CN106459669A - 基于有机氧基硅烷封端的聚合物的可交联物质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可交联物质,该可交联物质包含(A)100重量份的式Y‑[(CR1 2)b‑SiRa(OR2)3‑a]x (I)的化合物,(B)至少0.2重量份的式C6H5‑Si(OR3)3 (II)的苯基三烷氧基硅烷,其中R3可以是相同或不同的并且是甲基或乙基基团,(C)0.1至30重量份的包含式DeSi(OR5)dR4 cO(4‑e‑d‑c)/2 (III)的单元的含氮有机硅化合物,其中基团和指数各自如权利要求1定义,涉及生产它们的方法以及它们作为粘合剂和密封剂的用途,特别是用于粘结基板。

Description

基于有机氧基硅烷封端的聚合物的可交联物质
技术领域
本发明涉及硅烷交联预聚物的可交联组合物(crosslinkable composition)并且涉及制备它们的方法以及作为粘合剂和密封剂材料的用途,特别是用于基板的粘接。
背景技术
熟知具有反应性烷氧基甲硅烷基基团的聚合物体系。在与水和/或大气水分接触后,这些烷氧基硅烷封端的聚合物即使在室温下通过分离烷氧基基团也能够相互凝结。对于这种材料的一个最重要的应用是制备粘合剂,特别是制备弹性的粘合剂体系。
这是因为基于烷氧基硅烷交联的聚合物的粘合剂在固化状态时表现出非常良好的机械特性,由于它们能够将拉伸强度与高弹性结合。硅烷交联体系优于许多其他粘合剂和密封技术(例如,优于异氰酸酯交联体系)的进一步的决定性优势是不用担忧该预聚物毒理性的事实。在该领域存在许多应用,其中优选一经与大气水分接触就固化的单组分体系(1K体系)。
几乎所有的硅烷交联粘合剂和密封材料包含所已知的除水剂(去水剂,waterscavenger)。对于经济性制造方法,这些通常是不可缺少的,由于其通常不是在完全的保护性气体条件下进行,导致在形成和封装期间使痕量水分截留于产物中。此外,包含在所已知为“填充体系”中的固体填料始终夹带(entrain)一定量的吸附在颗粒表面上的水分。在不含除水剂的情况下,这些痕量的水将直接导致涉及至少一些聚合物分子的缩合反应,因此导致所得到组合物的一些不期望的硬化。
此外,其中存储粘合剂和密封剂材料的大多数容器既不是绝对防水的,也不是完全防止水的任何扩散的材料。再次,为了确保在储存中的足够稳定性,除水剂在此是不可缺少的。
除水剂通过与截留在特定产物中的痕量水化学地反应而起作用,因此对于与硅烷交联的聚合物的反应,痕量水不再是可获得的。
实际上总是乙烯基三甲氧基硅烷在硅烷交联体系中用作除水剂。在此可以引用EP0 918 062 A1作为其中描述了这种实践的许多文献的代表,用于它的清晰的概述以及在硅烷交联的粘合剂和密封剂材料中的典型成分的描述。
对于在几乎所有商业有关的硅烷交联的粘合剂和密封剂制剂中的乙烯基三甲氧基硅烷必不可少的原因是这种硅烷特别高的反应性以及它的便宜的可利用性:在含水溶液中的乙烯基三甲氧基硅烷的半衰期(half-life)仅仅是在pH 7时的855s以及在pH 9时的<10s。即,在此阶段的末期,大半的所有硅烷分子将已经与水起反应。在此在不含Si键合的乙烯基基团的情况下的硅烷的半衰期明显更长,例如,在于甲基三甲氧基硅烷具有在pH 7时3360s以及在pH 9时111s的半衰期,3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷具有在pH 7时8500s以及在pH 9时185min的半衰期,以及3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的半衰期是在pH 7时的6500s以及在pH 9时的240s。
由于大多数硅烷封端的有机聚合物也具有经由丙基间隔物(propyl spacer)连接至聚合物部分的甲硅烷基基团,它们的反应性是与所提及的最后两种聚合物的那些可比较的,其同样地被丙基间隔。因此,乙烯基三甲氧基硅烷不仅具有比实际上所有其它硅烷更高的对水的反应性,而且具有比由其保护的任何与水分过早反应的硅烷交联的聚合物更高的反应性。对于除水剂,这是一个非常重要的特性。
例如,仅仅如在EP 1414909 A中描述的所谓的α-硅烷比乙烯基三甲氧基硅烷甚至是更可反应的。它们具有通过亚甲基间隔物连接至邻近杂原子的反应性烷氧基甲硅烷基基团,其排列如同乙烯基三甲氧基硅烷的乙烯基基团,导致对所讨论的甲硅烷基基团的反应性的可估计的增加。然而,对于合成,α-硅烷是繁冗的,从而与乙烯基三甲氧基硅烷相比是显著更昂贵的,并且因此不能代表经济上切合实际的替代品。
然而,尽管乙烯基三甲氧基硅烷极其宽的用途,但是它还具有一些缺点。具有在1013毫巴下的122℃的沸点,这种硅烷是相对易挥发的,并且还具有一些使用者视为非常讨厌的气味。相似地,它的ISO 13736爆发点仅仅是在相对低的25℃,损害它的可加工性。然而,尽管存在这些缺点,但是迄今为止它具有如低成本以及固化后相应组合物的良好机械特性的优点,其迄今已使乙烯基三甲氧基硅烷成为几乎所有常用的粘合剂和密封剂材料的制剂中不可或缺的成分。
通过本发明解决的问题因此是探索不具有现有技术的缺点的除水剂。
发明内容
本发明提供了可交联组合物,包含
(A)100重量份的下式的化合物
Y-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (I),
其中
Y代表经由氮、氧、硫或碳连接的x价聚合物部分(聚合部分,polymeric moiety),
R在每次出现时可以是相同或不同的,且代表单价、可选取代的烃基部分,
R1在每次出现时可以是相同或不同的,且代表氢原子或单价、可选取代的烃基部分,其可以经由氮、磷、氧、硫或羰基基团连接至碳原子,
R2在每次出现时可以是相同或不同的,且代表氢原子或单价、可选取代的烃基部分,
x是1至10的整数,优选1、2或3,更优选1或2,
a在每次出现时可以是相同或不同的,且是0、1或2,优选0或1,以及
b在每次出现时可以是相同或不同的,且是1至10的整数,优选1、3或4,更优选1或3,特别是1,
(B)至少0.2重量份的下式的苯基三烷氧基硅烷
C6H5-Si(OR3)3 (II),
其中
R3在每次出现时可以是相同或不同的,且代表甲基或乙基,
(C)0.1至30重量份的包含下式的单元的含氮有机硅化合物
DeSi(OR5)dR4 cO(4-e-d-c)/2 (III),
其中
R4在每次出现时可以是相同或不同的,且代表单价、可选取代的、SiC-键合的不含氮的有机部分,
R5在每次出现时可以是相同或不同的,且代表氢原子或可选取代的烃基部分,
D在每次出现时可以是相同或不同的,且代表具有至少一个没有键合至羰基基团(C=O)的氮原子的单价SiC-键合的部分,
c是0、1、2或3,优选0或1,更优选0,
d是1、2或3,优选2或3,更优选3,并且
e是0、1、2、3或4,优选1,
条件是c+d+e总和不超过4,并且每分子存在至少一个D部分,
其中,基于可交联组合物的总重量,可交联组合物包含小于0.5wt%的乙烯基三甲氧基硅烷。
本发明基于令人惊讶的发现,即苯基三甲氧基硅烷(B)能够替代乙烯基三甲氧基硅烷作为除水剂,而没有退化所得到组合物的特性。
R部分的实例是烷基部分,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、1-正丁基、2-正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基;己基部分,如正己基;庚基部分,如正庚基;辛基部分,如正辛基、异辛基部分和2,2,4-三甲基戊基;壬基部分,如正壬基;癸基部分,如正癸基;十二烷基部分,如正十二烷基;十八烷基部分,如正十八烷基;环烷基部分,如环戊基、环己基、环庚基和甲基环己基部分;烯基部分,如乙烯基、1-丙烯基和2-丙烯基;芳基部分,如苯基、萘基、蒽基和菲基;烷芳基部分,如邻-、间-、对-甲苯基;二甲苯基部分和乙基苯基部分;和芳烷基部分,如苄基、α-苯基乙基和β-苯基乙基。
取代的部分R的实例是卤烷基部分,如3,3,3-三氟-正丙基、2,2,2,2′,2′,2′-六氟异丙基和七氟异丙基,以及卤芳基部分,如邻-、间-和对-氯苯基。
部分R优选地包含具有1至6个碳原子的可选的卤素取代的单价烃基部分,更优选地具有1或2个碳原子的烷基部分,特别是甲基。
R1部分的实例是氢原子,该部分表示R以及经由氮、磷、氧、硫、碳或羰基基团键合至碳原子的可选取代的烃基部分。
部分R1更优选地包含氢原子和具有1至20个碳原子的烃基部分,特别是氢原子。
R2部分的实例是氢原子并且实例表示部分R。
优选地,部分R2包含氢原子或具有1至10个碳原子的可选的卤素取代的烷基部分,更优选具有1至4个碳原子的烷基部分,特别是甲基和乙基。
聚合物部分Y代表任何聚合物的残基,其中为了本发明的目的,至少50%、优选至少70%以及更优选至少90%的在主链中的所有键是碳-碳、碳-氮或碳-氧键。
聚合物部分Y的实例是聚酯、聚醚、聚氨酯、聚亚烷基和聚丙烯酸酯部分。
聚合物部分Y优选地包含有机聚合物部分,其中聚合物链包含聚氧化烯,如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氧化丁烯、聚氧化四亚甲基(polyoxytetramethylene)、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯共聚物和聚氧化丙烯-聚氧化丁烯共聚物;烃聚合物,如聚异丁烯和聚异丁烯与异戊二烯的共聚物;聚氯丁二烯;聚异戊二烯;聚氨酯;聚酯;聚酰胺;聚丙烯酸酯;聚甲基丙烯酸酯;乙烯基聚合物和聚碳酸酯;并且其中,经由-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)O-、-NH-C(=O)-NH-、-NR’-C(=O)-NH-、NH-C(=O)-NR’-、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-S-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-S-、-C(=O)-S-、-S-C(=O)-、-S-C(=O)-S-、-C(=O)-、-S-、-O-、-NR’-连接至一个或多个-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团是优选的,其中R’在每次出现时可以是相同或不同的,并且具有R所述的含义或者代表-CH(COOR“)-CH2-COOR“基团,其中R“在每次出现时可以是相同或不同的,并且具有对R所述的含义。
部分R’优选地包含-CH(COOR“)-CH2-COOR“基团或者具有1至20个碳原子的可选取代的烃基部分,更优选地包含具有1至20个碳原子的直链、支链或环状烷基基团,或者包含具有6至20个碳原子的可选的卤素取代的芳基基团。
R’部分的实例是环己基、环戊基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基,戊基、己基或庚基以及苯基的各种立体异构体。
R“部分优选地包含具有1至10个碳原子的烷基基团,且更优选地包含甲基、乙基或丙基。
在聚合物链的任何期望位置,例如内部和/或末端,如所描述连接的-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团可以存在于组分(A)中。
部分Y优选地包含聚氨酯部分或聚氧化烯部分,更优选地包含各自具有0至3个具有末端连接的-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团的分支点的链状聚氨酯部分或链状聚氧化烯部分,为了本发明的目的,术语分支点应被理解为具有多于一个碳原子的主链的任何分支的含义,同时部分和指数各自如以上定义。
在式(I)中的部分Y具体地包含不含分支点的具有末端连接的-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团的链状聚氨酯部分或链状聚氧化烯部分,其中该部分和指数各自如以上定义。
部分Y优选包含经由-NH-C(=O)O-、-NH-C(=O)-NH-、-NR’-C(=O)-NH-或-NH-C(=O)-NR’-,特别地经由-O-C(=O)-NH-或-NH-C(=O)-NR’-将其链端键合至一个或多个-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团的聚氨酯部分,其中所有部分和指数各自如以上定义。Y聚氨酯部分优选地可获得自直链或支链聚氧化烯,尤其可获得自聚丙二醇和二或多异氰酸酯。Y部分优选地具有400至30 000g/mol、更优选4000至20 000g/mol的平均摩尔质量Mn(数均)。尤其在EP 1 093 482 B1(段落[0014]-[0023]、[0039]-[0055]以及实施例1和比较例1)或者EP 1 641 854 B1(段落[0014]-[0035],实施例4和6以及比较例1和2)中描述了制备相应的组分(A)的合适方法以及组分(A)本身的实例,其形成本申请的公开内容。
通过相对于聚苯乙烯标准的尺寸排阻色谱(SEC),在THF中在60℃下,在来自Waters Corp.USA的Styragel HR3-HR4-HR5-HR5柱组合上以1.2ml/min的流动速率以及折射率(RI)探测,使用100μl的注射体积,在本发明的范围内测定这种数均摩尔质量Mn
聚氧化烯部分Y优选地包含直链或支链聚氧化烯部分,并且更优选地包含经由-O-C(=O)-NH-或-O-将其链端优选地键合至一个或多个-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团的聚氧化丙烯部分,其中该部分和指数各自如以上定义。优选的是,至少85%、更优选至少90%且特别地至少95%的所有链端经由-O-C(=O)-NH-键合至-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]基团。Y聚氧化烯部分优选地具有4000至30 000g/mol、优选8000至20 000g/mol的平均摩尔质量Mn。尤其在EP 1 535 940 B1(段落[0005]-[0025]以及实施例1-3和比较例1-4)或者EP 1 896 523B1(段落[0008]-[0047])中描述了制备相应的组分(A)的合适方法以及组分(A)本身的实例,其形成本申请公开内容的一部分。
根据本发明使用的(A)化合物的端基优选地包含以下通式的那些
-NH-C(=O)-NR’-(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a (IV),
-O-C(=O)-NH-(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a (V),或
-O-(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a (VI),
其中,该部分和指数各自如以上定义。
当(A)化合物包含聚氨酯时,其是优选的,这些聚氨酯优选地具有一个或多个端基
-NH-C(=O)-NR’-(CH2)3-Si(OCH3)3
-NH-C(=O)-NR’-(CH2)3-Si(OC2H5)3
-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3
-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OC2H5)3
其中R’如以上定义。
当(A)化合物包含聚丙二醇时,其是特别优选的,这些聚丙二醇优选地具有一个或多个端基
-O-(CH2)3-Si(CH3)(OCH3)2
-O-(CH2)3-Si(OCH3)3
-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OC2H5)3
-O-C(=O)-NH-CH2-Si(CH3)(OC2H5)2
-O-C(=O)-NH-CH2-Si(OCH3)3
-O-C(=O)-NH-CH2-Si(CH3)(OCH3)2或者
-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3
其中,两种最后提及的端基是特别优选的。
化合物(A)的平均分子量Mn优选地是至少400g/mol、更优选地至少4000g/mol、具体地至少10 000g/mol、且优选地至多30 000g/mol、更优选地至多20 000g/mol、具体地至多19 000g/mol。
化合物(A)的粘度优选地是至少0.2Pas、更优选地至少1Pas、还更优选地至少5Pas、且优选地至多700Pas、更优选地至多100Pas,所有在20℃下测量。
在温度调节至23℃之后,使用来自A.Paar(Brookfield体系)的DV3P旋转粘度计,通过使用纺锤6在5Hz下根据ISO 2555,在本发明的范围内测定非浆状液体的粘度。
根据本发明使用的(A)化合物是商业可获得的产物或者通过化学地常规方法可获得。
通过已知的方法,如加成反应,例如氢化硅烷化、迈克尔加成(Michaeladdition)、狄尔斯-阿尔德加成(Diels-Alder addition)或者异氰酸酯官能化合物与具有异氰酸酯反应性基团的化合物之间的反应,可获得聚合物(A)。
根据本发明使用的(A)组分可以包含不同种类的式(I)的化合物的混合物以及仅仅一个种类的式(I)的化合物。事实上,组分(A)可以唯一地包含式(I)的化合物,其中大于90%、优选大于95%且更优选大于98%的连接至Y部分的所有甲硅烷基基团是相同的。然而,也可以使用至少部分地包含式(I)的化合物的组分(A),其中,使不同的甲硅烷基基团键合至一个Y部分。最后,组分(A)还可以包含各种式(I)的化合物的混合物,其中的每一种总共存在至少2种不同种类的键合至Y部分的甲硅烷基基团,但是键合至任何一个Y部分的所有甲硅烷基基团是相同的。
包含在本发明的组合物中的化合物(A)的浓度优选地是至多60wt%、更优选地至多40wt%、且优选地至少10wt%、更优选地至少15wt%。
组分(B)优选地包含苯基三甲氧基硅烷。
根据本发明优选使用的苯基三甲氧基硅烷具有在1013hPa下在210-212℃范围内的沸点以及96℃的爆发点(如根据ISO 3679测量的)。
根据本发明优选使用的苯基三甲氧基硅烷具有在pH 7下的1330s以及在pH 9下的72s的半衰期。
所有基于100重量份的组分(A),包含在本发明的组合物中的组分(B)的量优选地是0.5至50重量份、更优选0.8至30重量份、且具体地1至20重量份。
在本发明的组合物中使用的(C)有机硅化合物可以不仅包含硅烷(即,式(III)的化合物,其中c+d+e=4),还包含硅氧烷(即,包含式(III)的单元的化合物,其中c+d+e≤3),并且在此优选地包含硅烷。
部分R4的实例是为R指定的实例。
部分R4优选地包含具有1至18个碳原子的可选的卤素取代的烃基部分,并且更优选地包含具有1至5个碳原子的烃基部分,且特别地包含甲基。
可选取代的烃基部分R5的实例是为R部分指定的实例。
R5部分优选地包含氢原子以及具有1至18个碳原子的可选的卤素取代的烃基部分,更优选地包含氢原子以及具有1至10个碳原子的烃基部分,且具特别地包含甲基和乙基。
部分D的实例是以下式的部分:H2N(CH2)3-、H2N(CH2)2NH(CH2)3-、H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-、H3CNH(CH2)3-、C2H5NH(CH2)3-、C3H7NH(CH2)3-、C4H9NH(CH2)3-、C5H11NH(CH2)3-、C6H13NH(CH2)3-、C7H15NH(CH2)3-、H2N(CH2)4-、H2N-CH2-CH(CH3)-CH2-、H2N(CH2)5-、环状-C5H9NH(CH2)3-、环状-C6H11NH(CH2)3-、苯基-NH(CH2)3-、(CH3)2N(CH2)3-、(C2H5)2N(CH2)3-、(C3H7)2N(CH2)3-、(C4H9)2N(CH2)3-、(C5H11)2N(CH2)3-、(C6H13)2N(CH2)3-、(C7H15)2N(CH2)3-、H2N(CH2)-、H2N(CH2)2NH(CH2)-、H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)-、CH3NH(CH2)-、C2H5NH(CH2)-、C3H7NH(CH2)-、C4H9NH(CH2)-、C5H11NH(CH2)-、C6H13NH(CH2)-、C7H15NH(CH2)-、环状-C5H9NH(CH2)-、环状-C6H11NH(CH2)-、苯基-NH(CH2)-、(CH3)2N(CH2)-、(C2H5)2N(CH2)-、(C3H7)2N(CH2)-、(C4H9)2N(CH2)-、(C5H11)2N(CH2)-、(C6H13)2N(CH2)-、(C7H15)2N(CH2)-、(CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)3-、(C2H5O)3Si(CH2)3NH(CH2)3-、(CH3O)2(CH3)Si(CH2)3NH(CH2)3-和(C2H5O)2(CH3)Si(CH2)3NH(CH2)3-以及以上提及的伯氨基基团与包含具有与伯氨基基团反应的双键或环氧基团的化合物的反应产物。
部分D优选地包含H2N(CH2)3-、H2N(CH2)2NH(CH2)3-和环状-C6H11NH(CH2)3-。
根据本发明可选使用的式(III)硅烷的实例是H2N(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)3-Si(OC2H5)3、H2N(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、H2N(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)2CH3、H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OC2H5)3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OH)3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OH)2CH3、苯基-NH(CH2)3-Si(OCH3)3、苯基-NH(CH2)3-Si(OC2H5)3、苯基-NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、苯基-NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3、苯基-NH(CH2)3-Si(OH)3、苯基-NH(CH2)3-Si(OH)2CH3、HN((CH2)3-Si(OCH3)3)2、HN((CH2)3-Si(OC2H5)3)2HN((CH2)3-Si(OCH3)2CH3)2、HN((CH2)3-Si(OC2H5)2CH3)2、环状-C6H11NH(CH2)-Si(OCH3)3、环状-C6H11NH(CH2)-Si(OC2H5)3、环状-C6H11NH(CH2)-Si(OCH3)2CH3、环状-C6H11NH(CH2)-Si(OC2H5)2CH3、环状-C6H11NH(CH2)-Si(OH)3、环状-C6H11NH(CH2)-Si(OH)2CH3、苯基-NH(CH2)-Si(OCH3)3、苯基-NH(CH2)-Si(OC2H5)3、苯基-NH(CH2)-Si(OCH3)2CH3、苯基-NH(CH2)-Si(OC2H5)2CH3、苯基-NH(CH2)-Si(OH)3和苯基-NH(CH2)-Si(OH)2CH3以及它们的部分水解物,其中,H2N(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)3-Si(OC2H5)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OC2H5)3和环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3以及它们相应的部分水解物是优选的,并且H2N(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)3、环状-C6H11NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3以及它们相应的部分水解物是特别优选的。
根据本发明使用的(C)含氮有机硅化合物是商业可获得的产物和/或通过化学常规方法可获得。
在本发明的组合物中所包含的含氮有机硅化合物(C)的量优选地是0.2至25重量份、更优选0.3至20重量份且具体地0.5至15重量份,所有基于100重量份的组分(A)。
根据本发明的组合物的乙烯基三甲氧基硅烷含量优选地小于0.3wt%,更优选小于0.1wt%且具体地小于0.05wt%,所有基于根据本发明的组合物的总重量。
在本发明的特别优选的实施方式中,根据本发明的组合物不含乙烯基三甲氧基硅烷。
根据本发明的组合物的乙烯基三烷氧基硅烷含量优选地小于0.3wt%,更优选小于0.1wt%且具体地小于0.05wt%的任何的乙烯基三烷氧基硅烷,所有基于100重量份的组分(A)。
在本发明的特别优选的实施方式中,根据本发明的组合物不含任何的乙烯基三烷氧基硅烷。
除了所使用的(A)、(B)和(C)组分之外,根据本发明的组合物可以包含迄今也用于可交联组合物且不同于组分(A)、(B)和(C)的任何另外的化学实体(chemical entity),实例是非反应性增塑剂(D)、填料(E)、助粘剂(粘附促进剂,adhesion promoter)(F)、硅酮树脂(G)、催化剂(H)、添加剂(I)和掺和剂(外加剂,admixture agent)(J)。
在本发明的范围内的非反应性增塑剂(D)是在温度<80℃下既不与水反应也不与组分(A)、(B)和(C)反应的任何有机化合物,是在20℃和1013hPa下的液体,具有在1013hPa下的>250℃的沸点并且选自由以下组成的化合物组
●充分酯化的芳香族或脂肪族羧酸,
●充分酯化的磷酸的衍生物,
●充分酯化的磺酸的衍生物,
●支链或无支链的饱和烃,
●聚苯乙烯,
●聚丁二烯,
●聚异丁烯,
●聚酯,以及
●聚醚。
非反应性增塑剂(D)的实例是邻苯二甲酸酯,例如,邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二十一烷基酯;全氢化邻苯二甲酸酯,例如,1,2-环己烷二羧酸二异壬基酯和1,2-环己烷二羧酸二辛酯;己二酸酯,例如,己二酸二辛酯;苯甲酸酯;偏苯三酸酯、二醇酯;饱和烷二醇的酯,例如,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯;磷酸酯;磺酸酯;聚酯;聚醚,例如,具有优选200至22 000g/mol的摩尔质量的聚乙二醇、聚THF和聚丙二醇;聚苯乙烯;聚丁二烯;聚异丁烯;链烷烃;和高分子量的支链烃。
给予用作为组分(D)的优选的是不含邻苯二甲酸的增塑剂,如全氢化的邻苯二甲酸酯、偏苯三酸的酯、聚酯或聚醚。
给予优选的是使用具有高于200g/mol、更优选高于500g/mol且具体地高于900g/mol的摩尔质量的增塑剂(D),或者在聚合物增塑剂的情形下,具有高于200g/mol、更优选高于500g/mol且具体地高于900g/mol的平均摩尔质量Mn。它们优选地具有不大于20 000g/mol、更优选地不大于10 000g/mol、具体地至多8000g/mol的摩尔质量和/或平均摩尔质量Mn。
增塑剂(D)更优选地包含聚醚,特别地聚乙二醇、聚THF和聚丙二醇,最优选聚丙二醇。优选的聚醚(D)具有优选地在400和22 000g/mol之间、更优选地在800和12 000g/mol之间以及具体地在1000和8000g/mol之间的摩尔质量。
当本发明的组合物包含增塑剂(D)时,所涉及的量优选地是10至200重量份、更优选20至100重量份以及具体地30至80重量份,所有基于100重量份的组分(A)。本发明的组合物优选地包含增塑剂(D)。
在本发明的组合物中可选使用的(E)填料可以包含任何期望的现有技术填料。
填料(E)的实例是非增强填料,这些是具有优选高达50m2/g的BET表面积的填料,如石英、硅藻土、硅酸钙、硅酸锆、滑石、高岭土、沸石、金属氧化物粉末(如铝、钛、铁或锌的氧化物和/或它们的混合氧化物)、硫酸钡、碳酸钙、石膏、氮化硅、碳化硅、氮化硼、玻璃粉末和聚合物粉末(如聚丙烯腈粉末);增强填料,这些是具有不大于50m2/g的BET表面积的填料,如煅制二氧化硅、沉淀二氧化硅、沉淀白垩、炭黑如炉和乙炔黑和较大BET表面积的硅铝混合氧化物;三氢氧化铝,中空珠形式的填料,如陶瓷微珠、弹性聚合物珠、玻璃珠或纤维填料。所列举的填料可以是疏水性填料,例如由于用有机硅烷和/或有机硅氧烷或者用硬脂酸处理或者至烷氧基基团中的羟基基团的醚化。
可选使用的(E)填料优选地包含碳酸钙、滑石、三水合氧化铝和二氧化硅。优选的碳酸钙类型是研磨或沉淀的,以及可选地被脂肪酸(如硬脂酸或它们的盐)表面处理的。优选的二氧化硅优选地包含煅制二氧化硅。
可选使用的填料(E)具有优选地低于1wt%,更优选低于0.5wt%的水分含量。
当本发明的组合物包含填料(E)时,所涉及的量优选地是10至1000重量份、更优选40至500重量份以及具体地80至300重量份,所有基于100重量份的成分(A)。本发明的组合物优选地包含填料(E)。
在本发明的一个特别优选的实施方式中,本发明的组合物包含作为填料(E)的以下组合
a)二氧化硅,具体地煅制二氧化硅,以及
b)碳酸钙、三水合氧化铝和/或滑石。
当本发明的组合物包含这种特别优选的各种填料(E)的组合时,它们包含优选地1至50重量份且更优选5至20重量份的二氧化硅,具体地煅制二氧化硅,且优选10至500重量份、更优选50至300重量份的碳酸钙、三水合氧化铝、滑石或它们的混合物,所有基于100重量份的成分(A)。
在本发明的进一步特别优选的实施方式中,本发明的组合物唯一地包含优选地总共10至500重量份、更优选50至300重量份的量的碳酸钙、三水合氧化铝和/或滑石作为填料(E),所有基于100重量份的成分(A)。
在本发明的组合物中可选使用的(F)助粘剂可以包含迄今在通过硅烷缩合固化的体系中所描述的任何期望的助粘剂。
助粘剂(F)的实例是环氧硅烷,如缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷或缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)马来酸酐、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、N-(三甲氧基甲硅烷基甲基)脲、N-(甲基二甲氧基甲硅烷基甲基)脲、N-(3-三乙氧基甲硅烷基甲基)-脲、N-(3-甲基二乙氧基甲硅烷基甲基)脲、O-甲基氨基甲酸酯基-甲基甲基二甲氧基硅烷、O-甲基氨基甲酸酯基甲基三甲氧基硅烷、O-乙基氨基甲酸酯基甲基甲基二乙氧基硅烷、O-乙基-氨基甲酸酯基-甲基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰基氧基丙基-三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧基甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧基甲基甲基-二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰基氧基甲基-甲基二乙氧基硅烷、3-丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰基氧基甲基三甲氧基硅烷、丙烯酰基氧基甲基-甲基二甲氧基-硅烷、丙烯酰基氧基甲基三乙氧基硅烷和丙烯酰基氧基甲基甲基二乙氧基硅烷以及它们的部分浓缩物。
当本发明的组合物包含助粘剂(F)时,所涉及的量优选地是0.5至30重量份且更优选地1至10重量份,所有基于100重量份的可交联组合物。
在本发明的组合物中可选使用的(G)硅酮树脂优选地包含苯基硅酮树脂。
更优选地,根据本发明可选使用的(G)硅酮树脂包含由80%的程度、优选地90%的程度以及特别唯一的式PhSiO3/2、PhSi(OR6)O2/2和/或PhSi(OR6)2O1/2的T单元组成的硅酮树脂,其中Ph代表苯基并且R6代表氢原子或具有1至10个碳原子的可选的卤素取代的烷基部分,优选地具有1至4个碳原子的未取代的烷基部分,所有基于单元的总数。
根据本发明可选使用的(G)硅酮树脂的平均摩尔质量(数均)Mn优选地是至少400g/mol且更优选地至少600g/mol。平均摩尔质量Mn优选地是至多400 000g/mol、更优选地至多10 000g/mol且特别是至多3000g/mol。
根据本发明使用的(G)硅酮树脂不仅可以是固体,而且可以是在23℃和1000hPa下的液体,并且硅酮树脂(G)优选地是液体。硅酮树脂(G)的粘度优选地是在10至100000mPas、优选地50至50000mPas且特别地100至20000mPas的范围内。
硅酮树脂(G)不仅以纯的形式可使用,而且以与合适溶剂的混合物的形式使用,但是优选以纯的形式使用。
可用作组分(G)的苯基硅酮树脂的实例是商业上可获得的产物,例如,来自WackerChemie AG的各种等级,如IC 368、IC 678或IC231、SY231。
当本发明的组合物含有组分(G)时,所涉及的量优选地是至少1重量份、更优选地至少5重量份、特别地至少10重量份,并且优选地至多1000重量份、更优选地至多500重量份、特别地至多300重量份,所有基于100重量份的混合物(A)。
在本发明的组合物中可选使用的(H)催化剂可以包含用于通过硅烷缩合固化的组合物的任何期望的现有技术催化剂。
含金属的固化催化剂(H)的实例是钛和锡的有机化合物,实例是钛酸酯,如钛酸四丁酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯和四乙酰丙酮钛;锡化合物,如二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、乙酰丙酮二丁基锡、二丁基锡氧化物和相应的二辛基锡化合物。
不含金属的固化催化剂(H)的实例是碱性化合物,如三乙胺、三丁胺、1,4-二氮杂-二环[2,2,2]辛烷、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一-7-烯、N,N-双(N,N-二甲基-2-氨基-乙基)甲胺、戊甲基胍、四甲基胍以及另外的胍衍生物、N,N-二甲基环己基-胺、N,N-二甲基苯胺以及N-乙基吗啉。
催化剂(H)也可以使用酸性化合物,如磷酸及其偏酯(partial ester)、甲苯磺酸、硫酸、硝酸或碳的其他有机酸,例如,乙酸和苯甲酸。
在本发明的一个实施方式中,可选使用的(H)催化剂包含含金属的固化催化剂,优选含锡催化剂。当组分(A)完全或至少部分地由即至少90%wt%的程度、优选至少95wt%的程度的式(I)的化合物(其中b不等于1)组成时,本发明的该实施方式是特别优选的。
当本发明的组合物含有催化剂(H)时,所涉及的量优选地是0.01至20重量份、更优选0.05至5重量份,所有基于100重量份的成分(A)。
当组分(A)完全或至少部分地由即至少20wt%的程度、优选至少40wt%的程度的式(I)化合物(其中b等于1)组成时,其优选不使用催化剂(H)。相反地,当组分(A)完全或至少部分地由即至少90wt%的程度、优选至少95wt%的程度的式(I)化合物(其中b不等于1)组成时,优选使用催化剂(H)。
在本发明的组合物中可选使用的(I)添加剂可以包含通常用于硅烷交联体系的任何期望的现有技术添加剂。
根据本发明可选使用的(I)添加剂优选地包含抗氧化剂、UV稳定剂,例如,HALS化合物、杀真菌剂和颜料。
当本发明的组合物包含添加剂(I)时,所涉及的量优选地是0.01至30重量份、更优选0.1至10重量份,所有基于100重量份的成分(A)。本发明的组合物优选地包含添加剂(I)。
根据本发明可选使用的(J)掺和剂优选地包含四烷氧基硅烷,例如,四乙氧基硅烷和/或它们的部分浓缩物,反应性增塑剂,流变学改性剂(rheology modifier)、阻燃剂和有机溶剂。
优选的反应性增塑剂(J)是包含6至40个碳原子的烷基链以及具有与化合物(A)反应的基团的化合物,更优选地具有SiC-键合的6至40个碳原子的烷基基团的三烷氧基硅烷。实例是异辛基三甲氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、N-辛基三甲氧基硅烷、N-辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷。
流变学改性剂(J)优选地包含聚酰胺蜡、氢化蓖麻油或硬脂酸酯。
阻燃剂(J)可以使用通常用于粘合剂和密封剂体系的任何典型的阻燃剂,具体地卤代化合物和衍生物。
有机溶剂(J)的实例是低分子量的醚、酯、酮、芳香族的和脂肪族的,以及可选的含卤素的烃和醇,后者是优选的。
优选地,没有有机溶剂(J)被添加到本发明的组合物中。
当本发明的组合物包含一种或多种组分(J)时,在每种情况下所涉及的量优选地是0.5至200重量份、更优选地1至100重量份和特别地2至70重量份,所有基于100重量份的组分(A)。
本发明的组合物优选包含含有以下的那些
(A)100重量份的式(I)的化合物,
(B)0.5至50重量份的苯基三甲氧基硅烷,
(C)0.2至25重量份的包含式(III)的单元的含氮有机硅化合物,
可选地
(D)增塑剂,
可选地
(E)填料,
可选地
(F)助粘剂,
可选地
(G)苯基硅酮树脂,
可选地
(H)催化剂,
可选地
(I)添加剂,以及
可选地
(J)掺和剂,
其中,根据本发明的组合物包含小于0.3wt%的乙烯基三甲氧基硅烷,基于根据本发明的组合物的总重量。
更优选地,本发明的组合物包含含有以下的那些
(A)100重量份的式(I)的化合物,
(B)0.8至30重量份的苯基三甲氧基硅烷,
(C)0.3至20重量份的包含式(III)的单元的含氮有机硅化合物,
可选地
(D)增塑剂,
(E)50至500重量份的填料,
可选地
(F)助粘剂,
可选地
(G)苯基硅酮树脂,
可选地
(H)催化剂,
可选地
(I)添加剂,以及
可选地
(J)掺和剂,
其中,根据本发明的组合物包含小于0.1wt%的乙烯基三甲氧基硅烷,基于根据本发明的组合物的总重量。
本发明的组合物特别地包含含有以下的那些
(A)100重量份的式(I)的化合物,其中Y代表聚氨酯部分或聚氧化烯部分,
(B)0.8至30重量份的苯基三甲氧基硅烷,
(C)0.3至10重量份的式(III)的含氮硅烷,
可选地
(D)增塑剂,
(E)50至500重量份的选自碳酸钙、滑石、三水合氧化铝和二氧化硅的填料,
可选地
(F)助粘剂,
可选地
(G)苯基硅酮树脂,
可选地
(H)催化剂,
可选地
(I)添加剂,以及
可选地
(J)掺和剂,
其中,根据本发明的组合物包含小于0.1wt%的乙烯基三烷氧基硅烷,基于根据本发明的组合物的总重量。
除了所列举的组分(A)至(J)之外,本发明的组合物优选地不包含另外的成分。
根据本发明使用的组分可以在每种情形下包含至少两种这类组分以及一种特定组分的混合物。
本发明的组合物优选地包含具有优选地5000和1 000 000mPas、更优选10 000和500 000mPas的粘度的至浆状材料的液体,所有均在25℃下。
根据用于本发明组合物的用途,使用不同的粘度测量方法,其选择性地需要糊状或可替代地可流动的制剂。浆状组合物与可流动的组合物的不同之处在于,在不存在外部剪切力下,即使在未固化状态下,它们也不显示任何流动倾向,从而对于组合物的出口点(exported dollop)的形状不会有变化。相反,即使在没有外部剪切力下,可流动的组合物也会流动。
在调节至25℃之后,根据DIN EN ISO 3219,利用板锥式粘度计(来自A.Paar的MCR3XX)以10Hz的旋转速度测量浆状组合物,如粘合剂和接缝密封剂(接头密封剂,jointsealant)的粘度。
在调节至23℃之后,根据ISO 2555,使用来自A.Paar(Brookfield体系)的DV 3P旋转粘度计,使用纺锤(spindle)6在50Hz下测量可流动的组合物,优选密封剂(特别是用于面密封)的粘度。
可用任何期望的常规方式获得本发明的组合物,例如根据在湿固化组合物的制备中的常规类型的方法和混合过程。可以以任何期望的方式改变各种成分相互混合的顺序。
本发明进一步地提供了通过以任何期望的顺序混合各个组分来形成根据本发明的组合物的方法。
可以在室温和环境大气(ambient atmosphere)的压力,即约900至1100hPa下进行这种混合。然而,如果期望的话,该混合也可以在较高温度下,例如在30至130℃范围内的温度下进行。进一步地可以在降低的压力下,例如在30至500hPa绝对压力下临时地或连续地混合,以除去挥发性化合物和/或空气。
本发明的混合优选地在不存在水分下发生。
可以以连续的、半连续的或间歇的方式进行本发明的方法。
本发明的组合物优选地包含单组分可交联组合物。然而,本发明的组合物也可以是部分的双组分交联体系,其中将含OH-化合物(如水)添加至第二种组分中。
在不含水的情况下,本发明的组合物是可储存的,并且在添加水之后本发明的组合物是可交联的。
空气的常规水含量足以交联本发明的组合物。本发明的组合物优选地在室温下进行交联。如果期望的话,根据本发明的组合物的交联也可以在高于或低于室温的温度,例如在-5°至15℃下或者在30°至50℃下,和/或借助于超过空气的标准水含量的浓度的水进行。
优选地在100至1100hPa、特别地在环境大气的压力下,即约900至1100hPa下进行交联。
本发明进一步提供了通过本发明的组合物的交联而获得的成形制品。
本发明的成形制品可以是任何期望的成形制品,例如密封圈、压缩模制品、挤出型材、涂层、浸胶(impregnation)、包封(encapsulation)、透镜、棱镜、多边形结构、层压层或粘合剂层。
本发明进一步地提供了形成复合材料的方法,该方法包括将根据本发明的组合物施加在至少一种基板上,然后使其交联。
它们的实例是涂层、包封、成形品的制造、复合材料和复合材料模制品。本文中的复合材料模制品是指由复合材料形成并且由根据本发明的组合物的交联产物和至少一个基板组成的单一制品,使得在两个部分之间存在牢固、耐久的结合。
在以本发明的方式形成复合材料的方法中,还可以在至少两个相同的或不同的基板之间固化本发明的组合物,例如,如在粘合、层压或封装的情形下。
根据本发明的可密封的或可粘合的基板的实例是含PVC的塑料、混凝土(concrete)、木材、矿物基板、金属、油毡纸(roofing felt)、编织纤维、玻璃、陶瓷和涂漆面。
本发明的组合物可用于在不含水分下是可储存的以及在添加水之后在室温下交联以形成弹性体的组合物是可使用的任何目的。
因此,本发明的组合物极其可用作,例如用于包括垂直延伸接缝的接缝的密封材料(close-out material),以及例如在建筑物和陆地、水中和空中车辆中的10至40mm清晰宽度的相似空隙。
本发明的组合物进一步地可用于密封表面以防止水的渗透。它们可用于密封建筑物外部、建筑物内部(例如,在湿的房间中,在这种情况下,此后还可以用瓷砖或其他装饰材料将涂覆的表面另外地覆盖)、屋顶等的表面。当用于密封表面时,优选地将本发明的组合物施加以0.1至5mm的层或涂层厚度。为此,它们优选地具有如此低的粘度,使得可以使用刷子、辊、刮板或商业喷涂设备(如无气枪)施加它们。优选地,用于密封表面的本发明组合物表现出触变特性,因此它们不仅可以应用于水平表面,而且可以应用于垂直表面。
本发明的组合物进一步地可用作粘合剂或胶粘剂(cementing compound),例如在窗建造上或在玻璃柜的制造上,以及例如,在保护性外涂层或防滑外涂层或成形橡胶制品的制造上,以及用于电气或电子设备的隔绝/绝缘。
本发明的组合物具有易于制备的优点。
本发明的可交联组合物具有非常高的储存稳定性和高的交联速率的优点。
本发明的可交联组合物进一步地具有优异的粘附分布的优点。
本发明的可交联组合物进一步地具有易于加工的优点。
本发明的组合物进一步地具有所使用的苯基三烷氧基硅烷,特别地苯基三甲氧基硅烷将高反应性与低水平的挥发性结合的优点。
具体实施方式
除非另有说明,以下的实施例在环境大气的压力下(即,比方说在1000hPa下)、以及在室温下(即,在约23℃下)和/或在室温下同时地添加反应物而没有另外的加热或冷却时确定的温度下、以及在约50%的相对湿度下进行。除非另有说明,份数和百分比进一步地按重量计。
实施例1:形成用于高肖氏硬度的弹性粘合剂的组合物
在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中,将具有18 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-CH2-SiCH3(OCH3)2的端基的135.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E30的名称,商业可获得自WackerChemie AG,D-Munich)与8.0g的苯基三甲氧基硅烷、4.0g的N-(甲基二甲氧基-甲硅烷基)甲基-O-甲基氨基甲酸酯(以XL 65的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)、4.0g的3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷和2.0g的稳定剂混合物(作为B 75商业可获得自BASF SE(德国),作为20%1135(CAS登记号125643-61-0)、40%571(CAS登记号23328-53-2)和40%765(CAS登记号41556-26-7)的混合物)在约25℃下和在200rpm下均化2分钟。此后,通过以600rpm搅拌1分钟,将具有约5m2/g的BET表面积和含有具有高于10μm直径的颗粒的小于1.5%的231.0g的白垩(作为“CarbitalTM 110”商业可获得自Imersys)以及具有约200m2/g的BET表面积的6.0g的疏水性煅制二氧化硅(作为H18商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)变构(destructurized)。此后,以200rpm将10.0g的氨基丙基三甲氧基硅烷混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前在25℃下存储1天。
比较例1:形成用于高肖氏硬度的弹性粘合剂的组合物
除了使用8g的乙烯基三甲氧基硅烷代替8g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例1。
实施例2:形成用于中度肖氏硬度的弹性粘合剂的组合物
将具有12 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-CH2-SiCH3(OCH3)2的端基的50.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E10的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)、具有18 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3的端基的50.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E35的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)以及具有2000g/mol的平均摩尔质量Mn的50.8g的聚丙二醇混合,并且在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中在约25℃下与8.0g的苯基三甲氧基硅烷和2.0g的稳定剂混合物(以B 75的名称,商业可获得自BASF SE(德国))在200rpm下均化2分钟。此后,通过以600rpm搅拌1分钟,将具有3m2/g的BET表面积和0.45μm的d50值的223.2g的白垩(以“Imerseal 50”的名称,商业可获得自Imerys)以及具有约200m2/g的BET表面积的12.0g的疏水性煅制二氧化硅(以H18的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)变构。此后,以200rpm将4.0g的氨基丙基三甲氧基硅烷混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前,在25℃下存储1天。
比较例2:形成用于中度肖氏硬度的弹性粘合剂的组合物
除了使用8g的乙烯基三甲氧基硅烷代替8g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例2。
实施例3:形成用于低肖氏硬度的透明的弹性粘合剂的组合物
将具有12 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-CH2-SiCH3(OCH3)2的端基的101.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E10的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)、具有18 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3的端基的101g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E35的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)以及139.6g的二异壬基环己烷-1,2-二羧酸酯(以“Hexamoll DINCH”商业可获得自BASF AG)混合,并且在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中,在约25℃下与8.0g的苯基三甲氧基硅烷、1.2g的稳定剂(以123商业可获得自BASF SE(德国);CAS登记号:129757-67-1)以及3.2g的稳定剂(以3206商业可获得自瑞士科莱恩;CAS登记号:82493-14-9)在200rpm下均化2分钟。此后,通过以600rpm搅拌1分钟,将具有约200m2/g的BET表面积的19.0g的疏水性煅制二氧化硅(以H18商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)以及具有约200m2/g的BET表面积的19.0g的亲水性煅制二氧化硅(以N20商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)变构。此后,以200rpm将8.0g的氨基丙基三甲氧基硅烷混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前,在25℃下存储1天。
比较例3:形成用于低肖氏硬度的透明的弹性粘合剂的组合物
除了使用8g的乙烯基三甲氧基硅烷代替8g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例3。
粘合剂的特性
允许对在实施例1至3以及相应的比较例1至3中获得的组合物交联并且对表层形成(skin formation)、机械特性和存储稳定性进行评估。结果示出在表1中。
表层形成时间(SFT)
为了测量它们的表层形成时间,将在实施例中获得的可交联组合物以2mm厚的层施加在PE箔片顶上,并且存储于标准条件下(23℃和50%相对湿度)。在固化期间,对于每个将表层形成测试5min。在末期,将干燥的实验室刮铲小心地置于样品的表面,并且以向上的方向拉伸。如果样品粘附至手指,那么表层还没有形成。如果样品不再粘附至手指,那么表层形成,并且记录时间。
未固化的粘合剂的粘度
在调节至25℃之后,根据DIN EN ISO 3219,使用板锥式粘度计(来自A.Paar的MCR3XX),以1Hz和10Hz的旋转速度,测量浆状和触变的粘合剂的粘度。
储存稳定性
在每种情形下,将所讨论的盒在70℃下存储记录的时期。此后,如以上描述的测量表层形成时间。
固化粘合剂的机械特性
将组合物各自涂布在研磨的聚四氟乙烯板(milled Teflon plate)的顶部外面至2mm的深度,并且在23℃/50%相对湿度下固化2周。
根据DIN 53505测定肖式A硬度。
根据DIN 53504-S1测定拉伸强度。
根据DIN 53504-S1测定断裂伸长率。
表1
来自比较例1至3(V1至V3)的组合物因在施加之后的强烈的乙烯基三甲氧基硅烷气味而显著。即使在表层形成完成之后,这种气味持续几小时仍明显显著。相反,根据本发明的实施例1至3的组合物基本上是没有气味的。
实施例4:形成用于镶木地板(parquet)的弹性粘合剂的组合物
将具有12 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-CH2-SiCH3(OCH3)2的端基的40.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E10的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)和60.0g的二异壬基环己烷-1,2-二羧酸酯(以“HexamollDINCH”商业可获得自BASF AG)混合,并且在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中,与8.0g的苯基三甲氧基硅烷在约25℃下在200rpm下均化2分钟。此后,通过在600rpm下搅拌1分钟,将具有约5μm中值粒径(D50%)的272.0g的大理石粉末(以Omyacarb 5-GU的名称,商业可获得自Shiraishi Omya GmbH,AT-Gummern)以及具有约0.07μm中值粒径(D50%)的16.0g的脂肪酸涂覆的沉淀白垩(以Hakuenka CCR S10商业可获得自Shiraishi Omya GmbH,AT-Gummern)变构。此后,以200rpm将4.0g的氨基丙基三甲氧基硅烷混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前,在25℃下存储1天。
比较例4:形成用于镶木地板的弹性粘合剂的组合物
除了使用8g的乙烯基三甲氧基硅烷代替8g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例4。
实施例5:形成用于镶木地板的硬弹性粘合剂的组合物
将具有12 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3的端基的56.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E15的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)和具有2000g/mol的平均摩尔质量Mn的56.0g的聚丙二醇混合,并且在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中,与8.0g的苯基三甲氧基硅烷在约25℃下在200rpm下均化2分钟。此后,通过在600rpm下搅拌1分钟,将具有约5μm的中值粒径(D50%)的259.9g的大理石粉末(以Omyacarb 5-GU的名称,商业可获得自Shiraishi Omya GmbH,AT-Gummern)以及具有约0.07μm的中值粒径(D50%)的16.0g的脂肪酸涂覆的沉淀白垩(以Hakuenka CCR S10商业可获得自Shiraishi OmyaGmbH,AT-Gummern)变构。此后,以200rpm将4.0g的氨基丙基三甲氧基硅烷和0.1g的二月桂酸二辛基锡混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前,在25℃下存储1天。
比较例5:形成用于镶木地板的硬弹性粘合剂的组合物
除了使用8g的乙烯基三甲氧基硅烷代替8g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例5。
实施例6:形成用于镶木地板的硬弹性粘合剂的组合物
将具有18 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3的端基的56.0g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E35的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)和具有2000g/mol的平均摩尔质量Mn的60.0g的聚丙二醇混合,并且在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中,与8.0g的苯基三甲氧基硅烷在约25℃下在200rpm下均化2分钟。此后,通过在600rpm下搅拌1分钟,将具有约5μm的中值粒径(D50%)的251.9g的大理石粉末(以Omyacarb 5-GU的名称,商业可获得自Shiraishi Omya GmbH,AT-Gummern)以及具有约0.07μm的中值粒径(D50%)的20.0g的脂肪酸涂覆的沉淀白垩(以Hakuenka CCR S10商业可获得自Shiraishi OmyaGmbH,AT-Gummern)变构。此后,以200rpm将4.0g的氨基丙基三甲氧基硅烷和0.1g的二月桂酸二辛基锡混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前,在25℃下存储1天。
比较例6:形成用于镶木地板的硬弹性粘合剂的组合物
除了使用8g的乙烯基三甲氧基硅烷代替8g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例6。
用于镶木地板的粘合剂的特性
允许对在实施例4至6以及相应的比较例4-6中获得的组合物交联并且对表层形成和机械特性进行评估。结果示出于表2中。
如在实施例1-3中描述的测定表层形成时间、肖氏硬度、拉伸强度和断裂伸长率。
未固化的粘合剂的粘度
在调节至25℃之后,根据DIN EN ISO 3219,使用板锥式粘度计(来自A.Paar的MCR3XX),以0.89Hz和25Hz的旋转速度,测量浆状和触变的粘合剂的粘度。
拉伸剪切强度
如在DIN EN 204中描述的测定拉伸剪切强度。将粘合剂施加至将被粘结在一起的山毛榉板条的两面,然后用100μm的刀片向下牵拉。然后在5kg的接触压力下在1×2cm的面积内,将两片木材连接在一起。在保持按压在一起24小时的时期之后,将木材的片存储在标准化条件下(25℃,50%相对湿度)记录的时期,并且随后进行测量。
表2
来自比较例4至6(V4至V6)的组合物因在施加之后的强烈的乙烯基三甲氧基硅烷气味而显著。即使在表层形成完成之后,这种气味持续几小时仍明显显著。相反,根据本发明的实施例4至6的组合物基本上是没有气味的。
实施例7:形成用于密封涂层的组合物
将具有12 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-CH2-SiCH3(OCH3)2的端基的66.7g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E10的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)、具有12 000g/mol的平均摩尔质量(Mn)以及式-O-C(=O)-NH-(CH2)3-Si(OCH3)3的端基的33.3g的硅烷封端的聚丙二醇(以STP-E15的名称,商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)、78.4g的十六烷基三甲氧基硅烷(以Silan25013VP商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)以及1.6g的N-(甲基二甲氧基甲硅烷基)甲基-O-甲基氨基甲酸酯(以XL 65的名称,商业可获得自Wacker ChemieAG,D-Munich)混合,并且在配备有两个束型混合器的来自PC-Laborsystem的实验室型行星式混合器中在约25℃下与7.6g的苯基三甲氧基硅烷和由0.8g的123(CAS登记号:129757-67-1;商业可获得自BASF SE(德国))、2.0g的571(CAS登记号23328-53-2,商业可获得自BASF SE(德国))和0.8g的1135(CAS登记号125643-61-0;商业可获得自BASF SE(德国))组成的稳定剂混合物在200rpm下均化2分钟。此后,通过在600rpm下搅拌1分钟,将具有3m2/g的BET表面积和0.45μm的d50值的156.0g的白垩(以“Imerseal50”商业可获得自Imerys)、具有3-5m2/g的BET表面积和1.7-2.1μm的d50值的44.0g的三水合氧化铝(以OL 104商业可获得自Albemarle Corp.)以及具有约200m2/g的BET表面积和用三甲基甲硅烷氧基基团在表面改性的6.0g的煅制二氧化硅(以H2000商业可获得自Wacker Chemie AG,D-Munich)变构。此后,在200rpm下将2.8g的氨基丙基三甲氧基硅烷混合1分钟。最后进行的是,通过在600rpm下搅拌2分钟以及在200rpm下在约100毫巴的压力下搅拌1分钟以获得均质化并且不含气泡。
将制剂填充至310ml的PE盒中,并且在检测之前,在25℃下存储1天。
比较例7:形成用于密封涂层的组合物
除了使用7.6g的乙烯基三甲氧基硅烷代替7.6g的苯基三甲氧基硅烷之外,重复实施例7。
涂层的特性
允许对在实施例7和相应的比较例7中获得的组合物交联并且对表层形成和机械特性进行评估。结果示出在表3中。
如在实施例1-3中描述的测定表层形成时间、肖氏硬度、拉伸强度和断裂伸长率。
未固化的粘合剂的粘度
在调节至23℃之后,根据ISO 2555测定的,通过使用纺锤6在5Hz和50Hz下,在来自A.Paar(Brookfield体系)的DV 3P旋转粘度计中测定非浆状密封剂的粘度。
表3
来自比较例7(V7)的组合物因在施加之后的强烈的乙烯基三甲氧基硅烷气味而显著。即使在表层形成完成之后,这种气味持续几小时仍明显显著。相反地,根据本发明的实施例7的组合物基本上是没有气味的。

Claims (10)

1.一种可交联组合物,包含
(A)100重量份的下式的化合物
Y-[(CR1 2)b-SiRa(OR2)3-a]x (I),
其中
Y代表经由氮、氧、硫或碳连接的x价聚合物部分,
R在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表单价、可选取代的烃基部分,
R1在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表氢原子或单价、可选取代的烃基部分,其可以经由氮、磷、氧、硫或羰基基团连接至碳原子,
R2在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表氢原子或单价、可选取代的烃基部分,
x是1至10的整数,
a在每次出现时可以是相同或不同的,并且是0、1或2,以及
b在每次出现时可以是相同或不同的,并且是1至10的整数,
(B)至少0.2重量份的下式的苯基三烷氧基硅烷
C6H5-Si(OR3)3 (II),
其中
R3在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表甲基或乙基,
(C)0.1至30重量份的包含下式的单元的含氮有机硅化合物
DeSi(OR5)dR4 cO(4-e-d-c)/2 (III),
其中
R4在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表单价、可选取代的、SiC-键合的不含氮的有机部分,
R5在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表氢原子或可选取代的烃基部分,
D在每次出现时可以是相同或不同的,并且代表具有至少一个不键合至羰基基团(C=O)的氮原子的单价SiC-键合的部分,
c是0、1、2或3,
d是1、2或3,以及
e是0、1、2、3或4,
条件是c+d+e总和不超过4,并且每分子存在至少一个D部分,
其中,基于所述可交联组合物的总重量,所述可交联组合物包含小于0.5wt%的乙烯基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的可交联组合物,其特征在于,Y部分包含聚氨酯部分或聚氧化烯部分。
3.根据权利要求1或2所述的可交联组合物,其特征在于,组分(B)是苯基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1至3中一项或多项所述的可交联组合物,其特征在于,基于根据本发明的所述组合物的总重量,其包含小于0.3wt%的乙烯基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的可交联组合物,其特征在于,基于100重量份的组分(A),其以0.5至50重量份的量包含组分(B)。
6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的可交联组合物,其特征在于,其包含
(A)100重量份的式(I)的化合物,
(B)0.5至50重量份的苯基三甲氧基硅烷,
(C)0.2至25重量份的包含式(III)的单元的含氮有机硅化合物,
可选地
(D)增塑剂,
可选地
(E)填料,
可选地
(F)助粘剂,
可选地
(G)苯基硅酮树脂,
可选地
(H)催化剂,
可选地
(I)添加剂,以及
可选地
(J)掺和剂,
其中,基于根据本发明的所述组合物的总重量,根据本发明的所述组合物包含小于0.3wt%的乙烯基三甲氧基硅烷。
7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的可交联组合物,其特征在于,其包含
(A)100重量份的式(I)的化合物,
(B)0.8至30重量份的苯基三甲氧基硅烷,
(C)0.3至20重量份的包含式(III)的单元的含氮有机硅化合物,
可选地
(D)增塑剂,
(E)50至500重量份的填料,
可选地
(F)助粘剂,
可选地
(G)苯基硅酮树脂,
可选地
(H)催化剂,
可选地
(I)添加剂,以及
可选地
(J)掺和剂,
其中,基于根据本发明的所述组合物的总重量,根据本发明的所述组合物包含小于0.1wt%的乙烯基三甲氧基硅烷。
8.通过以任何顺序混合各个组分来形成根据权利要求1至7中一项或多项所述的组合物的方法。
9.一种通过使根据权利要求1至7中一项或多项所述的组合物或根据权利要求8获得的所述组合物交联获得的成形制品。
10.一种形成复合材料的方法,所述方法包括将根据权利要求1至7中一项或多项所述的组合物或根据权利要求8获得的所述组合物施加在至少一个基板的顶上,然后使其交联。
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