚合物(A2),其中聚合物(Al)和(A2)包含反应性甲硅烷基端基。在一个实施方案中,聚合物组分(A)可以以所述可固化组合物的约10至约90重量%的量存在。在一个实施方案中,可固化组合物包含约100重量份的聚合物组分(A)。
如上文所述,所述聚合物组分(A)可以包括范围广泛的聚有机硅氧烷。在一个实施方案中,聚合物组分可包含一种或更多种聚硅氧烷和式(1)的共聚物:
[R1 cR2 3-cSi–Z–]n–X–Z–SiR1 cR2 3-c (1)
R1可选自线性或支化的烷基、线性或支化的杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、线性或支化的芳烷基、线性或支化的杂芳烷基或其两种或更多种的组合。在一个实施方案中,R1可选自C1-C10烷基,被Cl、F、N、O或S中的一个或多个取代的C1-C10烷基,苯基,C7-C16烷基芳基,C7-C16芳基烷基,C2-C20聚亚烷基醚或其两种或更多种的组合。示例性基团为甲基、三氟丙基和/或苯基。
R2可为对质子试剂例如水具有反应性的基团。对于R2的示例性基团包括OH、烷氧基、烯氧基、烷基肟基、烷基羧基、芳基羧基、烷基酰胺基、芳基酰胺基或其两种或更多种的组合。在一个实施方案中,R2选自OH、C1-C8烷氧基、C2-C18烷氧基烷基、氨基、烯氧基、烷基肟基、烷基氨基、芳基氨基、烷基羧基、芳基羧基、烷基酰胺基、芳基酰胺基、烷基氨基甲酸酯基、芳基氨基甲酸酯基或其两种或更多种的组合。
Z可为键,选自O、可含有一个或多个O、S或N原子的烃类、含胍物(guanidine-containing)、尿烷、醚、酯、脲单元或其两种或更多种的组合的组的二价连接单元。如果连接基团Z为烃基,那么Z通过硅-碳键连接至硅原子。在一个实施方案中,Z选自C1-C14亚烷基。
X选自聚氨酯,聚酯,聚醚,聚碳酸酯,聚烯烃,聚酯醚,和具有R1 3SiO1/2、R1 2SiO、R1SiO3/2和/或SiO2单元的聚有机硅氧烷,其中R1为如上定义。X可以是选自如下组的二价或多价聚合物单元:经氧或烃基连接到甲硅烷基端基上的包含如上所述的反应性基团R2的甲硅烷氧基单元、经烃基连接到硅原子上的包含如上所述的一个或多个反应性基团R2的聚醚、亚烷基、异亚烷基、聚酯或聚氨酯单元。烃基X可含有一个或多个杂原子例如N、S、O或P形成含胍物、酯、醚、尿烷、酯和/或脲。在一个实施方案中,X的平均聚合度(Pn)应当大于6,例如R1 3SiO1/2、R1 2SiO、R1SiO3/2和/或SiO2的聚有机硅氧烷单元。在式(2)中,n为0-100,希望为1,并且c为0-2,希望为0-1。
单元X的组分的非限制性的实例包括聚氧化烯聚合物,例如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氧化丁烯、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯共聚物、聚氧化四亚甲基或聚氧化丙烯-聚氧化丁烯共聚物;乙烯-丙烯共聚物,聚异丁烯,聚氯丁二烯,聚异戊二烯,聚丁二烯,异丁烯和异戊二烯的共聚物,异戊二烯或丁二烯和丙烯腈和/或苯乙烯的共聚物,或烃聚合物诸如通过将这些聚烯烃聚合物氢化产生的氢化聚烯烃聚合物;通过二元酸诸如己二酸或邻苯二甲酸与二醇的缩合或内酯的开环聚合制备的聚酯聚合物;由单体诸如C2-C8烷基丙烯酸酯的自由基聚合产生的聚丙烯酸酯,乙烯基聚合物,例如,丙烯酸酯诸如丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯和乙酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、含丙烯酰胍的物质或苯乙烯的丙烯酸酯共聚物;通过将以上的有机聚合物与乙烯基单体聚合产生的接枝聚合物;聚碳酸酯;多硫化物聚合物;含聚胍聚合物诸如通过ε-己内酰胺的开环聚合产生的尼龙6、通过六亚甲基二胺和己二酸等的缩聚产生的尼龙6-6、通过ε-月桂内酰胺的开环聚合产生的尼龙12、共聚多含胍物、聚氨酯或聚脲。
特别合适的聚合物包括,但不限于,聚硅氧烷、聚氧化烯、饱和烃类聚合物诸如聚异丁烯、氢化聚丁二烯和氢化聚异戊二烯,或聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚脲聚合物等。此外,饱和烃聚合物、聚氧化烯聚合物和乙烯基共聚物由于它们的低玻璃转化温度是特别合适的,其提供了在低温即低于0℃下的高柔性。
式(1)中的反应性甲硅烷基可以通过采用含有官能团的硅烷,所述官能团具有经氢化硅烷化通过已知方法与不饱和烃类反应的能力,或通过待连接至反应性甲硅烷基团的预聚物中的SiOH、氨基烷基或氨基芳基、HOOC-烷基或HOOC-芳基、HO-烷基或HO-芳基、HS-烷基或HS-芳基、Cl(O)C-烷基或Cl(O)C-芳基、环氧烷基或环氧环烷基基团的反应经缩合或开环反应来引入。主要的实施方案的实例包括以下内容:(i)硅氧烷预聚物,其具有SiOH基团,所述SiOH基团可以与硅烷(LG)SiR1 cR2 3-c进行缩合反应,由此形成硅氧键≡Si-O-SiR1 cR2 3-c同时释放出离去基团(LG)与氢的加成产物(LG-H);(ii)硅烷,其具有能够经由氢化硅烷化或自由基反应与SiH基团或硅烷的自由基活化的基团如SiH或不饱和基团反应的不饱和基团;和(iii)硅烷,包括具有OH、SH、氨基、环氧基、-COCl、-COOH基团的有机或无机预聚物,其可以补偿性地与环氧基、异氰酸酯基、OH、SH、氰酸酯基、羧酸卤化物、反应性烷基卤化物、内酯、内酰胺或胺反应,即将所述反应性预聚物与有机官能的硅烷连接起来,以产生甲硅烷基官能的聚合物。
适用于方法(i)的硅烷包括烷氧基硅烷,特别是四烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷、二乙酰氧基硅烷和三乙酰氧基硅烷、二酮肟基硅烷和三酮肟基硅烷、二烯氧基和三烯氧基硅烷、二碳酰胺基硅烷和三碳酰胺基硅烷(tricarbonamidosilanes),其中,所述硅烷的硅原子上剩余的残基为取代的或未取代的烃类。用于方法(i)的其他非限制性的硅烷包括烷基三烷氧基硅烷,例如乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、氨基烷基三甲氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、甲基或丙基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙烯氧基硅烷、甲基三苯甲酰胺基硅烷或甲基三乙酰胺基硅烷。适用于在方法(i)下反应的预聚物为SiOH-封端的聚烷基硅氧烷,其可与具有连接至硅原子的可水解基团的硅烷进行缩合反应。示例性的SiOH-封端的聚烷基二硅氧烷包括聚二甲基硅氧烷。
适用于方法(ii)的合适的硅烷包括烷氧基硅烷,特别是三烷氧基硅烷(HSi(OR)3)如三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷和苯基二甲氧基硅烷。氢氯硅烷在原则上是可能的,但较不理想,归因于卤素通过烷氧基、乙酰氧基等的额外取代。其他合适的硅烷包括具有可被自由基激活的不饱和基团的有机官能的硅烷,所述不饱和基团如乙烯基、烯丙基、巯基烷基或丙烯酸基团。非限制性实例包括乙烯基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。适用于在方法(ii)下反应的预聚物包括乙烯基封端的聚烷基硅氧烷,优选聚二甲基硅氧烷,具有不饱和基团的烃类,所述不饱和基团可以进行氢化硅烷化或可以与包含例如不饱和烃或SiH基团的硅烷的相应的有机官能团进行自由基诱导的接枝反应。
用于将甲硅烷基引入烃聚合物的另一种方法可以为不饱和烃单体与硅烷的不饱和基团的共聚作用。不饱和基团至烃预聚物的引入可包括,例如,在不含硅的烃部分聚合后,使用烯基卤化物作为链终止剂。
所述硅烷和预聚物之间的希望的反应产物包括以下结构:-SiR1 2O-SiR1 2-CH2-CH2-SiR1 cR2 3-c,或(烃)-[Z-SiR1 cR2 3-c]n。适用于方法(iii)的硅烷包括,但不限于,烷氧基硅烷,特别是具有有机官能基团以对-OH、-SH、氨基、环氧基、-COCl或-COOH为反应性的硅烷。
在一个实施方案中,这些硅烷具有异氰酸酯基烷基基团如γ-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、环氧柠檬苦素基三甲氧基硅烷(epoxylimonyltrimethoxysilane)、N-(2-氨基乙基)-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷等。
在一个实施方案中,希望选择封端的胺或异氰酸酯(Z’-X)n-Z’用于首先进行完全的混合以及然后进行随后的偶联反应。封端剂的实例公开于EP 0947531中,且采用杂环氮化合物如己内酰胺或丁酮肟,或环酮的其他封端方法参考美国专利6,827,875,两者都通过引用其全文并入本文。
用于在方法(iii)下的反应的合适的预聚物的实例包括但不限于,具有OH基团的聚烯化氧,其在一个实施方案中具有高分子量(Mw,重均分子量>6000g/mol)和小于1.6的多分散性Mw/Mn;具有剩余的NCO基团的尿烷,如NCO官能化的聚烯化氧,特别是封端的异氰酸酯。预聚物选自具有-OH、-COOH、氨基、环氧基团的烃的组,其可以与具有对最终固化有用的另外的反应性基团的相应硅烷的环氧、异氰酸酯基、氨基、羧基卤化物或卤代烷基基团互补反应。
用于将NCO基团引入聚醚中的合适的异氰酸酯可包括甲苯二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯,或二甲苯二异氰酸酯,或脂肪族多异氰酸酯如异佛尔酮二异氰酸酯,或六亚甲基二异氰酸酯。
单元X的聚合度取决于固化的产物的粘度和机械性能的要求。如果X为聚二甲基硅氧烷单元,基于数均分子量Mn的平均聚合度优选为7至5000个硅氧单元(siloxy units),优选200至2000个单元。为了达到>5MPa的足够的抗拉强度,>250的平均聚合度Pn是合适的,由此聚二甲基硅氧烷在25℃具有高于300mPa.s的粘度。如果X为烃单元而不是聚硅氧烷单元,与聚合度相关的粘度高得多。
用于合成聚氧化烯聚合物的方法的实例包括但不限于,使用碱性催化剂如KOH的聚合方法,使用金属-卟啉配合物催化剂如通过有机铝化合物反应得到的配合物的聚合方法,使用复合金属氰化物配合物催化剂的聚合方法,公开于例如美国专利号3,427,256、3,427,334、3,278,457、3,278,458、3,278,459、3,427,335、6,696,383和6,919,293中。
如果基团X选自烃聚合物,那么具有异丁烯单元的聚合物或共聚物是特别理想的,归因于其物理性质如优异的耐候性,优异的耐热性,以及低的气体和湿气渗透性。
单体的实例包括具有4至12个碳原子的烯烃、乙烯基醚、芳香族乙烯基化合物、乙烯基硅烷和烯丙基硅烷。共聚物组分的实例包括1-丁烯,2-丁烯,2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯,戊烯,4-甲基-1-戊烯,己烯,乙烯基环己烯,甲基乙烯基醚,乙基乙烯基醚,异丁基乙烯基醚,苯乙烯,α-甲基苯乙烯,二甲基苯乙烯,β-蒎烯,茚,和例如但并不限于乙烯基三烷氧基硅烷,例如乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基甲基二氯硅烷,乙烯基二甲基甲氧基硅烷,二乙烯基二氯硅烷,二乙烯基二甲氧基硅烷,烯丙基三氯硅烷,烯丙基甲基二氯硅烷,烯丙基二甲基甲氧基硅烷,二烯丙基二氯硅烷,二烯丙基二甲氧基硅烷,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷。
合适的不含硅氧烷的有机聚合物的实例包括但不限于,甲硅烷基化的聚氨酯(SPUR),甲硅烷基化的聚酯,甲硅烷基化的聚醚,甲硅烷基化的聚碳酸酯,甲硅烷基化的聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯,甲硅烷基化的聚酯醚及其两种或更多种的组合。所述不含硅氧烷的有机聚合物可以以所述组合物的约10至约90重量%或约100重量份的量存在。
在一个实施方案中,所述聚合物组分(A)可为甲硅烷基化的聚氨酯(SPUR)。这样的可湿固化的化合物通常为本领域已知且可由多种方法获得,包括(i)将异氰酸酯封端的聚氨酯(PUR)预聚物与合适的硅烷反应,所述合适的硅烷例如同时具有在硅原子上的可水解官能团(如烷氧基等)和第二含活性氢官能团(如硫醇,伯胺或仲胺,优选后者,等等)的硅烷,或通过(ii)将羟基封端的PUR(聚氨酯)预聚物与合适的异氰酸酯封端的硅烷反应,所述合适的异氰酸酯封端的硅烷例如具有一至三个烷氧基的异氰酸酯封端的硅烷。这些反应的细节,以及用于制备在其中使用的异氰酸酯封端的和羟基封端的PUR预聚物的那些反应的细节除其他文件外可在以下中找到:美国专利号4,985,491、5,919,888、6,207,794、6,303,731、6,359,101和6,515,164和公开的美国专利公开号2004/0122253和US2005/0020706(异氰酸酯封端的PUR预聚物);美国专利号3,786,081和4,481,367(羟基封端的PUR预聚物);美国专利号3,627,722、3,632,557、3,971,751、5,623,044、5,852,137、6,197,912和6,310,170(由异氰酸酯封端的PUR预聚物和反应性硅烷例如氨基烷氧基硅烷反应获得的可湿固化的SPUR(硅烷改性的/封端的聚氨酯));和美国专利号4,345,053、4,625,012、6,833,423;和公开的美国专利公开2002/0198352(由羟基封端的PUR预聚物与异氰酸酯基硅烷反应获得的可湿固化的SPUR)。前述美国专利文件的全部内容在本文中通过引用并入。可湿固化的SPUR材料的其他实例包括在美国专利第7,569,653号中描述的那些,该专利的公开内容通过引用其全文被并入。
在一个实施方案中,所述聚合物组分(A)可为式(2)的聚合物:
R2 3-cR1 cSi-Z-[R2SiO]x[R1 2SiO]y-Z-SiR1 cR2 3-c (2)
其中关于式(2)R1、R2、Z和c为如上定义;R是C1-C6烷基(示例性烷基是甲基);x为0至约10,000,在一个实施方案中为11至约2500;和y为0至约10,000,优选0-500。在一个实施方案中,式(2)的化合物中Z是键或二价C1-C14亚烷基,尤其优选为-C2H4-。
在一个实施方案中,所述聚合物组分(A)可为式(3)的聚有机硅氧烷:
R2 3-c-dSiR3 cR4 d-[OSiR3R4]x-[OSiR3R4]y-OSiR3 eR4 fR2 3-e-f (3)
R3和R4在同一个硅原子上可相同或不同并选自氢、C1-C10烷基、C1-C10杂烷基、C3-C12环烷基、C2-C30杂环烷基、C6-C13芳基、C7-C30烷基芳基、C7-C30芳基烷基、C4-C12杂芳基、C5-C30杂芳基烷基、C5-C30杂烷基芳基、C2-C100聚亚烷基醚或其两种或更多种的组合。R2、c、x和y如上述定义;d为0、1或2;e为0、1或2;且f为0、1或2。
合适的含聚硅氧烷的聚合物(A1)的非限制性实例包括,例如,硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷,硅烷醇或烷氧基封端的聚有机硅氧烷,例如,甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷,烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷-聚二苯基硅氧烷共聚物,和硅烷醇或烷氧基封端的氟烷基取代的硅氧烷如聚(甲基3,3,3-三氟丙基)硅氧烷和聚(甲基3,3,3-三氟丙基)硅氧烷-聚二甲基硅氧烷共聚物。所述聚有机硅氧烷组分(A1)可以以所述组合物的约10至约90重量%或100重量份的量存在。在一个优选的实施方案中,所述聚有机硅氧烷组分具有在约10至约2500个硅氧单元范围内的平均链长度,并且粘度为在25℃下在约10至约500,000mPa.s的范围内。
或者,所述组合物可包括甲硅烷基封端的有机聚合物(A2),其不含硅氧烷单元,并且其通过缩合反应(堪比含有硅氧烷的聚合物(A1)的那种)进行固化。类似于聚有机硅氧烷聚合物(A1),适合作为聚合物组分(A)的有机聚合物(A2)包括甲硅烷基端基。在一个实施方案中,所述甲硅烷基端基可为式(4)的基团:
-SiR1 dR2 3-d (4)
其中R1、R2和d如上述定义。
所述聚硅氧烷组合物可进一步包括作为组分(B)的交联剂或扩链剂。在一个实施方案中,所述交联剂具有式(5):
R1 dSiR2 4-d (5)
其中R1、R2和d如上述定义。或者,所述交联剂组分可为式(5)的缩合产物,其中一个或更多个但不是所有的R2基团在水存在下被水解和释放并且然后中间体硅烷醇进行缩合反应以产生Si-O-Si键和水。平均聚合度可产生具有2-10个Si单元的化合物。
在一个实施方案中,所述交联剂为具有式R3 d(R1O)4-dSi的烷氧基硅烷,其中R1、R3和d如上定义。在另一个实施方案中,所述交联剂为具有式(R3 d(R1CO2)4-dSi的乙酰氧基硅烷,其中R1、R3和d如上定义。在另一个实施方案中,所述交联剂为具有式R3 d(R1R4C=N-O)4-dSi的肟基硅烷,其中R1、R3、R4和d如上定义。
如本文所用,术语交联剂包括未定义在(A)下的包含额外反应性组分的化合物,所述额外反应性组分每分子具有至少2个可水解的基团和少于3个硅原子。在一个实施方案中,所述交联剂或扩链剂可选自烷氧基硅烷、烷氧基硅氧烷、肟基硅烷、肟基硅氧烷、烯氧基硅烷、烯氧基硅氧烷、氨基硅烷、氨基硅氧烷、羧基硅烷、羧基硅氧烷、烷基酰胺基硅烷、烷基酰胺基硅氧烷、芳基酰胺基硅烷、芳基酰胺基硅氧烷、烷氧基氨基硅烷、烷基芳基氨基硅氧烷、烷氧基氨基甲酸酯基硅烷、烷氧基氨基甲酸酯基硅氧烷、亚氨酸酯基硅烷(imidatosilane)、脲基硅烷、异氰酸酯基硅烷、异硫氰基硅烷、其缩合物、氢化硅烷、氢化硅氧烷(每分子具有至少一个反应性≡SiH单元的有机硅氧烷单体、低聚物和/或聚合物)和其两种或更多种的组合。合适的交联剂的实例包括但不限于:四乙基原硅酸酯(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、二丁氧基二乙酰氧基硅烷、苯基三丙酰氧基硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、甲基三(异丙烯氧基)硅烷、乙烯基三(异丙烯氧基)硅烷、乙基聚硅酸酯、二甲基四乙酰氧基二硅氧烷、四正丙基原硅酸酯、甲基二甲氧基(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基甲氧基双(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基二甲氧基(乙醛肟基)硅烷、甲基二甲氧基(N-甲基氨基甲酸酯基)硅烷、乙基二甲氧基(N-甲基氨基甲酸酯基)硅烷、甲基二甲氧基异丙烯氧基硅烷、三甲氧基异丙烯氧基硅烷、甲基三异丙烯氧基硅烷、甲基二甲氧基(丁-2-烯-2-氧)硅烷、甲基二甲氧基(1-苯基乙烯氧基)硅烷、甲基二甲氧基-2-(1-碳乙氧基丙烯氧基)硅烷、甲基甲氧基二(N-甲基氨基)硅烷、乙烯基二甲氧基(甲基氨基)硅烷、四-N,N-二乙基氨基硅烷、甲基二甲氧基(甲基氨基)硅烷、甲基三(环己基氨基)硅烷、甲基二甲氧基(乙基氨基)硅烷、二甲基二(N,N-二甲基氨基)硅烷、甲基二甲氧基(异丙基氨基)硅烷、二甲基二(N,N-二乙基氨基)硅烷、乙基二甲氧基(N-乙基丙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基三(N-甲基乙酰胺基)硅烷、乙基二甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基三(N-甲基苯甲酰胺基)硅烷、甲基甲氧基双(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(己内酰胺基)硅烷、三甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(乙基乙酰亚胺基)硅烷、甲基二甲氧基(丙基乙酰亚胺基)硅烷、甲基二甲氧基(N,N',N'-三甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基(N-烯丙基-N',N'-二甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基(N-苯基-N',N'-二甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基异氰酸酯基硅烷、二甲氧基二异氰酸酯基硅烷、甲基二甲氧基异硫氰基硅烷、甲基甲氧基二异硫氰基硅烷,其缩合物,或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述交联剂可以以所述组合物的约1至约10重量%或约0.1至约10重量份/100重量份的聚合物组分(A)的量存在。在另一个实施方案中,所述交联剂可以以约0.1至约5重量份/100重量份的聚合物组分(A)的量存在。在又一个实施方案中,所述交联剂可以以约0.5至约3重量份/100重量份的聚合物组分(A)的量存在。这里如在说明书和权利要求书的其他地方,数值可被组合以形成新的或未公开的范围。
所述组合物可包括扩链剂。所述扩链剂可为反应性或非反应性的且可选自多种化合物包括但不限于,有机官能的硅化合物,(例如,羟基、羧酸、酯、聚醚、酰胺、胺、烷基和/或芳族接枝/封端的硅氧烷),烷基封端的硅氧烷诸如,例如,甲基封端的PDMS,非反应性有机聚合物,或其两种或更多种的组合。有机官能的硅化合物可被称为有机硅化合物。有机硅化合物可以是线性或支化的。合适的有机官能的硅化合物的例子包括但不限于:氢化物封端的、乙烯基封端的、羟基封端的和/或氨基封端的硅氧烷。在一个实施方案中,增量剂是有机官能的聚二甲基硅氧烷诸如,例如,氢化物封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和/或氨基封端的聚二甲基硅氧烷。
在一个实施方案中,所述扩链剂是具有可水解基团的有机硅化合物。合适的可水解基团的实例包括但不限于:烷氧基、烷氧基烷氧基基团或其两种或更多种的组合。合适的可水解基团的非限制性实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、甲氧基乙氧基等以及其两种或更多种的组合。合适的有机硅化合物的更进一步的实例包括但不限于,四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙基原硅酸酯、丙基原硅酸酯、这样的化合物的部分水解物等以及其两种或更多种的组合。
此外,所述交联剂和/或扩链剂可以作为组合物的一部分提供,如在美国专利申请公开号2013/0303676中公开的,其通过引用全部并入本文。
增量剂可以每100重量份的聚合物组分约0.0001至约20重量份,0.001至15重量份,0.01至10重量份,甚至每100重量份的聚合物0.1至5重量份的量提供。这里如在说明书和权利要求书的其他地方,数值可被组合以形成新的或未公开的范围。
没有被预聚物Z′-X-Z′之间的反应消耗的且包含选自R5的额外的官能基团的、大于组分(A)的0.1重量%的量的额外的烷氧基硅烷也可作为助粘剂起作用并且在组分(D)下定义和计量。
在一个实施方案中,所述催化剂(C)包含含金属的化合物。催化剂(C)可以作为固化加速剂起作用。它也可被认为且可用作为催化剂。
所述催化剂可以包括下式的金属化合物:
MIIIL3-cAc (6)
其中M为钇(Y)、镓(Ga)、钽(Ta)或钪(Sc),L为螯合配体,A为阴离子,且c为0至3或整数。
所述螯合配体L可选自二酮酸盐、二胺、三胺、氨基乙酸盐、次氮基乙酸盐、卤代乙酸盐、联吡啶、乙二肟、羧酸盐、甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺(disylylamine)、它们的两种或更多种的组合等。合适的螯合配体的实例包括但不限于,乙酰丙酮盐-2,4-戊二酮(“AA”或“acac”);己二酮-2,4;庚二酮-2,4;庚二酮-3,5;乙基-3-戊二酮-2,4;甲基-5-己二酮-2,4;辛二酮-2,4;辛二酮-3,5;二甲基-5,5己二酮-2,4;甲基-6-庚二酮-2,4;二甲基-2,2-壬二酮-3,5;二甲基-2,6-庚二酮-3,5;2-乙酰环己酮(Cy-acac);2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮(t-Bu-acac);1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊二酮(F-acac);苯甲酰丙酮;二苯甲酰-甲烷;3-甲基-2,4-戊二酮;3-乙酰基-戊烷-2-酮;3-乙酰基-2-己酮;3-乙酰基-2-庚酮;3-乙酰基-5-甲基-2-己酮;硬脂酰苯甲酰甲烷;辛酰苯甲酰甲烷;4-叔丁基-4'-甲氧基-二苯甲酰甲烷;4,4'-二甲氧基二苯甲酰甲烷;4,4'-二叔丁基二苯甲酰基甲烷,六氟乙酰丙酮,或其两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,所述金属化合物是包含至少一种羧酸组分的羧酸盐。在一个实施方案中,所述螯合剂L可以是式R9COO-的羧酸;其中R9为线性或支化的C1-C30烷基、C6-C10环状基团或C6-C10芳基。在一个实施方案中,R9为线性或支化的C10-C30烷基。其中所述金属化合物包含两个羧酸螯合剂,所述螯合剂可以相同或不同。在一个实施方案中,L可选自一元羧酸,例如,一元羧酸脂肪族酸。合适的羧酸螯合剂的实例包括但不限于,乙酸,丙酸,丁酸,戊酸,2,2-二甲基戊酸,2-乙基戊酸,2-甲基-、3-甲基-和2,2,4,4-四甲基-戊酸;4,4-二甲基戊酸,正辛酸,2,2-二甲基己酸,2,2-乙基己酸,4,4-二甲基己酸,2,4,4-三甲基戊酸,正壬酸,2,2-二甲基庚酸,3,5,5-三甲基己酸,2-乙基-、2-甲基-和3,5,5-三甲基-己酸;2-乙基-2-甲基丁酸,2,3-二甲基-2-异丙基丁酸,2,2-二甲基庚酸,2,2-二甲基辛酸,2,2-二甲基壬酸,正癸酸,2,2-二甲基辛酸,7,7-二甲基辛酸,正十一烷酸,2,2-二甲基-十一烷酸,十二烷酸,2,2-二甲基十二烷酸,十三烷酸,2,2-二甲基十三烷酸,2,2-二甲基-十五烷酸,被称为新癸酸或versatic酸的2,2,2-三烷基乙酸的混合物,树脂酸,例如源自木材树脂的酸,例如松香酸,环烷酸,或长链脂族酸,如棕榈酸,硬脂酸,油酸,亚油酸,亚麻酸,花生酸,山萮酸或妥尔油脂肪酸,或芳香酸,诸如例如苯甲酸,苯乙酸;4-环己基苯基乙酸;α-环戊基苯基乙酸;3-环己基-3-环-戊基-和3-苯基丙酸;2-、3-和4-环己基-和苯基-丁酸;和5-环己基-和苯基-戊酸;或烷基-、烷氧基-、氨基-、卤素-、硫代-或羟基-取代的苯甲酸,例如水杨酸,氨茴酸或氯代苯甲酸,邻苯二甲酸,对苯二甲酸,肉桂酸,或它们的两种或更多种的组合。
在一个实施方案中,L为式(R10R11R12)Si-N-Si(R13R14R15)的二甲硅烷基胺,其中R10-R15独立地选自氢、C1-C12烷基和C5-C12芳基。所述烷基可以是线性的、支化的或环状的。
式(1)中的阴离子A没有特别限制,可以选自包括但不限于如下的阴离子,卤化物、氢氧化物、氧化物、过氧化物、臭氧化物、氢硫化物、醇盐、烷基硫代(alkyl thio)、氮化物、乙酸盐、酰胺、羧酸盐、氰化物、氰酸盐、硫氰酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐等。合适的阴离子的一些具体实例包括但不限于,F-、Cl-、(I3)-、[ClF2]-、[IF6]-、(ClO)-、(ClO2)-、(ClO3)-、(CIO4)-、(OH)-、(SH)-、(SeH)-、(O2)-、(O3)-、(HS2)-、(CH3O)-、(C2H5O)-、(C3H7O)-、(CH3S)-、(C2H5S)-、(C2H4CIO)-、(C6H5O)-、(C6H5S)-、[C6H4(NO2)O]-、(HCO2)-、(C7H15CO2)-、(CH3CO2)-、(CH3CH2CO2)-、(N3)-、(CN)-、(NCO)-、(NCS)-、(NCSe)-、(NH2)-、(PH2)-、(ClHN)-、(Cl2N)-、(CH3NH)-、(HN=N)"、(H2N-NH)-、(HP=P)-、(H2PO)-、(H2PO2)-等。
在一个实施方案中,所述加速剂(C)包含钇基化合物。合适的含钇化合物的实例包括但不限于,钇盐,例如三氯化钇、三溴化钇、三碘化钇、硝酸钇、硫酸钇、三氟甲烷磺酸钇、乙酸钇、三氟乙酸钇、丙二酸钇、辛酸(乙基己酸)钇、环烷酸钇、一种有支链的烷烃羧酸钇(yttrium versatate)、新癸酸钇等;烃氧基金属,如三甲氧基钇、三乙氧基钇、三异丙氧基钇、三丁氧基钇、三苯氧基钇等;有机钇化合物,如三乙酰丙酮钇、三(己二酮)钇、三(庚二酮)钇、三(二甲基庚二酮)钇、三(四甲基庚二酮)钇、三乙酰乙酸钇、环戊二烯基二氯化钇、二环戊二烯基氯化钇、三环戊二烯基钇等;有机碱配合物,如钇盐的吡啶配合物、钇盐的甲基吡啶配合物等;钇盐水合物;钇盐的醇配合物;具有甲硅烷基胺基团或二甲硅烷基胺基团的钇化合物,等。所述钇化合物还可以是三(丁基环戊二烯基)钇,三(正丙基环戊二烯基)钇和三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)钇。可以使用由镓、钪或钽代替钇的类似的化合物。
所述催化剂(C)可以包含单一的金属配合物或两种或两种以上的金属配合物的组合。当使用两种或两种以上的金属配合物时,金属原子与其他配合物中的金属可以是相同的或不同的。
在一个实施方案中,所述催化剂(C)和所述可固化组合物基本不含锡。如本文所用,其中所述组合物包含锡的量为每100重量份的组分(A)约0.001重量份或更少时可被认为基本不含锡。
所述催化剂(C)可包含已知加速或催化缩合反应的其他化合物,例如金属的配合物或盐,所述金属包括但不限于钛、锆、锌、铝、铁、钴、铋;羧酸,包括但不限于,乙酸、月桂酸、硬脂酸和versatic酸;烷基磺酸或芳基磺酸,包括但不限于,对甲苯磺酸和甲磺酸;无机酸,包括但不限于,盐酸、磷酸和硼酸;胺类,包括但不限于,三辛胺;胍类,包括但不限于,四甲基胍;脒类,包括但不限于,1,8-二氮杂二环[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)和1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN);和无机碱,包括但不限于,氢氧化锂和甲醇钠;以使体系基本不含氟和锡。
在一个实施方案中,所述催化剂(C)可添加至所述可固化组合物中以使含金属的化合物相对于100重量份的组分(A)以约0.0001至约10重量份的量存在或添加。在另一个实施方案中,含金属的化合物可以以约0.001至约7重量份的量存在。在又一个实施方案中,含金属的化合物可以以约0.01至约5重量份的量存在。在再一个实施方案中,含金属的化合物可以以每100重量份的组分(A)约0.1至约2.5重量份的量存在。在又一个实施方案中,含金属的化合物可以以约0.1至约1重量份每100重量份的组分(A),约0.2至0.8重量份,甚至约0.4至约0.6重量份每100重量份的聚合物(A)的量存在。在另一个实施方案中,含金属的化合物以每100重量份的组分(A)约0.005至约0.05重量份的量存在。这里如在说明书和权利要求书的其他地方,数值可被组合以形成新的和未公开的范围。作为催化剂的含金属的化合物的量的增加可增加固化表面的固化速率并降低对于不粘表面的固化时间和贯穿本体完全固化的固化时间。
所述组合物进一步包括不同于组分(A)或(B)的助粘剂组分(D)。在一个实施方案中,所述助粘剂(D)可为包含基团R5的有机官能的硅烷,例如氨基硅烷,和与组分(B)的硅烷不相同的其他硅烷,或以超出用于封端聚合物(A)需要的硅烷量的量存在。在用于制备(A)的反应中未反应的硅烷(B)或(D)的量,可定义为在封端反应之后游离的硅烷在高达200℃的较高温度和高达1mbar的真空下蒸发至大于(A)的0.1重量%。
因此,可根据需要有利地加入一些选择的胺类以微调含反应性甲硅烷基的有机硅/非有机硅聚合物的金属配合物催化的缩合固化速率。
在一个实施方案中,所述组合物包含含基团R5的助粘剂(D),正如通过通式(7)所描述的:
R5 gR1 dSi(R2)4-d-g (7)
其中R5是E-(CR3 2)h-W-(CH2)h-;R1、R2和d如上所述;g是1或2;d+g=1-2;且h为0-8,且可为相同或不同。
合适化合物的非限制性实例包括:
E1-(CR3 2)h-W-(CH2)h-SiR1 d(R2)3-d (7a)或(7b)
E2-[(CR3 2)h-W-(CH2)h-SiR1 d(R2)3-d]j (7c)或(7d)
其中j为2-3。
基团E可以选自基团E1或E2。E1可以选自包括胺、-NH2、-NHR、-(NHC2H5)aNHR、NHC6H5、卤素、拟卤素、具有多达14个碳原子的不饱和的脂族基团、具有多达14个碳原子的含环氧基的脂族基团、含氰脲酸酯的基团和含异氰脲酸酯的基团的单价基团。
E2可以选自包含由胺、多胺、含氰脲酸酯的基团和含异氰脲酸酯的基团、硫化物、硫酸酯、磷酸酯、亚磷酸酯和聚有机硅氧烷基团组成的二价或多价基团的组,其可包含R5和R2基团;W选自由单键、选自–COO–、–O–、环氧基、–S–、–CONH–、–HN–CO–NH–单元的杂原子基团组成的组;R3如上述定义,R1可以如上述定义相同或不同,R2如上述定义且可相同或不同。
组分(D)的非限制性实例包括:
其中R1、R2和d如上述定义。组分(D)的实例包括式(7a-7n)的化合物。此外,化合物(D)的式(7c)应当包含式(7p)的化合物:
其中:R、R2、R5和d如上述定义;k为0-6(且在一个实施方案中希望地为0);b如上述定义(在一个实施方案中希望地为0-5);且l+b≤10。在一个实施方案中,R5选自:
E1-(CR3 2)h-W-(CH2)h-
助粘剂的示例性组选自由含氨基的硅烷偶联剂组成的组。所述含氨基的硅烷助粘剂(D)是具有含与可水解基团(下文也称作连接在硅原子上的可水解的基团)键合的硅原子的基团和氨基的酸性化合物。其具体的实例包括具有上面描述的可水解基团的相同的甲硅烷基。在这些基团中,甲氧基和乙氧基是特别合适的。可水解基团的数目可以为2或更多,并且特别合适的是具有3个或更多个可水解基团的化合物。
其他合适的助粘剂(D)的实例包括但不限于,N-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、三氨基官能的三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷、环氧柠檬苦素基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-氰基乙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、α,ω-双-(氨基烷基二乙氧基甲硅烷基)聚二甲基硅氧烷(Pn=1-7)、α,ω-双-(氨基烷基二乙氧基甲硅烷基)八甲基四硅氧烷、4-氨基-3,3,-二甲基丁基三甲氧基硅烷和N-乙基-3-三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙胺、3-(N,N-二乙基氨基丙基)三甲氧基硅烷、其两种或更多种的组合等。特别合适的助粘剂包括双(烷基三烷氧基甲硅烷基)胺和三(烷基三烷氧基甲硅烷基)胺,包括但不限于,双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺。
也可能使用通过改性它们而获得的衍生物,例如,氨基改性的甲硅烷基聚合物、甲硅烷基化的氨基聚合物、不饱和的氨基硅烷配合物、苯基氨基长链烷基硅烷和氨基甲硅烷基化的有机硅。这些含氨基的硅烷偶联剂可单独使用,或它们的两种或更多种组合使用。
所述助粘剂(D)可基于100份的聚合物组分(A)以约0.1至约5.0重量份的量存在。在一个实施方案中,所述助粘剂基于100份的聚合物组分(A)可以以约0.15至约2.0重量份的量存在。在另一个实施方案中,所述助粘剂可以以聚合物组分(A)的约0.5至约1.5重量份的量存在。这定义了在(A)的组成中(D)的量,其中来自于聚合物(A)的封端的游离硅烷的含量小于0.1重量%。
本发明的组合物可进一步包括填料组分(E)。所述填料组分(E)可具有不同的功能,如被用作增强或半增强填料,即,在固化后实现更高的抗拉强度。所述填料组分也可具有提高粘度、建立假塑性/剪切稀化的能力和显示触变性行为。非增强填料可作为增容剂起作用。所述增强填料以具有与BET表面有关的大于50m2/g的比表面积为特征,由此所述半增强填料具有10-50m2/g范围的比表面积。所谓的增容填料优选具有根据BET法低于10m2/g的比表面积和低于100μm的平均颗粒直径。在一个实施方案中,所述半增强填料为碳酸钙填料、二氧化硅填料或其混合物。合适的增强填料的实例包括,但不限于,火成二氧化硅或沉淀二氧化硅,可使用有机硅烷或硅氧烷将其部分或完全处理,以使它们更不亲水并降低水含量或控制所述组合物的粘度和存储稳定性。这些填料被命名为疏水填料。商品名为等。
合适的增容填料的实例包括,但不限于,研磨的二氧化硅(CeliteTM),沉淀的和胶态的碳酸钙(任选地使用化合物如硬脂酸盐或硬脂酸将其处理);增强二氧化硅如火成二氧化硅、沉淀二氧化硅、二氧化硅凝胶和疏水化的二氧化硅和二氧化硅凝胶;粉碎和研磨的石英,方英石,氧化铝,氢氧化铝,二氧化钛,氧化锌,硅藻土,铁氧化物,炭黑,粉末状的热塑性塑料例如丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和石墨或粘土例如高岭土、膨润土或蒙脱石(处理的/未处理的)等。
加入的填料的类型和量取决于对于固化的有机硅/非有机硅组合物来说需要的物理性能。这样,所述填料可以是单一种或两种或更多种的混合物。增容填料可以以相对于100份的组分(A)约0至约300重量%的所述组合物的量存在。增强填料可以以相对于100份的组分(A)约5至约60重量%的所述组合物的量存在,优选5-30重量%。
本发明的组合物任选地包含酸性化合物(F),其与助粘剂和金属基的、催化剂结合,可加速固化(相比较于无这些化合物的固化)。所述组分(F)可以以所述组合物的约0.01至约5重量%的量存在。在另一个实施方案中,每100重量份的组分(A)使用0.01至约8重量份,更优选每100重量份的组分(A)使用0.02-3重量份且更优选每100重量份的组分(A)使用0.02-1重量份。
所述酸性组分(F)可选自多种磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、亚膦酸酯、亚硫酸酯、硫酸酯、拟卤化物、支化的烷基羧酸、其两种或更多种的组合等。不束缚于任何特定的理论,在一个实施方案中,所述酸性组分(F)可用作稳定剂以确保当封闭在套筒中在与环境空气接触使用前较长的存储时间。特别地,烷氧基封端的聚硅氧烷在套筒中存储后可丧失固化能力并在固化条件下显示降低的硬度。因此,添加式(8)的化合物可能是有用的,该化合物可延长存储时间或经过数月的固化能力。
O=P(OR6)3-c(OH)c(8)
其中c为如上定义;且R6选自线性或支化的和任选地取代的C1-C30烷基,线性或支化的C5-C14环烷基,C6-C14芳基,C6-C31烷基芳基,线性或支化的C2-C30烯基或线性或支化的C1-C30烷氧基烷基,C4-C300聚烯化氧(polyalkenylene oxide)基团(聚醚),例如N5酸,三有机基甲硅烷基-和二有机基(C1-C8)-烷氧基甲硅烷基的组。磷酸酯也可包括初级和次级酯的混合物。合适的膦酸酯的非限制性实例包括1-羟基乙烷-(1,1-二膦酸)(HEDP)、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMP)、1,2-二氨基乙烷-四(亚甲基膦酸)(EDTMP)和膦酸丁烷三羧酸(PBTC)。
在另一个实施方案中,可存在或添加式O=P(OR7)3-g(OH)g的化合物,其中g为1或2,R7为如R6的定义或具有一个或多个氨基的二价或多价烃。
另一种类型为式R6P(O)(OH)2的膦酸化合物,例如烷基膦酸,优选己基或辛基膦酸。
在一个实施方案中,所述酸性化合物可选自式(R8O)PO(OH)2的磷酸的单酯;式R8P(O)(OH)2的膦酸;或式(R8O)P(OH)2的亚磷酸的单酯,其中R8是C1-C18烷基、C2-C20烷氧基烷基、苯基、C7-C12烷基芳基、C2-C4聚烯化氧酯或其与二酯的混合物等。
在另一个实施方案中,所述酸性化合物(F)可为支化的C4-C30烷基羧酸,包括具有α叔碳的C5-C19酸,或其两种或更多种的组合。这样的合适的化合物的实例包括但不限于,VersaticTM酸、月桂酸和硬脂酸。在一个实施方案中,所述酸性化合物可为含支化的烷基羧酸的混合物。在一个实施方案中,所述酸性化合物是主要的三级(tertiary)脂肪族C10羧酸的混合物。
通常,所述酸性组分(F)相对于催化剂(C)以小于或等于1的摩尔比加入。在一个实施方案中,所述酸性组分(F)以1:15-1:1的(F):(C)的摩尔比加入。
所述可固化的组合物还可以包括辅助物质(G),如增塑剂、颜料、稳定剂、抗微生物剂、杀真菌剂、灭微生物剂和/或溶剂。用于反应性聚有机硅氧烷(A)的优选增塑剂选自具有10-300个硅氧单元的链长的聚有机硅氧烷的组。优选的是在25℃具有100-1000mPa.s的粘度的三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷。任选的溶剂(分散介质或增充剂)的选择可在确保催化剂的均匀分散从而改变固化速度方面有作用。这样的溶剂包括极性和非极性溶剂例如甲苯、己烷、氯仿、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和碳酸丙烯酯。水可以是加速快速固化两组分组合物RTV-2的额外的组分(G),由此水可以在所述两组分组合物的一部分中。如果溶剂在固化和应用后应当蒸发,特别合适的非极性溶剂包括但不限于甲苯、己烷等。在另一个实施方案中,所述溶剂包括高沸点烃例如烷基苯、邻苯二甲酸酯、芳基磺酸酯、三烷基磷酸酯或三芳基磷酸酯,它们具有低的蒸汽压且可以较低的成本扩充体积。通过引用而引用的实例可为U.S.6,599,633、U.S.4,312,801的那些。所述溶剂可以以所述催化剂组合物的约20至约99重量%的量存在。
申请人已发现基于钇、镓、钪和/或钽的金属配合物可作为固化加速剂和/或缩合催化剂起作用并提供一种可固化的组合物,其产生表现出与使用锡催化剂制备的组合物相当或甚至更优的表干时间、硬度、粘附和/或固化时间的固化的聚合物。
在一个实施方案中,根据本发明的组合物包含:100重量份的组分(A),约0.1至约10重量份的交联剂组分(B),和约0.01至约7重量份的催化剂(C)。在一个实施方案中,所述组合物进一步包含约0.1至约5,在一个实施方案中0.15-1重量份的助粘剂组分(D);约0至约300重量份的填料组分(E);约0.01至约7重量份的酸性化合物(F);任选地0至约15重量份的组分(G),其中组分(B)-(G)的重量份各自基于100份的聚合物组分(A)。在一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的组分(A)约0.01至约1重量份的量的组分(F)。在另一个实施方案中,所述组合物包含每100重量份的组分(A)约0.1至约0.8重量份的量的催化剂(C)。
应当理解的是所述可固化组合物可被提供为单组分组合物或两组分组合物。单组分组合物是指包含上面描述的各种组分的混合物的组合物。两组分组合物可以包含单独存储并随后在刚要应用于固化之前混合在一起的第一部分和第二部分。在一个实施方案中,两组分组合物包括包含聚合物组分(A)和交联剂组分(B)的第一部分(P1),和包括包含含金属的化合物的催化剂组分(C)的第二部分(P2)。所述第一和第二部分可以包括如对于特定目的或预期用途来说希望的其他组分(F)和/或(G)。例如,在一个实施方案中,所述第一部分(P1)可以任选地包含助粘剂(D)和/或填料(E),所述第二部分(P2)可以任选地包含辅助物质(G)、固化率调节组分(F)和水(G)。
在一个实施方案中,两组分组合物包含(i)包含聚合物组分(A)、任选地填料组分(E)和任选地酸性化合物(F)的第一部分;和(ii)包含交联剂(B)、催化剂组分(C)、助粘剂(D)和酸性化合物(F)的第二部分,其中部分(i)和(ii)单独存储直到通过混合组分(i)和(ii)被应用于固化。
示例性的两组分组合物包含:含100重量份的组分(A)和0-70重量份的组分(E)的第一部分(i);和含0.1-5重量份的至少一种交联剂(B),0.05-4重量份的催化剂(C),0.1-2重量份的助粘剂(D)和0.02-1重量份的组分(F)的第二部分(ii)。
所述可固化组合物可以在广泛的应用范围内使用,包括作为用于密封、模具制造、玻璃窗(glazing)、原型设计的材料;作为粘合剂;作为卫生间中的涂料;作为不同材料之间的接缝密封,例如陶瓷或矿物表面与热塑性塑料之间的密封剂;作为离型纸;作为浸渍材料等。包含含金属的化合物作为催化剂的根据本发明的可固化组合物可以适合用于广泛的应用诸如,例如,一般目的和工业密封剂,灌封化合物,建筑用途的填缝剂、粘合剂或涂料,绝缘玻璃,结构型玻璃窗,其中玻璃片固定和密封在金属框架中;用于金属板、车身、车辆、电子器件的填缝剂、粘合剂,等等。另外,本组合物可以用作单组分RTV-1或两组分RTV-2制剂,所述制剂可以粘附在种类广泛的金属、矿物质、陶瓷、橡胶或塑料表面。
包含含金属的化合物的可固化组合物可以参考下面的实施例进一步理解。
实施例
一般实验程序
将99.66克(硅烷醇封端的PDMS,二氧化硅填料和/或碳酸钙低分子量PDMS)/(硅烷醇封端的PDMS,二氧化硅填料和低分子量PDMS)添加到1克的乙基聚硅酸酯(EPS)、0.5克的助粘剂和催化剂(0.05至0.4克)的混合物,所得混合物使用Hauschild混合器混合1.5分钟。将混合的制剂倒入特氟龙模具(长x宽x深约10cm x 10cm x 1cm)中,并置于通风橱内。监测表面固化(TFT)和本体固化作为时间的函数(最长3天)。比较例利用二月桂酸二丁基锡作为催化剂。
表面固化(TFT)和本体固化的测量
表面固化由表干时间(TFT)来表示。在典型的TFT测量中,将不锈钢重物(重约10克)置于铺展在特氟龙模具上的制剂表面上,以基于任意材料是否粘附于所述重物的表面来推断所述表面的粘性。TFT定义为得到不粘表面花费的时间。本体固化为贯穿所述厚度(即从顶部到底部)完全固化制剂所花费的时间并且监测它作为时间的函数(目测),以及邵氏A硬度测量作为时间1天、2天和3天的函数。表1比较了金属配合物以及作为助粘剂及增效剂的氨基硅烷的TFT性质和的本体固化性质。
存储稳定性的测量
为了老化研究,将包含乙基聚硅酸酯(EPS)、氨基硅烷、催化剂、固化加速剂和存储稳定剂的预混合的混合物保持在烘箱中(1)在50℃下4小时,或(2)在70℃下5天,在指明的时间之后,将混合物从烘箱中取出,并使它冷却至室温。使用Hauschild混合器将混合物与PDMS和二氧化硅基组分的混合物进一步混合1.5分钟。将混合的制剂倒入特氟隆模具(长x宽度x深约10cm x 10cm x 1cm)中,并置于通风橱内。监测表面固化(TFT)和本体固化作为时间的函数(最多3天)和邵氏A硬度以确定在加速加热老化条件下存储后组合物保持性能到什么程度。对于存储测试增加的温度应模拟在室温(25℃,50%相对湿度)下经过较长的时间随着时间流逝的存储效果。
表1
测试试样厚度=10mm
o=内聚破坏
X=粘附破坏
Δo=~80内聚破坏
比较例和工作例1-3显示三氟甲磺酸镓和新癸酸钇与氨基硅烷的组合提供更快的TFT。如工作例1-3所示,锡催化剂被相似负载的组合所代替。上述结果表明,钇和镓配合物与氨基硅烷之间的协同作用。
上面已经描述了本发明的实施方案并且在阅读和理解此说明书的基础上可以进行其他的变化与改变。本发明的权利要求书意在包括所有的变化和改变,只要它们在所述权利要求书或其等同物的范围内。
Claims (41)
1.一种用于形成可固化聚合物组合物的组合物,包含:
(A)具有至少一个反应性甲硅烷基的聚合物;
(B)交联剂,扩链剂,增量剂,或其两种或更多种的组合;
(C)包含含金属的化合物的催化剂,其中所述金属选自钇、镓、钪和/或钽;
(D)助粘剂;
(E)任选地填料;和
(F)任选地固化加速剂。
2.权利要求1所述的组合物,其中所述含金属的化合物包含式(6)的化合物:
MIIIL3-cAc (6)
其中M是选自钇、镓、钪和/或钽的金属;L是螯合配体;A是阴离子;且c为0至3或整数。
3.权利要求2所述的组合物,其中L选自二酮酸盐、二胺、三胺、氨基乙酸盐、次氮基乙酸盐、联吡啶、乙二肟、羧酸盐、乙酸盐或其两种或更多种的组合。
4.权利要求2所述的组合物,其中L选自一元羧酸或含至少两个碳原子的羧酸。
5.权利要求2所述的组合物,其中L选自式R9COO-的羧酸;且R9为线性或支化的C1-C30烷基、C6-C10环状基团或C6-C10芳基。
6.权利要求2所述的组合物,其中L选自一元羧酸脂肪族酸、戊酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、正十一烷酸、新癸酸、树脂酸、松香酸、环烷酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、山萮酸、苯甲酸、苯乙酸、月桂酸、十三烷酸、油酸或两种或更多种的组合。
7.权利要求2-6任一项所述的组合物,其中所述阴离子A选自卤化物、氢氧化物、氧化物、过氧化物、臭氧化物、氢硫化物、醇盐、烷基硫代、氮化物、乙酸盐、酰胺、羧酸盐、氰化物、氰酸盐、硫氰酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐或两种或更多种的组合。
8.权利要求2-6任一项所述的组合物,其中所述阴离子A选自F-、Cl-、(I3)-、[ClF2]-、[IF6]-、(ClO)-、(ClO2)-、(ClO3)-、(CIO4)-、(OH)-、(SH)-、(SeH)-、(O2)-、(O3)-、(HS2)-、(CH3O)-、(C2H5O)-、(C3H7O)-、(CH3S)-、(C2H5S)-、(C2H4CIO)-、(C6H5O)-、(C6H5S)-、[C6H4(NO2)O]-、(HCO2)-、(C7H15CO2)-,(CH3CO2)-、(CH3CH2CO2)-、(N3)-、(CN)-、(NCO)-、(NCS)-、(NCSe)-、(NH2)-、(PH2)-、(ClHN)-、(Cl2N)-、(CH3NH)-、(HN=N)"、(H2N-NH)-、(HP=P)-、(H2PO)-、(H2PO2)-或两种或更多种的组合。
9.权利要求1所述的组合物,其中所述含金属的化合物包含羧酸钇。
10.权利要求1所述的组合物,其中所述含金属的化合物包含三氟甲磺酸镓。
11.权利要求1-10任一项所述的组合物,包含每100重量份的聚合物(A)约0.0001至10重量份的催化剂(C)。
12.权利要求1-10任一项所述的组合物,包含每100重量份的聚合物(A)约0.005至0.05重量份的催化剂(C)。
13.权利要求1-10任一项所述的组合物,包含每100重量份的聚合物(A)约0.01至5重量份的催化剂(C)。
14.权利要求1-10任一项所述的组合物,包含每100重量份的聚合物(A)约0.05至约0.4重量份的催化剂(C)。
15.权利要求1-10任一项所述的组合物,包含每100重量份的聚合物(A)约0.1至1重量份的催化剂(C)。
16.权利要求1-15任一项所述的组合物,其中所述催化剂(C)基本不含锡。
17.权利要求1-16任一项所述的组合物,其中所述催化剂(C)进一步包含金属催化剂的共混物、金属催化剂的盐、羧酸、烷基磺酸、芳基磺酸、无机酸、胺、胍、脒、无机碱或其两种或更多种的组合。
18.权利要求1-17任一项所述的组合物,其中所述助粘剂包含基于胺的助粘剂。
19.权利要求1-17任一项所述的组合物,包含助粘剂(D),其选自(氨基烷基)三烷氧基硅烷、(氨基烷基)烷基二烷氧基硅烷、双(三烷氧基甲硅烷基烷基)胺、三(三烷氧基甲硅烷基烷基)胺、三(三烷氧基甲硅烷基烷基)氰脲酸酯、三(三烷氧基甲硅烷基烷基)异氰脲酸酯、(环氧烷基)烷基二烷氧基硅烷、(环氧烷基)三烷氧基硅烷或其两种或更多种的组合。
20.权利要求1-19任一项所述的组合物,其中所述交联剂或扩链剂选自烷氧基硅烷、烷氧基硅氧烷、肟基硅烷、肟基硅氧烷、烯氧基硅烷、烯氧基硅氧烷、氨基硅烷、氨基硅氧烷、羧基硅烷、羧基硅氧烷、烷基酰胺基硅烷、烷基酰胺基硅氧烷、芳基酰胺基硅烷、芳基酰胺基硅氧烷、烷氧基氨基硅烷、烷基芳基氨基硅氧烷、烷氧基氨基甲酸酯基硅烷、烷氧基氨基甲酸酯基硅氧烷和其两种或更多种的组合。
21.权利要求1-20任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚合物(A)具有式(1):
[R1 aR2 3-a Si–Z-]n-X-Z-SiR1 aR2 3-a (1)
其中X选自聚氨酯,聚酯,聚醚,聚碳酸酯,聚烯烃,聚酯醚,和具有R3SiO1/2、R2SiO、RSiO3/2和/或SiO2单元的聚有机硅氧烷;n为0-100;a为0-2;R和R1在同一Si原子上可以相同或不同并选自C1-C10烷基,被Cl、F、N、O或S中的一个或多个取代的C1-C10烷基,苯基,C7-C16烷基芳基,C7-C16芳基烷基,C2-C4聚亚烷基醚,或其两种或更多种的组合;R2选自OH、C1-C8烷氧基、C2-C18烷氧基烷基、肟基烷基、烯氧基烷基、氨基烷基、羧基烷基、酰胺基烷基、酰胺基芳基、氨基甲酸酯基烷基或其两种或更多种的组合;和Z是键、选自C1-C8亚烷基的组的二价单元或O。
22.权利要求1-21任一项所述的聚合物组合物,其中所述聚合物组分(A)具有式(3):
R2 3-c-dSiR3 cR4 d-[OSiR3R4]x-[OSiR3R4]y-OSiR3 eR4 fR2 3-e-f (3)
其中x为0-10000;y为0-1000;c、d和f独立地选自0-2;R1选自C1-C10烷基,被Cl、F、N、O或S中的一个或多个取代的C1-C10烷基,苯基,C7-C16烷基芳基,C7-C16芳基烷基,C2-C4聚亚烷基醚,或其两种或更多种的组合,并且可以存在小于10mol%量的其他硅氧烷单元,优选甲基、乙烯基、苯基;R2选自OH、C1-C8烷氧基、C2-C18烷氧基烷基、肟基烷基、肟基芳基、烯氧基烷基、烯氧基芳基、氨基烷基、氨基芳基、羧基烷基、羧基芳基、酰胺基烷基、酰胺基芳基、氨基甲酸酯基烷基、氨基甲酸酯基芳基或其两种或更多种的组合;且Z是-O-、键或-C2H4-;且R3和R4在同一Si原子上可以相同或不同并选自氢,C1-C10烷基,C1-C10杂烷基,C3-C12环烷基,C2-C30杂环烷基,C6-C13芳基,C7-C30烷基芳基,C7-C30芳基烷基,C4-C12杂芳基,C5-C30杂芳基烷基,C5-C30杂烷基芳基,C2-C100聚亚烷基醚,或其两种或更多种的组合。
23.权利要求1-22任一项所述的组合物,其中所述聚合物(A)选自甲硅烷基化的聚氨酯(SPUR),甲硅烷基化的聚酯,甲硅烷基化的聚醚,甲硅烷基化的聚碳酸酯,甲硅烷基化的聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯,甲硅烷基化的聚酯醚及其两种或更多种的组合。
24.权利要求1-23任一项所述的组合物,其中所述交联剂组分(B)选自四乙基原硅酸酯(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、二丁氧基二乙酰氧基硅烷、苯基三丙酰氧基硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、甲基三(异丙烯氧基)硅烷、乙烯基三(异丙烯氧基)硅烷、乙基聚硅酸酯、二甲基四乙酰氧基二硅氧烷、四正丙基原硅酸酯、甲基二甲氧基(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基甲氧基双(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基二甲氧基(乙醛肟基)硅烷、甲基二甲氧基(N-甲基氨基甲酸酯基)硅烷、乙基二甲氧基(N-甲基氨基甲酸酯基)硅烷、甲基二甲氧基异丙烯氧基硅烷、三甲氧基异丙烯氧基硅烷、甲基三异丙烯氧基硅烷、甲基二甲氧基(丁-2-烯-2-氧)硅烷、甲基二甲氧基(1-苯基乙烯氧基)硅烷、甲基二甲氧基-2-(1-碳乙氧基丙烯氧基)硅烷、甲基甲氧基二(N-甲基氨基)硅烷、乙烯基二甲氧基(甲基氨基)硅烷、四-N,N-二乙基氨基硅烷、甲基二甲氧基(甲基氨基)硅烷、甲基三(环己基氨基)硅烷、甲基二甲氧基(乙基氨基)硅烷、二甲基二(N,N-二甲基氨基)硅烷、甲基二甲氧基(异丙基氨基)硅烷、二甲基二(N,N-二乙基氨基)硅烷、乙基二甲氧基(N-乙基丙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基三(N-甲基乙酰胺基)硅烷、乙基二甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基三(N-甲基苯甲酰胺基)硅烷、甲基甲氧基双(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(己内酰胺基)硅烷、三甲氧基(N-甲基乙酰胺基)硅烷、甲基二甲氧基(乙基乙酰亚胺基)硅烷、甲基二甲氧基(丙基乙酰亚胺基)硅烷、甲基二甲氧基(N,N',N'-三甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基(N-烯丙基-N',N'-二甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基(N-苯基-N',N'-二甲基脲基)硅烷、甲基二甲氧基异氰酸酯基硅烷、二甲氧基二异氰酸酯基硅烷、甲基二甲氧基异硫氰基硅烷、甲基甲氧基二异硫氰基硅烷、其缩合物或其两种或更多种的组合。
25.权利要求1-24任一项所述的组合物,其中所述组合物是两组分组合物,包含:(i)包含所述聚合物组分(A)、任选地填料组分(E)和任选地酸性化合物(F)的第一部分;和(ii)包含所述交联剂(B)、助粘剂(D)、催化剂(C)和酸性化合物(F)的第二部分,其中(i)和(ii)单独存储直到通过混合组分(i)和(ii)被应用于固化。
26.权利要求1-25任一项所述的组合物,包含选自有机官能的硅氧烷、烷基封端的硅氧烷、非反应性有机聚合物或其两种或更多种的组合的扩链剂。
27.权利要求1-26任一项所述的组合物,包含每100重量份的聚合物(A)约0.0001至约20重量份的扩链剂。
28.由权利要求1-27任一项所述的组合物或方法形成的固化的聚合物。
29.权利要求28所述的固化的聚合物,其为弹性密封物、硬性密封物、粘合剂、涂料、密封剂、成型制品、模具或印模材料的形式。
30.一种可固化组合物,包含:
具有至少一个氢化甲硅烷基的化合物;
包含含金属的化合物的缩合加速剂,其中所述金属选自钇、镓、钪和/或钽。
31.权利要求30所述的组合物,其中所述含金属的化合物包含式(6)的化合物:
MIIIL3-cAc (6)
其中M是选自钇、镓、钪和/或钽的金属;L是螯合配体;A是阴离子;且c为0至3或整数。
32.权利要求30所述的组合物,其中L选自二酮酸盐、二胺、三胺、氨基乙酸盐、次氮基乙酸盐、联吡啶、乙二肟、羧酸盐、乙酸盐或其两种或更多种的组合。
33.权利要求30所述的组合物,其中L选自一元羧酸或含至少两个碳原子的羧酸。
34.权利要求30所述的组合物,其中L选自式R9COO-的羧酸,且R9为线性或支化的C1-C30烷基、C6-C10环状基团或C6-C10芳基。
35.权利要求30所述的组合物,其中L选自一元羧酸脂肪族酸、戊酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、正十一烷酸、新癸酸、树脂酸、松香酸、环烷酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、山萮酸、苯甲酸、苯乙酸、月桂酸、十三烷酸、油酸或两种或更多种的组合。
36.权利要求31-35任一项所述的组合物,其中所述阴离子A选自卤化物、氢氧化物、氧化物、过氧化物、臭氧化物、氢硫化物、醇盐、烷基硫代、氮化物、乙酸盐、酰胺、羧酸盐、氰化物、氰酸盐、硫氰酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐或两种或更多种的组合。
37.权利要求31-35任一项所述的组合物,其中所述阴离子A选自F-、Cl-、(I3)-、[ClF2]-、[IF6]-、(ClO)-、(ClO2)-、(ClO3)-、(CIO4)-、(OH)-、(SH)-、(SeH)-、(O2)-、(O3)-、(HS2)-、(CH3O)-、(C2H5O)-、(C3H7O)-、(CH3S)-、(C2H5S)-、(C2H4CIO)-、(C6H5O)-、(C6H5S)-、[C6H4(NO2)O]-、(HCO2)-、(C7H15CO2)-,(CH3CO2)-、(CH3CH2CO2)-、(N3)-、(CN)-、(NCO)-、(NCS)-、(NCSe)-、(NH2)-、(PH2)-、(ClHN)-、(Cl2N)-、(CH3NH)-、(HN=N)"、(H2N-NH)-、(HP=P)-、(H2PO)-、(H2PO2)-或两种或更多种的组合。
38.权利要求30所述的组合物,其中所述含金属的化合物包含羧酸钇。
39.权利要求30所述的组合物,其中所述含金属的化合物包含三氟甲磺酸镓。
40.权利要求30-39任一项所述的组合物,包含每100重量份的具有至少一个氢化甲硅烷基的化合物约0.0001至10重量份的缩合固化剂。
41.权利要求30-40任一项所述的组合物,包含每100重量份的具有至少一个氢化甲硅烷基的化合物约0.0001至约20重量份的扩链剂和/或增量剂。
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