CN107428941A - 含脒基的催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及式(I)的脒和/或其反应产物用作用于基于含硅烷基的聚合物的组合物交联的催化剂的用途。式(I)的脒及其反应产物在室温下是基本上无气味的并且是非挥发性的并且非常好地促进组合物的交联而不损害组合物的储存稳定性,并且在组合物中非常相容,由此所述组合物没有使催化剂分离、迁移或蒸发的倾向。
Description
技术领域
本发明涉及用于含硅烷基的组合物的含脒基的催化剂。
现有技术
基于含硅烷基的聚合物的可固化组合物在许多工业应用中起到重要的作用,例如作为粘合剂、密封剂或涂料。含硅烷基团的聚合物在此特别为聚有机硅氧烷(其一般被称为“硅酮”或“硅橡胶”)和含硅烷基团的有机聚合物(其也被称为“硅烷官能聚合物”、“硅烷改性聚合物”(SMP)或“硅烷封端聚合物”(STP))。它们通过硅烷基的交联反应而固化,所述硅烷基在水分的影响下水解、作为硅烷醇基彼此缩合并且由此形成硅氧烷键。经常使用催化剂加速固化。催化剂经常是毒理学有害物质,其特别是在组合物固化之后,当催化剂或其分解产物通过除气、迁移或清洗释放时对加工者和环境造成潜在危害。
常规使用的交联催化剂是有机锡化合物,特别是羧酸二烷基锡(IV)。这些因对硅烷醇缩合具有非常高的活性而著称,并且是非常耐水解的;但是它们对健康有害并且是严重的水污染危害。它们通常与另外的催化剂组合,主要是与碱性化合物,例如特别是胺,其尤其会促进硅烷基的在先水解。
由于专业协会和消费者更注重EHS方面以及更苛刻的国家法规,长期以来越来越致力于用其它低毒性催化剂代替有机锡化合物。因此有机钛酸盐、有机锆酸盐和有机铝酸盐被描述为替代性的金属催化剂。但是其在硅烷醇缩合方面大多具有低催化活性并且造成明显更慢的交联。由于其缺乏水解稳定性,其在组合物的储存时可能由于内容物的残余水分而损失其大部分活性,因此固化明显减慢或完全停止。
有机锡化合物的另一种已知的替代品是脒和胍类别的强碱性含氮化合物,其可以连同上述金属催化剂一起使用或单独使用。然而许多常见的脒催化剂或胍催化剂(例如特别是1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和1,1,3,3-四甲基胍(TMG))是易挥发的并且具有强烈气味以及同样是有害健康和危害环境的物质。此外由于在组合物中较低的相容性,其倾向于造成迁移并因此造成分离、渗出或基材污染。在室温下为固体的芳族脒和胍的所述应用在此提供补救,但是需要使用合适的溶剂并且造成催化活性和交联速度的损失。
发明概述
因此,本发明的目的是提供用于含硅烷基的组合物的交联的催化剂,其具有高催化活性并因此能够实现所用组合物的快速固化,并且还具有高选择性并因此不会不适当地损害组合物的储存稳定性。此外,所述催化剂具有低的蒸气压和与组合物的高相容性,使得其不具有分离或迁移或蒸发的倾向,并且应当是尽可能无气味和低毒性的。
该目的通过式(I)的脒和/或其反应产物来实现。式(I)的脒包含脂族脒基并且表现出高催化活性,而芳族脒几乎没有催化活性或完全非催化活性。与现有技术已知的具有脂族脒基或胍基的许多催化剂相反,它在室温下基本上是无气味和非挥发的。它表现出高催化活性和良好的选择性。这是特别令人惊讶的,因为基于极性基团的强相互作用和/或提高的分子量,人们原本预期会具有与较小的、非极性的并因此更可移动的脒相比降低的活性。
在具有这些性质的情况下,式(I)的脒和/或其反应产物卓越地适合作为用于基于含硅烷基的聚合物的组合物的交联的催化剂,其中在作为单独的催化剂或与其它催化剂组合的情况下,其都能够快速固化以得到机械上高品质和耐用的材料,而不损害未固化组合物的可储存性。在固化之前和之后,与根据现有技术的许多类似的脒或胍催化剂(其中催化剂相关的迁移效应起主要作用)不同,其具有优异的与组合物的相容性,并且它们不具有分离或迁移的任何倾向。它能够实现不具有油腻或发粘的表面的低散发和低气味的产物,它们也不会造成基材污染。最终,式(I)的脒及其反应产物可以在令人惊讶的简单和快速的方法中由可商购获得的廉价原料制备,而无需助剂。
本发明的其他方面是其他独立权利要求的主题。本发明的特别优选的实施方案是从属权利要求的主题。
本发明的实施方式
本发明的主题是如下物质的用途
-至少一种式(I)的脒
Y-A-Z (I)
其中
A是具有2至30个碳的二价烃基,其任选包含不饱和部分和任选的醚氧或者仲胺氮或叔胺氮,
Y是羟基、巯基或氨基,和
Z是通过氮原子键合的脒基,
其中Y和Z通过至少两个碳原子彼此分开,
和/或
-至少一种式(I)的脒与至少一种官能化合物的至少一种反应产物,
作为用于基于含硅烷基的聚合物的组合物交联的催化剂,
其中A不是聚氧化亚烷基并且
其中式(I)的脒不包含直接键合到芳环或作为杂芳环体系的一部分的氮原子。
在本文件中,术语“硅烷基”是指与有机基团或聚有机硅氧烷基团键合并且在硅原子上具有一个至三个,特别是两个或三个可水解取代基的甲硅烷基。特别有用的可水解取代基是烷氧基。这些硅烷基也被称为“烷氧基硅烷基”。硅烷基也可以是部分或完全水解的形式。
“羟基硅烷”、“异氰酸基硅烷”、“氨基硅烷”和“巯基硅烷”分别指除了硅烷基之外在有机基团上还具有一个或多个羟基、异氰酸基、氨基或巯基的有机烷氧基硅烷。
“官能化合物”是指可以通过反应性基团与式(I)的脒反应得到反应产物的化合物。
“伯氨基”或“伯胺氮”分别指与有机基团键合的NH2基团或其氮原子,以及“仲氨基”和“仲胺氮”分别指与两个有机基团(其也可以一起是环的公共部分)键合的NH基团或其氮原子,以及“叔氨基”和“叔胺氮”分别表示与三个有机基团(其中两个或三个也可以一起是一个或多个环的一部分)键合的N基团和其氮原子。
“聚氧化亚烷基”是指含有醚基并且依次包含多于两个(OR)类型的重复单元的直链烃基,其中R是亚烷基,例如来自环氧乙烷或1,2-环氧丙烷在具有两个活性氢原子的起始物分子上的加聚。
以“聚/多”为首的物质名称,如多元醇或多异氰酸酯,表示形式上每分子包含两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。
术语“有机聚合物”包括化学上均一但是在聚合度、摩尔质量和链长方面不同的大分子的集合以及所述大分子集合的反应产物,所述集合通过聚合反应(聚加成、加聚、缩聚)制得并且在聚合物主链中具有多数的碳原子。具有聚有机硅氧烷主链的聚合物(一般被称为“硅酮”)不是本文献意义上的有机聚合物。
术语“含硅烷基团的聚醚”还包括含硅烷基团的有机聚合物,所述有机聚合物除了聚醚单元之外还可以包含氨基甲酸酯基、脲基或硫代氨基甲酸酯基。所述含硅烷基团的聚醚也可以被称为“含硅烷基团的聚氨酯”。
“分子量”在本文献中被理解为分子或分子的一部分(也被称为“基团”)的摩尔质量(以克/摩尔计)。“平均分子量”表示低聚或聚合形式的分子或基团的混合物的数均Mn,其通常通过凝胶渗透色谱法(GPC)相对于聚苯乙烯标样确定。
“储存稳定的”或“可储存的”表示物质或组合物可以在室温下在合适的容器中保存较长时间,通常至少3个月至6个月和更久,而其应用性能或使用性能(特别是粘度和交联速度)不会由于储存以与其使用相关的程度变化。
本文献的式中的虚线各自表示取代基和其所属分子基团之间的键。“室温”表示约23℃的温度。
式(I)的脒也可以是互变异构体形式。式(I)的脒的所有可能的互变异构体形式在本发明的上下文中被认为是等同的。
此外,式(I)的脒可以是质子化形式。
式(I)的脒同样也可以是络合的形式,特别是与锌、铁或钼的阳离子络合的形式。
优选地,Z是其中
R0是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基,
R1是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基或者与R2一起是R4,
R2是氢基或者是具有1至18个碳原子并且任选包含醚氧或叔胺氮的烷基、环烷基或芳烷基,或者与R1一起是R4,
R3是氢基或者是具有1至12个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基,和
R4是1,2-亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、1,3-亚丁基或1,3-亚戊基,
其中
R0和R2也可以一起是具有3至6个碳原子并且任选包含醚氧或叔胺氮的亚烷基,和
R2和R3也可以一起是具有3至6个碳原子的亚烷基。
R0优选是氢基或者是具有1至4个碳原子的烷基,和特别是氢基。
R1优选是氢基或者是具有1至4个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基或者与R2一起是R4。
R2优选是烷基、环烷基或芳烷基,其具有1至12个、特别是1至8个碳原子并且任选包含醚氧或叔胺氮,R2或者与R1一起是R4。
R3优选是氢基或者是具有1至8个、特别是1至4个碳原子的烷基、环烷基或芳烷基。
R3尤其优选是氢基或甲基,最优选是甲基。
更优选地,Z是
这样的式(I)的脒可以特别简单的方式和以高纯度制备。
优选地,R4是1,3-亚丙基。这样的脒具有特别高的催化活性。
最优选地,R3是甲基和R4是1,3-亚丙基。
优选地,A具有2至20个,特别是2至12个碳原子。
Y和Z通过至少两个碳原子彼此分开。其中Y和Z仅通过一个碳原子彼此分开的脒是非常不稳定的并且因此不适用于本发明。因此,具有两个碳原子的A基团是1,2-亚乙基而不可以是1,1-亚乙基。
更优选A选自1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、1,2-亚丙基、1,3-亚戊基、1,1-二甲基-1,2-亚乙基、1,5-亚戊基、2-甲基-1,5-亚戊基、1,6-亚己基、2,2(4),4-三甲基-1,6-六亚甲基、1,8-亚辛基、1,10-亚癸基、1,12-亚十二烷基、(1,5,5-三甲基环己-1-基)甲烷-1,3、1,3-亚环己基双(亚甲基)、1,4-亚环己基双(亚甲基)、1,3-亚苯基双(亚甲基)、2-和/或4-甲基-1,3-亚环己基、N-甲基-4-氮杂-1,7-亚庚基、N-乙基-4-氮杂-1,7-亚庚基、3-氮杂-1,5-亚戊基、4-氮杂-1,7-亚庚基、3-氮杂-1,6-亚己基、7-氮杂-1,13-亚十三烷基、3-氧杂-1,5-亚戊基、3,6-二氧杂-1,8-亚辛基和4,7-二氧杂-1,10-亚癸基。
这样的式(I)的脒可以特别简单的方式获得并且具有特别高的催化活性。
在一个优选的实施方案中,Y是NR8R9,其中R8和R9独立地是具有1至8个碳原子的烷基,或者一起是具有4至10个碳原子的亚烷基。
这些式(I)的脒的优点是它们具有特别高的催化活性并且可以以特别简单的方式制备。
在另一个优选的实施方案中,Y是HX,其中X是O或S或NR7,其中R7是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基。
这样的式(I)的脒是式(I a)的脒
HX-A-Z (I a)
在式(I a)中,A、X和Z具有已经说明的定义。
式(I a)的脒的优点是其可以以特别简单的方式与官能化合物反应以得到反应产物。
X优选是NR7。这样的脒具有特别高的催化活性并且可以以非常特别简单的方式与官能化合物反应以得到反应产物。
R7优选是氢基。
R7另外优选是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基。
更优选地,Y因此是NR8R9或NHR7。这样的式(I)的脒具有特别高的催化活性。
合适的式(I)的脒特别通过以下物质的反应获得
-至少一种式(IIa)或(IIb)的胺
Y-A-NHR1 (IIa)
Y-A-NH-R4-NH2 (IIb)
-任选至少一种式R2-NH-R0的胺,
和
-至少一种引入脒基的试剂。
在这些式中,Y、A、R0、R1、R2和R4具有已经说明的定义。
来自该反应的反应产物可以不用进一步后处理而用作基于含硅烷基的聚合物的组合物的交联的催化剂。
合适的式(IIa)或(IIb)的胺特别是
-脂族或环脂族羟基胺,特别是2-氨基乙醇、2-甲基氨基乙醇(2-氨基-1-丙醇)、1-氨基-2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇、4-氨基-2-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇、7-氨基-1-庚醇、8-氨基-1-辛醇、10-氨基-1-癸醇、12-氨基-1-十二烷醇、4-(2-氨基乙基)-2-羟乙基苯、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己醇,二元醇的含有伯氨基的衍生物,所述二元醇例如是二乙二醇、二丙二醇、二丁二醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-(2-氨基乙氧基)乙氧基)乙醇,来自二醇的单氰基乙基化和随后加氢的产物,特别是3-(2-羟基乙氧基)丙基胺、3-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)丙基胺、或3-(6-羟基己氧基)-丙基胺,以及具有一个伯氨基和仲氨基的羟基胺,例如特别是N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙醇,N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙醇或N-(2-氨基丙基)-2-氨基乙醇;
-脂族巯基胺,特别是2-氨基乙硫醇(半胱胺)、3-氨基丙硫醇、4-氨基-1-丁硫醇、6-氨基-1-己硫醇、8-氨基-1-辛硫醇、10-氨基-1-癸硫醇或12-氨基-1-十二烷硫醇;
-脂族、脂环族或芳脂族的伯二胺,特别是乙二胺、1,2-和1,3-丙烷二胺、2-甲基-1,2-丙烷二胺、2,2-二甲基-1,3-丙烷二胺、1,3-和-1,4-丁烷二胺、1,3-戊烷二胺(DAMP)、1,5-戊烷二胺、1,5-二氨基-2-甲基戊烷(MPMD)、2-丁基-2-乙基-1,5-戊烷二胺(C11-新二胺)、1,6-己烷二胺、2,5-二甲基-1,6-己烷二胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺(TMD)、1,7-庚烷二胺、1,8-辛烷二胺、1,9-壬烷二胺、1,10-癸烷二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、1,2-、1,3-或1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-乙基环己基)甲烷、双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-乙基-5-甲基环己基)甲烷、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异佛尔酮二胺或IPD)、2-和/或4-甲基-1,3-二氨基环己烷、1,3-或1,4-双(氨基甲基)环己烷、2,5(2,6)-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷(NBDA)、3(4),8(9)-双(氨基甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷、1,4-二氨基-2,2,6-三甲基环己烷(TMCDA)、1,8-薄荷烷二胺、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、1,3-双(氨基甲基)苯、1,4-二(氨基甲基)苯、4-氨基甲基-1,8-辛二胺,或衍生自天然脂肪酸的脂肪胺的二氰基乙基化和随后还原的产物,例如N,N-双(3-氨基丙基)十二烷基胺或N,N-双(3-氨基丙基)牛油烷基胺,可作为Y12D或YT(从Akzo Nobel)获得;
-含有醚基的脂族或脂环族的伯二胺,特别是双(2-氨基乙基)醚、3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸烷-1,10-二胺、4,7-二氧杂癸烷-2,9-二胺、4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺、5,8-二氧杂十二烷-3,10-二胺或4,7,10-三氧杂十二烷-1,13-二胺;
-具有一个伯氨基和一个仲氨基的二胺,特别是N-甲基-1,2-乙烷二胺、N-乙基-1,2-乙烷二胺、N-丁基-1,2-乙烷二胺、N-己基-1,2-乙烷二胺、N-(2-乙基己基)-1,2-乙烷二胺、N-环己基-1,2-乙烷二胺、4-氨基甲基哌啶、3-(4-氨基丁基)哌啶、N-甲基-1,3-丙烷二胺、N-乙基-1,3-丙烷二胺、N-丁基-1,3-丙烷二胺、N-己基-1,3-丙烷二胺、N-(2-乙基己基)-1,3-丙烷二胺、N-十二烷基-1,3-丙烷二胺、N-环己基-1,3-丙烷二胺、3-甲基氨基-1-戊胺、3-乙基氨基-1-戊胺、3-丁基氨基-1-戊胺、3-己基氨基-1-戊胺、3-(2-乙基己基)氨基-1-戊胺、3-十二烷基氨基-1-戊胺、3-环己基氨基-1-戊胺或3-氨基丙基化的脂肪胺,例如特别是N-椰油烷基-1,3-丙烷二胺、N-油烯基-1,3-丙烷二胺、N-大豆烷基-1,3-丙烷二胺、N-牛油烷基丙烷-1,3-二胺或N-(C16-22-烷基)-1,3-丙烷二胺,如可以例如商品名(从Akzo Nobel)获得的那些;
-多亚烷基胺和其它具有伯氨基和仲氨基和/或叔氨基的多胺,特别是二亚乙基三胺(DETA)、二亚丙基三胺(DPTA)、N-(2-氨基乙基)-1,3-丙烷二胺(N3-胺)、N3-(3-氨基戊基)-1,3-戊烷二胺、N5-(3-氨基丙基)-2-甲基-1,5-戊烷二胺、N5-(3-氨基-1-乙基丙基)-2-甲基-1,5-戊烷二胺、N-(2-氨基乙基)哌嗪、N-(2-氨基丙基)哌嗪、3-(二甲基氨基)乙胺、3-(二甲基氨基)丙胺、3-(二乙基氨基)乙胺、3-(二乙基氨基)丙胺、N1,N1-二乙基-1,4-戊烷二胺、N1-((3-二甲基氨基)丙基)-1,3-二氨基丙烷,或N-烷基-N'-(2-氨基乙基)-1,2-乙烷二胺或N-烷基-N'-(3-氨基丙基)-1,2-乙烷二胺或N-烷基-N'-(2-氨基乙基)-1,3-丙烷二胺或N-烷基-N'-(3-氨基丙基)-1,3-丙烷二胺,其具有烷基,例如特别是甲基、乙基、丁基、己基、2-乙基己基、十二烷基、环己基或苄基。
优选地,式(IIa)或(IIb)的胺选自1,5-二氨基-2-甲基戊烷(MPMD)、1,6-己烷二胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺(TMD)、1,8-辛烷二胺、1,10-癸烷二胺、1,12-十二烷二胺、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异佛尔酮二胺或IPD)、1,3-双(氨基甲基)环己烷、1,4-双(氨基甲基)环己烷、1,3-双(氨基甲基)苯、二亚乙基三胺、二亚丙基三胺、N-(2-氨基乙基)-1,3-丙烷二胺(N3胺)、3-(二甲基氨基)乙胺、3-(二甲基氨基)丙胺、3-(二乙基氨基)乙胺、3-(二乙基氨基)-丙胺、N1-((3-二甲基氨基)丙基)-1,3-二氨基丙烷、双(2-氨基乙基)醚、3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸烷-1,10-二胺、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己醇、2-(2-氨基乙氧基)-乙醇、N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙醇,N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙醇和N-烷基-N'-(2-氨基乙基)-1,2-乙烷二胺、N-烷基-N'-(3-氨基丙基)-1,2-乙烷二胺、N-烷基-N'-(2-氨基乙基)-1,3-丙烷二胺和N-烷基-N'-(3-氨基丙基)-1,3-丙烷二胺,其具有选自甲基、乙基、丁基、己基和苄基的烷基。
合适的式R2-NH-R0的胺是脂族、脂环族或芳基脂族的单胺,特别是式R2-NH2的胺。优选甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、正己胺、环己胺、苄胺、2-乙基己胺、正辛胺、正癸胺、月桂胺或2-甲氧基乙胺。
用于引入脒基的试剂优选选自原酸酯、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、腈、亚氨酸酯、亚氨基酰氯、酰胺和内酰胺。
在这些中,优选原酸酯、1,3-酮酯或腈。
优选的原酸酯是式R3-C(ORa)3的原酸酯,其中Ra是具有1至4个碳原子的烷基,和R3具有已经说明的定义,特别是原甲酸酯、原乙酸酯、原丙酸酯、原丁酸酯或原戊酸酯,更优选原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯、原乙酸三甲酯或原乙酸三乙酯。
优选的1,3-酮酯是式R3-C(O)CH2C(O)ORa的1,3-酮酯,其中Ra和R3具有已经说明的定义,特别是乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸异丙酯或乙酰乙酸叔丁酯,更优选乙酰乙酸乙酯。
优选的腈是式R3-CN的腈,其中R3具有已经说明的定义,特别是乙腈、丙腈、丁腈、异丁腈、戊腈或己腈,更优选为乙腈。
用于引入脒基的试剂更优选选自原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯、原乙酸三甲酯、原乙酸三乙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸叔丁酯和乙腈。
使用这些试剂,以特别简单的方式获得具有特别高催化活性的式(I)的脒。
反应优选在提高的温度下,任选在提高的压力下和任选在催化剂的存在下进行,其中优选在反应期间或反应之后,特别是通过蒸馏任选在减压下除去从试剂中释放的消除产物,例如醇、酯或胺。
优选地,选择式(IIa)或(IIb)的胺,任选存在的式R2-NH-R0的胺和所述试剂之间的比例,使得试剂在反应中完全转化。
如果使用式R3-C(ORa)3的原酸酯,则反应优选在40至160℃、特别是60至140℃的温度下进行,其中优选用蒸馏除去所释放的醇RaOH。任选地,在此使用催化剂,特别是酸。
如果使用式R3-C(O)CH2C(O)ORa的1,3-酮酯,则反应优选在20至100℃、特别是40至80℃的温度下进行,其中优选用蒸馏除去所释放的酯CH3C(O)ORa。在此优选使用催化剂,特别是酸,优选磺酸。
如果使用式R3-CN的腈,则反应优选在60至180℃、特别是80至160℃的温度下,任选在提高的压力下进行,其中优选用蒸馏除去释放的氨。在此优选使用催化剂,特别是路易斯酸,优选三氟化硼醚合物、高氯酸锂、氯化锌、三氟甲磺酸锌(III)或三氟甲磺酸镧(III)。
特别优选使用式(IIb)的胺,其特别选自二亚乙基三胺、二亚丙基三胺、N-(2-氨基乙基)-1,3-丙烷二胺(N3-胺)、N1-((3-二甲基氨基)-丙基)-1,3-二氨基丙烷、N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙醇、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙醇和N-烷基-N'-(2-氨基乙基)-1,2-乙烷二胺、N-烷基-N'-(3-氨基丙基)-1,2-乙烷二胺、N-烷基-N'-(2-氨基乙基)-1,3-丙烷二胺和N-烷基-N'-(3-氨基丙基)-1,3-丙烷二胺,其具有选自甲基、乙基、丁基、己基和苄基的烷基。
使用这些胺,可以以简单的方式制备具有式的Z的式(I)的脒,而不需要另外使用式R2-NH-R0的胺。
优选的式(I)的脒选自1-(2-羟乙基)-2-甲基咪唑啉、1-(2-氨基乙基)-2-甲基咪唑啉、1-(3-氨基丙基)-2-甲基咪唑啉、1-(2-羟乙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶、1-(2-氨基乙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶、1-(3-氨基丙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶和1-(3-二甲基-氨基丙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶。
在这些中,优选具有特别高的催化活性的氨基脒。
在这些中,还优选具有特别高的催化活性的四氢嘧啶。
在这些中,特别优选的是1-(3-二甲基氨基丙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶。该式(I)的脒可以在简单的方法中和以高纯度从容易获得的原料制备,并具有非常特别高的催化活性。
在一个优选的实施方案中,式(I)的脒至少部分为与官能化合物的反应产物的形式存在。官能化合物优选具有对羟基、巯基或氨基具有反应性的反应性基团。因此,官能化合物优选通过Y基团与式(I)的脒反应。优选地,Y在此为HX。
优选地,官能化合物具有至少一个选自以下的反应性基团:环氧化物、氮丙啶、碳酸酯、羧酸酐、羧酸、羧酸酯、内酯、碳酰氯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、氰酸酯、硫氰酸酯、异氰酸酯、异硫氰酸酯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、马来酸酯、马来酰胺、马来酰亚胺、富马酸酯、富马酰胺、衣康酸酯、衣康酰胺、巴豆酸酯和巴豆酰胺。
在这些中,优选环氧化物、碳酸酯、羧酸酐、羧酸酯、内酯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、氰酸酯、异氰酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸酯、马来酰亚胺、富马酸酯或衣康酸酯。
特别优选环氧化物、碳酸酯、羧酸酯、内酯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、异氰酸酯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
具有优选的反应性基团的化合物可以以特别简单的方式获得并且能够在在特别简单的方法中实现具有高催化活性的稳定的反应产物。
优选的环氧化物基团是缩水甘油基,特别是缩水甘油基氧基。这种官能化合物可以以特别简单的方式与式(I)的脒反应。
优选的氮丙啶基是N-氮丙啶基。这样的官能化合物容易获得并且可以与式(I)的脒特别良好地反应。
官能化合物优选具有一个至六个所提及的反应性基团,更优选具有一个或两个或三个所提及的反应性基团。
如果官能化合物具有多于一个反应性基团,则这些基团优选是相同的,例如在二环氧化物或三丙烯酸酯中。但也可能的是,官能化合物具有不同的反应性基团。
合适的官能化合物特别是可商购获得的物质。
具有至少一个环氧基的合适的官能化合物特别是
-脂族单环氧化物,优选环氧丙烷、环氧丁烷、环氧己烷、缩水甘油、烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚,以及脂肪醇的缩水甘油醚等,例如特别是C8-至C10-烷基缩水甘油醚或C12-至C14-烷基缩水甘油醚,以及环氧基硅烷,例如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二甲氧基甲基硅烷、或3-缩水甘油氧基丙基二乙氧基甲基硅烷;
-芳族单环氧化物,优选氧化苯乙烯,或苯酚、甲酚、叔丁基苯酚或腰果酚的缩水甘油醚;
-含有醚基的脂族或环脂族多环氧化物,优选二醇的缩水甘油醚,所述二醇例如为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、聚丙二醇、二羟甲基环己烷、新戊二醇、蓖麻油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、甘油、烷氧基化甘油或烷氧基化三羟甲基丙烷,以及核氢化的双酚A、F或A/F液体树脂;或
-芳族多环氧化物,优选双酚A、双酚F或双酚A/F的二缩水甘油醚,或线性酚醛清漆-缩水甘油醚,特别是如可例如从Dow、Huntsman或Hexion商购获得的被称为液体树脂的形式的那些。
具有至少一个氮丙啶基团的合适的官能化合物是N-烷基氮丙啶,特别是氮丙啶或2-甲基氮丙啶的迈克尔加合物,优选3-(氮丙啶-1-基)丙酸甲酯、3-(2-甲基氮丙啶-1-基)-丙酸甲酯、3-(氮丙啶-1-基)丙酸丁酯、3-(2-甲基氮丙啶-1-基)-丙酸丁酯、3-(氮丙啶-1-基)丙酸2-羟乙酯、3-(2-甲基氮丙啶-1-基)丙酸2-羟乙酯、1,1,1-三羟甲基丙烷三(3-(氮丙啶-1-基)-丙酸酯)、1,1,1-三羟甲基丙烷三(3-(2-甲基氮丙啶-1-基)丙酸酯)、季戊四醇三(3-(氮丙啶-1-基)丙酸酯)、季戊四醇三(3-(2-甲基氮丙啶-1-基)丙酸酯)、季戊四醇四(3-(氮丙啶-1-基)丙酸酯)或季戊四醇四(3-(2-甲基氮丙啶-1-基)丙酸酯)。
具有至少一个碳酸酯基团的合适的官能化合物是碳酸二烷基酯,优选碳酸二甲基酯,和特别是环状碳酸酯,优选碳酸亚乙基酯、碳酸1,2-亚丙基酯、4-乙基-1,3-二氧杂环戊-2-酮、1,3-二氧杂环己-2-酮或5,5-二乙基-1,3-二氧杂环己-2-酮,或通过将CO2插入到上述具有至少一个环氧基的官能化合物的环氧基(一个或多个)中可获得的环状碳酸酯。特别优选碳酸1,2-亚丙基酯。
具有至少一个羧酸酐基团的合适的官能化合物是单羧酸的酸酐,优选乙酸酐,和特别是二羧酸或多羧酸的环状酸酐,优选琥珀酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、甲基邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸二酐或4,4'-[(亚异丙基)双(对亚苯基氧基)]二邻苯二甲酸二酐。
具有至少一个羧酸酯基的合适的官能化合物特别是
-脂族,脂环族和芳基脂族的单羧酸的烷基酯,优选以下的烷基酯:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、2-乙基己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、棕榈油酸、油酸、芥酸、环己烷羧酸或苯乙酸,以及在植物或动物来源的天然脂肪和油的水解中获得的饱和和/或单-和/或多不饱和脂肪酸的混合物;
-芳族单羧酸的烷基酯,优选以下的烷基酯:苯甲酸、甲苯甲酸、水杨酸、茴香酸或萘甲酸;
-脂族和脂环族二羧酸的二烷基酯(所谓的二元酯),优选以下的二烷基酯:草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷-1,12-二酸、六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、甲基六氢邻苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、二聚脂肪酸、3,6,9-三氧杂十一烷二酸或聚乙二醇的类似的衍生物;
-芳族二羧酸的二烷基酯,优选邻苯二甲酸,间苯二甲酸或对苯二甲酸的二烷基酯;
-三官能或更多官能羧酸的酯,优柠檬酸或偏苯三酸的酯。
在此特别优选甲基或乙基酯。
具有至少一个内酯基团的合适的官能化合物是β-、γ-、δ-或ε-内酯,优选β-丁内酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、γ-庚内酯、γ-辛内酯、γ-壬内酯、γ-癸内酯、γ-十一内酯、γ-十二内酯、δ-戊内酯、δ-己内酯、δ-庚内酯、δ-辛内酯、δ-壬内酯、δ-癸内酯、δ-十一内酯、δ-十二内酯、ε-己内酯、ε-庚内酯、ε-辛内酯、ε-壬内酯、ε-癸内酯、ε-十一内酯或ε-十二内酯。特别合适的是γ-、δ-或ε-内酯,优选γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、γ-辛内酯、γ-壬内酯、γ-癸内酯、γ-十一内酯、γ-十二内酯、δ-戊内酯、δ-己内酯、δ-壬内酯、δ-癸内酯、δ-十一内酯、δ-十二内酯、ε-己内酯、ε-癸内酯、ε-十一内酯或ε-十二内酯。特别优选γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、δ-己内酯或ε-己内酯。
具有至少一个酮基的合适的官能化合物特别是
-脂族、脂环族或芳族的酮,优选丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮、二丙基酮、二异丙基酮、二丁基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、苯乙酮、苯丙酮或二苯甲酮;
-二酮,优选丁烷-2,3-二酮、戊烷-2,3-二酮、己烷-2,3-二酮、己烷-3,4-二酮、己烷-2,5-二酮、3,4-二甲基-2,5-己烷二酮、1,2-二苯甲酰乙烷、1,4-双(2-呋喃基)-1,4-丁烷二酮、2-(2-氧代丙基)-环戊酮、1,2-二乙酰基苯、1,3-二乙酰基苯、1,4-二乙酰基苯、1,2-二乙酰基环己烷、1,3-二乙酰基环己烷或1,4-二乙酰基环己烷;
-三酮,优选1,3,5-三乙酰基苯或1,3,5-三乙酰基环己烷。
具有至少一个醛基团的合适的官能化合物特别是
-脂族、脂环族或芳族的醛,优选甲醛、乙醛、丙醛、2-甲基丙醛、2,2-二甲基丙醛、2,2-二甲基-3-苯基丙醛、丁醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛、戊醛、2-甲基戊醛、3-甲基戊醛、4-甲基戊醛、2,3-二甲基戊醛、己醛、2-乙基己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、十一烷醛、2-甲基十一烷醛、十二烷醛、甲氧基乙醛、环丙烷甲醛、环戊烷甲醛、环己烷甲醛、二苯基乙醛、苯甲醛、异构的甲苯甲醛、4-乙基-或4-丙基-或4-异丙基-或4-丁基-苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛、2,4,5-三甲基苯甲醛、4-乙酰氧基苯甲醛、4-茴香醛、4-乙氧基苯甲醛、异构的二-或三-烷氧基苯甲醛、2-、3-或4-硝基苯甲醛、2-、3-或4-甲酰基吡啶、糠醛、2-噻吩甲醛、1-或2-萘甲醛、3-或4-苯氧基苯甲醛、喹啉-2-甲醛或其3、4、5、6、7或8位异构体、蒽-9-甲醛、肉桂醛或取代的肉桂醛;
-具有羟基的醛,优选2,2-二甲基-3-羟基丙醛、3-双(2-羟乙基)氨基-2,2-二甲基丙醛、3-双(2-羟丙基)氨基-2,2-二甲基丙醛、异构的水杨醛醛或香草醛;
-具有酯基的醛,优选2,2-二甲基-3-甲酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-乙酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-异丁酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-己酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-(2-乙基己酰氧基)丙醛、2,2-二甲基-3-辛酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-癸酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-肉豆蔻酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-棕榈酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-硬脂酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-油酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-苯甲酰氧基丙醛或乙醛酸甲酯或乙醛酸乙酯;
-具有醚基的醛,优选2,2-二甲基-3-苯氧基丙醛、3-环己氧基-2,2-二甲基丙醛、2,2-二甲基-3-(2-乙基己氧基)-丙醛、2,2-二甲基-3-月桂氧基丙醛或2,2-二甲基-3-硬脂氧基丙醛;
-具有叔氨基的醛,优选2,2-二甲基-3-(N,N-二甲基氨基)丙醛、2,2-二甲基-3-(N,N-二乙基氨基)丙醛、2,2-二丙基-3-(N,N-二丁基氨基)丙醛、2,2-二甲基-3-(N-吡咯烷基)-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-哌啶基)丙醛、2,2-二甲基-3-(N-吗啉代)丙醛、3-(N-(2,6-二甲基吗啉代))丙醛、3-双-(甲氧基乙基)氨基-2,2-二甲基丙醛或3-双(2-羟基丙基)氨基-2,2-二甲基丙醛;
-二醛、优选乙二醛、戊二醛、邻苯二甲醛、间苯二甲醛、对苯二甲醛、萘二甲醛、蒽二甲醛、2,5-呋喃二甲醛、2,5-噻吩二甲醛、环戊烷二甲醛、1,2-环己烷二甲醛、1,3-环己烷二甲醛、1,4-环己烷二甲醛、2(3),5(6)-二甲酰基双环[2.2.1]庚烷(降冰片烷二甲醛)、3(4),8(9)-二甲酰基三环[5.2.1.02,6]癸烷(三环癸烷二甲醛或TCD-二醛)、2,5-四氢呋喃-二甲醛、2,5-四氢噻吩二甲醛、1,3-双(4,4-二甲基-5-氧代-2-戊基)苯、1,4-双(4,4-二甲基-5-氧代-2-戊基)苯、3-(3-氧代丙基)环己烷甲醛、4-(3-氧代丙基)环己烷甲醛、3-(1-甲酰基乙基)环己烷甲醛、4-(1-甲酰基乙基)环己烷甲醛、N,N'-双(2,2-二甲基-3-氧代丙基)哌嗪、N,N'-双(2,2-二乙基-3-氧代丙基)哌嗪、N,N'-双(2-甲基-2-丙基-3-氧代丙基)哌嗪或N,N'-双(2-丁基-2-乙基-3-氧代丙基)哌嗪;
-三醛,优选苯-1,3,5-三甲醛或环己烷-1,3,5-三甲醛。
具有至少一个1,3-二酮基的官能化合物优选是戊烷-2,4-二酮、庚烷-3,5-二酮、6-甲基庚烷-3,5-二酮、2,2,6,6-四甲基庚烷-3,5-二酮、2,2,4,6,6-五甲基庚烷-3,5-二酮、1,3-二苯基丙烷-1,3-二酮、3-苯基戊烷-2,4-二酮、2-乙酰基环戊酮或2-乙酰基环己酮。
具有至少一个1,3-酮酯基团的优选的官能化合物是乙酰乙酸甲酯,乙酰乙酸乙酯,乙酰乙酸丙酯,乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸丁酯、乙酰乙酸叔丁酯、乙基-3-氧代戊酸酯或乙基-3-氧代己酸酯,或来自多元醇的多次酯化的多官能乙酰乙酸酯,优选乙二醇双(乙酰乙酸酯)、丙二醇双(乙酰乙酸酯)、二乙二醇-双(乙酰乙酸酯)、二丙二醇双(乙酰乙酸酯)、丙烷-1,3-二醇双(乙酰乙酸酯)、丁烷-1,4-二醇双(乙酰乙酸酯)、戊烷-1,5-二醇双(乙酰乙酸酯)、3-甲基-戊烷-1,5-二醇双(乙酰乙酸酯)、己烷-1,6-二醇双(乙酰乙酸酯)、2,2(4),4-三甲基己烷-1,6-二醇双(乙酰乙酸酯)、聚(氧基亚烷基)双(乙酰乙酸酯)、环己烷-1,3-二甲醇双(乙酰乙酸酯)、环己烷-1,4-二醇双(乙酰乙酸酯)、甘油三(乙酰乙酸酯)或三羟甲基丙烷三(乙酰乙酸酯)。
具有至少一个1,3-酮酰胺基的官能化合物优选的是N,N-二乙基-3-氧代丁酰胺、N,N-二丁基-3-氧代丁酰胺、N,N-双(2-乙基己基)-3-氧代丁酰胺、N,N-二(2-甲氧基乙基)-3-氧代丁酰胺、N,N-二丁基-3-氧代庚酰胺、N,N-双(2-甲氧基乙基)-3-氧代庚酰胺、N,N-双(2-乙基己基)-2-氧代环戊烷甲酰胺、N,N-二丁基-3-氧代-3-苯基丙酰胺或N,N-双(2-甲氧基乙基)-3-氧代-3-苯基丙酰胺,或由聚醚胺与双烯酮或1,3-酮酯的多次酰胺化形成的多官能酮酰胺。
具有至少一个氰酸酯基团的合适的官能化合物尤其是苯酚或多酚的氰酸酯,优选氰酸苯酯、2,2-双(4-氰酸基苯基)丙烷(双酚A-二氰酸酯)、双(4-氰酸基-苯基)甲烷、双(4-氰酸基-3,5-二甲基苯基)甲烷、1,1-双(4-氰酸基苯基)乙烷、双(4-氰酸基苯基)二环戊二烯、间苯二氰酸酯、对苯二氰酸酯、4,4'-二氰酸基二苯基砜、1,3,5-三氰酰基苯、线性酚醛清漆-氰酸酯,酯改性的双酚的氰酸酯,特别是己内酯改性的双酚的氰酸酯,以及所提及的多氰酸酯与多元醇、特别是聚醚多元醇或聚酯多元醇的具有氰酸酯基团的聚合物。
具有至少一个异氰酸酯基团的合适的官能化合物特别是
-脂族或脂环族或芳族的单异氰酸酯、优选丁基异氰酸酯、己基异氰酸酯、月桂基异氰酸酯、硬脂基异氰酸酯、环己基异氰酸酯、烯丙基异氰酸酯或苯基异氰酸酯、以及3-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸基丙基二甲氧基甲基硅烷或3-异氰酸基丙基二乙氧基甲基硅烷;
-脂族或脂环族的二异氰酸酯或三异氰酸酯、优选1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2,4-和2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、1,10-十亚甲基二异氰酸酯、1,12-十二亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯或赖氨酸酯二异氰酸酯、环己烷-1,3-或-1,4-二异氰酸酯、1-甲基-2,4-和/或-2,6-二异氰酸基环己烷(H6TDI)、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(IPDI)、全氢-2,4'-和/或-4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、1,3-或1,4-双-(异氰酸基甲基)-环己烷、间-或对-亚二甲苯基二异氰酸酯(m-或p-XDI)、四甲基-1,3-或-1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯(m-或p-TMXDI)、双(1-异氰酸基-1-甲基乙基)萘,二聚体或三聚体脂肪酸异氰酸酯,例如特别是3,6-双(9-异氰酸基壬基)-4,5-二-(1-庚烯基)环己烯(二聚二异氰酸酯);更优选HDI或IPDI;
-芳族的二异氰酸酯或三异氰酸酯,优选2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI),4,4'-和/或2,4'-和/或2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),MDI和MDI同系物(聚合MDI或PMDI)的混合物,1,3-或1,4-苯二异氰酸酯,2,3,5,6-四甲基-1,4-二异氰酸基苯,萘-1,5-二异氰酸酯(NDI),3,3'-二甲基-4,4'-二异氰酸基联苯(TODI),二茴香胺二异氰酸酯(DADI),1,3,5-三(异氰酸基甲基)苯,三(4-异氰酸基苯基)甲烷或三(4-异氰酸基苯基)硫代磷酸酯;更优选MDI或TDI;
-提及的二异氰酸酯和三异氰酸酯的低聚物和衍生物,优选衍生自HDI、IPDI、MDI或TDI的。在这些中特别适合的是可商购获得的类型,优选HDI缩二脲、HDI异氰脲酸酯、HDI脲二酮、HDI亚氨基二嗪二酮、HDI脲基甲酸酯、IPDI异氰脲酸酯,TDI低聚物或基于TDI/HDI的混合的异氰脲酸酯,或室温液体形式的MDI(被称为“改性MDI”),其是MDI与MDI衍生物的混合物,例如特别是MDI碳化二亚胺或MDI脲酮亚胺或MDI氨基甲酸酯,MDI和MDI同系物(聚合MDI或PMDI)的混合物。实际上,这些低聚的多异氰酸酯通常是具有不同低聚程度和/或化学结构的物质的混合物。它们优选具有2.1至4.0的平均NCO官能度。
-含有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物,其来自多元醇特别是聚醚多元醇与多异氰酸酯的反应,如下所述。
优选地,具有至少一个异氰酸酯基团的官能化合物具有脂族异氰酸酯基团,特别是衍生自IPDI或HDI的。这些异氰酸酯基团具有适度的反应性,这有利于与式(I)的脒的反应。
含有异氰酸酯基团的合适的聚氨酯聚合物优选由多元醇与超化学计量的量的多异氰酸酯,特别是二异氰酸酯的反应获得。反应优选在50℃至100℃范围内的温度下在排除水分的条件下,任选在合适的催化剂存在下进行。优选选择过量的多异氰酸酯,以便在所有羟基转化之后在聚氨酯聚合物中留下0.5重量%至20重量%,优选0.5重量%至10重量%,更优选0.5重量%至5重量%的游离异氰酸酯基团的含量,基于整体聚合物计。
含有异氰酸酯基团的合适的聚氨酯聚合物优选具有500至20’000g/mol范围内的平均分子量。
合适的多异氰酸酯特别是二异氰酸酯,优选1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI),1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI),2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)或4,4'-,2,4'-和/或2,2'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)。
合适的多元醇特别是聚醚多元醇,优选聚氧亚烷基多元醇,其是环氧乙烷或1,2-环氧丙烷或1,2-或2,3-环氧丁烷或氧杂环丁烷或四氢呋喃或其混合物的聚合产物,其可能情况下借助于具有两个或更多个活性氢原子的起始分子聚合;聚酯多元醇,优选来自二醇或三醇与内酯或二羧酸或其酯或酸酐的缩聚反应的产物;聚碳酸酯多元醇,具有至少两个具有聚醚、聚酯或聚碳酸酯单元的不同嵌段的OH-封端的嵌段共聚物;聚丙烯酸酯多元醇或聚甲基丙烯酸酯多元醇;多羟基官能的脂肪或油,特别是天然的脂肪或油;或聚烃多元醇,例如多羟基官能的聚烯烃。
其它合适的多元醇是低分子量的二元或更多元醇,例如1,2-乙烷二醇、1,2-丙烷二醇、新戊二醇、二溴新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇或三丙二醇、异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、环己烷-1,3-或-1,4-二甲醇、氢化双酚A、二聚体脂肪酸醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、糖醇或糖,或所提及的二元或多元醇的低分子量烷氧基化产物。
还特别合适的是所提及的多元醇的混合物。
特别合适的是二醇或三醇或其混合物。
具有至少一个异硫氰酸酯基的合适的官能化合物特别是甲基异硫氰酸酯、乙基异硫氰酸酯、丙基异硫氰酸酯、异丙基异氰酸酯、正丁基异硫氰酸酯、2-异硫氰酸基丁烷、环己基异硫氰酸酯、正辛基异硫氰酸酯、烯丙基异硫氰酸酯、苯基异硫氰酸酯、邻-或间-或对-甲苯基异硫氰酸酯、1,2-或1,3-或1,4-苯二异硫氰酸酯或2,4-和/或2,6-甲苯二异硫氰酸酯。
具有至少一个丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的合适的官能化合物特别是
-丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,优选(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-苯氧基乙氧基)乙基酯、(甲基)丙烯酸2-(4-壬基-苯氧基)乙基酯,或3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基二甲氧基甲基硅烷或3-(甲基)丙烯酰氧基丙基二乙氧基甲基硅烷;
-脂族聚醚、聚酯、线性酚醛清漆、苯酚,脂族或脂环族的醇,二醇,聚酯二元醇,或上文提及的化合物的单或多烷氧基化衍生物的二或多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,优选乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;二或多价的丙烯酰基或甲基丙烯酰基官能的聚丁二烯、聚异戊二烯或其嵌段共聚物;由二-或多官能环氧化物(如已经提到的那些)与丙烯酸或甲基丙烯酸形成的加合物;二-或多官能聚氨酯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,特别是含有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物与丙烯酸2-羟基乙酯的反应产物;三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯或三(2-羟乙基)氰尿酸酯三(甲基)丙烯酸酯。
具有至少一个丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺基团的合适的官能化合物特别是
-丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺,优选N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基丙烯酰胺、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺或二丙酮丙烯酰胺;
-二或多官能的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺,优选N,N'-亚甲基双(丙烯酰胺)、N,N'-亚乙基双(丙烯酰胺)或N,N',N”-三((甲基)丙烯酰基)全氢三嗪。
具有至少一个丙烯腈或甲基丙烯腈基团的合适官能化合物特别是丙烯腈或甲基丙烯腈。优选是丙烯腈。
具有至少一个马来酸酯基团的合适的官能化合物特别是马来酸二烷基酯,优选马来酸二甲基酯、马来酸二乙基酯或马来酸二丁基酯。
具有至少一个富马酸酯基团的合适的官能化合物特别是富马酸二烷基酯,优选富马酸二甲基酯、富马酸二乙基酯或富马酸二丁基酯。
具有至少一个马来酰亚胺基团的官能化合物特别是马来酰亚胺和N-烷基马来酰亚胺,优选N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-己基马来酰亚胺或1,1-(1,6-亚己基)-双(1H-吡咯-2,5-二酮)。
具有至少一个衣康酸酯基团的合适的官能化合物特别是衣康酸二烷基酯,优选衣康酸二甲基酯、衣康酸二乙基酯、衣康酸二丁基酯或衣康酸二己基酯。
特别优选地,官能化合物选自2-乙基己基缩水甘油醚,C8-至C10-烷基缩水甘油醚,C12-至C14-烷基缩水甘油醚,甲苯基缩水甘油醚,叔丁基苯基缩水甘油醚,腰果酚缩水甘油醚,1,4-丁烷二醇二缩水甘油醚,1,6-己烷二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚,聚丙二醇二缩水甘油醚,双酚A-二缩水甘油醚,双酚F-二缩水甘油醚,3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油氧丙基三乙氧基硅烷,碳酸1,2-亚丙基酯,琥珀酸酐,马来酸酐,六氢邻苯二甲酸酐,邻苯二甲酸酐,己酸甲酯,己酸乙酯,2-乙基己酸甲酯,2-乙基己酸乙酯,月桂酸甲酯,月桂酸乙酯,苯甲酸甲酯,苯甲酸乙酯,己二酸二甲酯,己二酸二乙酯,邻苯二甲酸二甲酯,邻苯二甲酸二乙酯,间苯二甲酸二甲酯,间苯二甲酸二乙酯,对苯二甲酸二甲酯,对苯二甲酸二乙酯,γ-丁内酯,γ-戊内酯,δ-戊内酯,δ-己内酯,ε-己内酯,丙酮,甲基乙基酮,甲基异丙基酮,甲基异丁基酮,环戊酮,环己酮,苯乙酮,2,5-己二酮,2-甲基丙醛,2-乙基己醛,十二烷醛,苯甲醛,2,2-二甲基-3-乙酰氧基丙醛,2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛,2,2-二甲基-3-(N-吗啉代)丙醛,3-双(甲氧基乙基)氨基-2,2-二甲基丙醛,3-双(2-羟丙基)氨基-2,2-二甲基丙醛,对苯二甲醛,2,4-戊二酮,乙酰乙酸甲酯,乙酰乙酸乙酯,乙酰乙酸异丙酯,乙酰乙酸叔丁酯,乙二醇双(乙酰乙酸酯),丙二醇双(乙酰乙酸酯),二乙二醇双(乙酰乙酸酯),二丙二醇双(乙酰乙酸酯),丙烷-1,3-二醇双(乙酰乙酸酯),丁烷-1,4-二醇双(乙酰乙酸酯),戊烷-1,5-二醇双(乙酰乙酸酯),3-甲基戊烷-1,5-二醇双(乙酰乙酸酯),己烷-1,6-二醇双(乙酰乙酸酯),2,2(4),4-三甲基-1,6-己二醇双(乙酰乙酸酯),N,N-二甲基-3-氧代丁酰胺,N,N-二乙基-3-氧代丁酰胺,N,N-二丁基-3-氧代丁酰胺,N,N-双(2-乙基己基)-3-氧代丁酰胺,N,N-双(2-甲氧基乙基)-3-氧代丁酰胺,丁基异氰酸酯,己基异氰酸酯,月桂基异氰酸酯,硬脂基异氰酸酯,环己基异氰酸酯,苯基异氰酸酯,3-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷,3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷,来自多元醇与二异氰酸酯的反应的含有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物,甲基异硫氰酸酯,乙基异硫氰酸酯,异丙基异氰酸酯,丁基异硫氰酸酯,环己基异硫氰酸酯,苯基异硫氰酸酯,(甲基)丙烯酸丁酯,(甲基)丙烯酸2-乙基己酯,乙二醇二(甲基)丙烯酸酯,四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯,三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯,丙二醇二(甲基)丙烯酸酯,丁烷-1,4-二醇二(甲基)丙烯酸酯,己烷-1,6-二醇二(甲基)丙烯酸酯,新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯,丙烯腈,马来酸二乙基酯,富马酸二乙基酯,N-乙基马来酰亚胺和衣康酸二乙基酯。
至少一种式(Ia)的脒与至少一种所述官能化合物的反应产物优选通过相对于官能化合物的反应性基团的大致化学计量使用HX基团而获得,由此获得的反应产物基本上不含所提及的反应性基团。但是反应也可以以亚化学计量模式或超化学计量模式进行。特别是在使用含有多于一个所述反应性基团的官能化合物的情况下,反应性基团的亚化学计量的反应可以是有利的,因为反应产物由于所包含的反应性基团而具有另外的官能度,所述另外的官能度可以例如用于将其并入到聚合物基质中或将其锚定到基材或填料上。
1,3-二酮或1,3-酮酯或1,3-酮酰胺或(甲基)丙烯酸酯或马来酸酯或富马酸酯或衣康酸酯基团可与HX基团反应两次。如果反应以化学计量比的方式进行,使得相对于每个这种基团仅存在一个HX基团,则其优选缩合到酮基上或加成到双键上。相反,如果存在多于一个HX基团,则还可以进行酯交换或酰胺化。优选地,这样的基团仅反应一次。
反应特别是在通常用于在参与相应反应的反应性基团之间的反应的条件下,优选在0℃至160℃范围内的温度下进行。反应可以使用溶剂或优选以无溶剂的方式进行。任选地也可以并用助剂,例如催化剂、引发剂、干燥剂或稳定剂。
从所述方法获得的反应产物优选在不经后处理或纯化的情况下使用。如果由于转化时的缩合反应而产生消除产物,则优选除去这些消除产物,特别是通过蒸馏,任选地在减压下除去。
至少一种式(Ia)的脒与至少一种所述的官能化合物的反应产物特别具有式(III)
其中
p是1至6的整数和r是0至5的整数,其中(p+r)是1至6的整数,
L是
具有14至20’000g/mol的平均分子量的(p+r)价烃基,其任选具有杂原子,特别是醚、叔氨基、酯、酰胺、氨基甲酸酯、脲、脲二酮、异氰脲酸酯、缩二脲、脲基甲酸酯、脲酮亚胺、亚氨基二嗪二酮、二嗪三酮或烷氧基硅烷基团形式的氧或氮或硅,
或者是(p+r+1)价烃基,其与Q'一起形成任选取代的5元或6元环,
或者是共价键,
或者是氢基,
Q是选自以下的反应性基团:环氧化物、氮丙啶、碳酸酯、羧酸酐、羧酸、羧酸酯、内酯、碳酰氯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、氰酸酯、硫氰酸酯、异氰酸酯、异硫氰酸酯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、马来酸酯、马来酰胺、马来酰亚胺、富马酸酯、富马酰胺、衣康酸酯、衣康酰胺、巴豆酸酯和巴豆酰胺,和
Q'是由Q与HX的反应形成的连接单元。
Q优选是环氧化物、碳酸酯、羧酸酐、羧酸酯、内酯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、氰酸酯、异氰酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸酯、马来酰亚胺、富马酸酯或衣康酸酯。
Q特别优选是环氧化物、碳酸酯、羧酸酯、内酯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、异氰酸酯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
环氧化物基团优选为缩水甘油基,特别是缩水甘油基氧基。
氮丙啶基优选为N-氮丙啶基。
优选地,Q'选自
其中
D是O或S,
W是O或NR10和R10是氢基或者是具有1至8个碳原子的一价烃基,
E0是氢基或者是甲基,
E1是具有2至8个碳原子的羧基取代的亚烷基、亚烯基或亚苯基,
E2是具有2至5个碳原子的羟基亚烷基,或者是具有2或3个碳原子的O-键合的羟基亚烷基氧基,
E3是氢基或者是具有1至6个碳原子的一价烃基,其任选具有醚、酯、氨基或酰胺基形式的杂原子,或者与L一起是任选取代的1,4-亚丁基或1,5-亚戊基,
E4是氢或甲基或具有2至9个碳原子的烷氧基羰基甲基,
E5是具有1至8个碳原子的烷氧基羰基或者是甲基,
E6是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基,
E7是具有1至6个碳原子的一价烃基,
E8是氢基或者是具有1至6个碳原子的一价烃基,和
d是0或1。
优选地,D是O。
优选地,W是O。
优选地,E1是2-羧基-1,2-亚乙基、2-羧基-1,2-亚乙烯基、3-羧基-1,3-亚丙基、2-羧基-1,2-亚环己基或2-羧基-1,2-亚苯基。
优选地,E2是1-羟基-1,2-亚乙基、1-羟基-1,3-亚丙基、1-羟基-1,4-亚丁基、1-羟基-1,5-亚戊基、2-羟基-1,2-亚乙基氧基或3-羟基-1,3-亚丙基氧基。
优选地,E3是氢基或甲基。
优选地,E4是氢基或者是甲基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基或丁氧基羰基甲基,以及特别是氢基或甲基。
优选地,E5是甲氧基羰基、乙氧基羰基或丁氧基羰基或者是甲基。
优选地,E6是氢基或甲基、乙基或丁基。
优选地,E7是甲基。
优选地,E8是氢基。
优选地,p是1或2或3。
优选地,r是0。
优选地,(p+r)是1或2或3。
优选地,p是1或2或3和r是0。
在优选的式(III)的反应产物中,p是p1,r是0,X是X2,Q'是和L是L1。该反应产物因此具有式(IIIa)
其中
p1是1至4的整数,
L1是平均分子量在15至1’500g/mol的范围内的p1价烃基,其特别具有一个或多个醚基团和任选的烷氧基硅烷基团,
X2是S或NR7,
和A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,p1是1或2或3,更优选是1或2。
优选地,X2是NR7。
式(III a)的反应产物特别由至少一种式(Ia)的脒(其中X是X2)与至少一种所述的具有至少一个环氧基的官能化合物的反应获得。反应优选在20℃至140℃,特别是40℃至120℃范围内的温度下进行。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p2,r是0,X是X1,Q'是和L是L2。该反应产物因此具有式(III b)
其中
p2是1或2,
X1是O或NR7,
L2是具有1至18个碳原子的烷基,
和A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,p2是1。
优选地,L2具有45至185g/mol范围内的分子量。
优选地,L2是具有2至8个碳原子的羟烷基。
特别优选地,L2是2-羟乙基、2-羟丙基或3-羟丙基,特别是2-羟丙基。
式(III b)的反应产物特别通过至少一种式(I a)的脒(其中X为O或NR7)与至少一种碳酸二烷基酯反应获得。反应优选在20℃至140℃、特别是40℃至120℃范围内的温度下进行,并且优选在反应期间或之后,特别是通过减压蒸馏除去释放的醇或苯酚。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p3,r是0,X是X1,Q'是和L是L3。该反应产物因此具有式(IIIc)
其中
p3是1或2或3,
X1是O或NR7,
L3是共价键或者是氢基或者是平均分子量为14-500g/mol的p3价烃基,其任选具有不饱和部分和任选的醚基或酯基,
和A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,p3是1或2,特别是1。
式(III c)的反应产物特别是由至少一种式(I a)的脒(其中X是O或者是NR7)与至少一种所述的具有至少一个羧酸酯基的官能化合物的反应获得。反应优选在20℃至160℃、特别是40℃至140℃范围内的温度下进行。优选在反应期间或反应之后,除去反应中形成的以醇或苯酚形式的消除产物,特别是通过减压蒸馏除去。
另外优选的式(III)的反应产物中,p是1,r是0,X是X1,Q'是E2是CH(OH)-(CH2)b或者是CH(OH)-(CH2)cO和L是L4。该反应产物因此具有式(III d)或(III e)
其中
X1是O或NR7,
b是1至4的整数,
c是1或2,
L4是氢基或者是具有1至12个碳原子的直链烷基,
和A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,b是2或3或4。
优选地,c是1。
在式(III d)的情况下,L4优选是氢基或具有1至8个碳原子的直链烷基,以及特别是氢基或甲基。
在式(III e)的情况下,L4优选是氢基或甲基,特别是甲基。
式(III d)的反应产物特别是由至少一种式(I a)的脒(其中X为O或NR7)与至少一种所述的内酯的反应获得。
式(III e)的反应产物特别是由至少一种式(I a)的脒(其中X为O或NR7)与至少一种所述的环状碳酸酯的反应获得。
反应优选在20℃至140℃,特别是40℃至120℃范围内的温度下进行。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p5,r是0,X是NH,Q'是和L是L5。该反应产物因此具有式(IIIf)
其中
p5,是1或2或3,
L5是具有1至20个碳原子的一价烃基,其任选含有杂原子,特别是酯基、酰胺基、醚基或叔氨基形式的氧或氮,或者与E3一起是任选取代的1,4-亚丁基或1,5-亚戊基,
和A和Z具有所述的定义。
优选地,p5是1或2,特别是1。
优选地,E3是氢基或甲基。
如果E3是氢基,则L5优选是丙-2-基、庚-3-基、十一烷-1-基、苯基、1,1-二甲基-2-乙酰氧基乙-1-基、1,1-二甲基-2-月桂酰氧基乙-1-基、1,1-二甲基-2-(N-吗啉代)乙-1-基、2-双(甲氧基乙基)氨基-1,1-二甲基乙-1-基或2-双(2-羟丙基)氨基-1,1-二甲基乙-1-基。
如果E3是甲基,则L5优选是甲基、乙基、丙-2-基、2-甲基丙-1-基、苄基。
式(III f)的反应产物特别是由至少一种式(I a)的脒(其中X是NH)与至少一种所述具有至少一个酮或醛基团的官能化合物的反应获得。反应优选在0℃至120℃,特别是20℃至100℃范围内的温度下进行。优选在反应期间或之后除去反应中形成的水,特别是通过共沸蒸馏或减压蒸馏除去。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p6,r是0,X是X1,Q'是和L是L6。该反应产物因此具有式(III g)
其中
p6是1至3的整数,
X1是O或NR7,
L6是平均分子量为77至5’000g/mol的p6价的烃基,其任选具有杂原子,特别是醚基或酯基形式的氧,或者氟原子,
和D、A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,p6是2或3,特别是2。
式(III g)的反应产物特别是由至少一种式(I a)的脒(其中X是O或NR7)与至少一种所述具有至少一个氰酸酯或硫氰酸酯基的官能化合物的反应获得。反应优选在20℃至150℃范围内的温度下进行。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p7,r是0,X是X1,Q'是和L是L7。该反应产物因此具有式(III h)
其中
p7是1至4的整数,
X1是O或NR7,
L7是平均分子量为15至20’000g/mol的p7价的烃基,其任选含有杂原子,特别是醚基、酯基、酰胺基、氨基甲酸酯基、异氰脲酸酯基、氰尿酸酯基、异氰酸酯基或烷氧基硅烷基形式的杂原子,
和D、A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,p7是1或2或3。
式(III h)的反应产物特别由至少一种式(I a)的脒(其中X为O或NR7)与至少一种所述的具有至少一个异氰酸酯或异硫氰酸酯基团的官能化合物的反应获得。反应优选在0℃至120℃范围内的温度下进行。如果X为NR7,则温度优选在0℃至80℃范围内。如果X为O,则温度优选在40℃至120℃范围内。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p8,r是0,X是NR7,Q'是和L是L8。该反应产物因此具有式(III i)
其中
p8是1至3的整数,
L8是氢基或平均分子量为14至20’000g/mol的p8价烃基基团,其任选含有杂原子,特别是醚基、酯基、氨基甲酸酯基、异氰脲酸酯基、氰尿酸酯基或烷氧基硅烷基形式的杂原子,
和W、E4、A、R7和Z具有所述的定义。
优选地,p8是1或2,特别是1。
式(III i)的反应产物特别由至少一种式(I a)的脒(其中X为NR7)与至少一种所述的具有至少一个丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、富马酸酯、富马酰胺、衣康酸酯或衣康酰胺基团的官能化合物的反应获得。反应优选在0℃至140℃,特别是20℃至120℃范围内的温度下进行。
在另一优选的式(III)的反应产物中,p是p9,r是0,X是NH,Q'是和L是L9。该反应产物因此具有式(III j)
其中
p9是1或2或3,
L9是平均分子量为15至5’000g/mol的p9价烃基,其任选含有杂原子,特别是醚基、酯基形式的杂原子,
和d、W、E7、E8、A和Z具有所述的定义。
优选地,p9是1或2,特别是1。
式(III j)的反应产物特别由至少一种式(I a)的脒(其中X是NH)与至少一种所述的具有至少一个1,3-二酮或1,3-酮酯或1,3-酮酰胺基团的官能化合物的反应获得。反应优选在0℃至120℃、特别是20℃至100℃范围内的温度下进行。优选在反应期间或之后除去反应中形成的水,特别是通过共沸蒸馏或减压蒸馏除去。
式(III)的优选的反应产物可以在简单的方法中由容易获得的原料制备。
式(III)或式(III a)或(III b)或(III c)或(III d)或(III e)或(III f)或(IIIg)或(III h)或(III i)或(III j)的反应产物也可以互变异构体形式存在。这些反应产物的所有可能的互变异构体形式在本发明的上下文中被认为是等同的。
此外,这些反应产物可以质子化形式存在。这些反应产物同样可以是络合的形式,特别是与锌、铁或钼的阳离子络合的形式。
式(III)的反应产物也可以通过以下获得:在第一步中将式(II a)或(II b)的胺(其中Y为HX)与所述的官能化合物之一反应,其反应性基团中的至少之一与HX基团反应以得到胺中间体,以及在第二步中其与引入脒基的试剂反应。
该制备特别适用于其中X是NH和R1是氢基的胺,即适用于具有两个伯氨基的多胺。
在此优选进行第一步,使得胺的伯氨基以相对于官能化合物的反应性基团化学计量过量存在,以便形成具有伯氨基的胺中间体。
用于参与相应反应的试剂的反应条件在此优选与已经描述的相同。
将如上所述的式(I)的脒和/或其反应产物,特别是式(III)的反应产物,用作用于基于含硅烷基的聚合物的组合物交联的催化剂,其中其促进组合物的交联或固化。
含硅烷基的聚合物特别选自具有末端硅烷基的聚有机硅氧烷和含有硅烷基的有机聚合物,如下文更具体描述的那些。
具有末端硅烷基的聚有机硅氧烷的优点在于,在固化状态下其是特别耐水和耐光的,并且能够实现特别柔弹性的性质。
含有硅烷基的有机聚合物具有以下优点:在多种基底上具有特别好的粘附性质并且特别便宜。
因此,本发明的另一主题是包含如上所述的至少一种式(I)的脒和/或至少一种反应产物和至少一种含硅烷基的聚合物的组合物。在此,反应产物特别是式(III)的反应产物。
这样的组合物通常具有良好的储存能力而没有分离倾向,并且由于式(I)的脒的低毒性和低挥发性允许低危险性分级,并且能够实现快速固化并同时形成机械高品质和耐用的材料的低散发和低气味的产物。在此特别有利的情况是,与具有根据现有技术的催化剂例如DBU或TMG的组合物相反,该材料几乎不显示与迁移有关的缺陷(例如渗出或基材污染)的倾向。包含现有技术已知的这样的催化剂的组合物具有迁移效应的倾向,这可以表现为固化之前的分离和固化之后的发粘和/或油腻的表面和/或基材污染。特别地,后一种效果是非常不希望的,因为发粘和油腻的表面会被快速污染和难以涂覆,并且基材污染物可导致持久的变色。
在一个优选的实施方案中,含硅烷基的聚合物是具有末端硅烷基的聚有机硅氧烷。
具有末端硅烷基的优选的聚有机硅氧烷具有式(IV)
其中
R、R'和R”各自独立地为具有1至12个碳原子的一价烃基;
G是羟基或具有1至13个碳原子的烷氧基、乙酰氧基、酮肟基(Ketoximato)、酰氨基或烯氧基(Enoxy);
a是0、1或2;和
m是50至约2’500范围内的整数。
R优选为甲基、乙烯基或苯基。
R'和R”优选各自独立地为具有1至5个、优选1至3个碳原子的烷基,特别是甲基。
G优选为羟基或具有1至6个碳原子的烷氧基或酮肟基,特别是羟基、甲氧基、乙氧基、甲基乙基酮肟基或甲基异丁基酮肟基。
特别优选地,G为羟基。
a优选是0或1,特别是0。
此外,优选选择m,使得式(IV)的聚有机硅氧烷在室温下具有在100至500’000mPa·s,特别是1000至100’000mPa·s范围内的粘度。
式(IV)的聚有机硅氧烷易于用水分和/或硅烷交联剂处理和交联,以得到具有弹性性质的固体硅酮聚合物。
合适的可商购获得的式(IV)的聚有机硅氧烷可以从例如Wacker,MomentivePerformance Material,GE Advanced Materials,Dow Corning,Bayer或Shin Etsu获得。
优选地,组合物除具有末端硅烷基的聚有机硅氧烷外还包含硅烷交联剂,特别是式(V)的硅烷,
(R”')q-Si-(G')4-q (V)
其中
R”'是具有1至12个碳原子的一价烃基,
G'是羟基或者是具有1至13个碳原子的烷氧基、乙酰氧基、酮肟基、酰氨基或烯氧基;和
q具有0、1或2的值,特别是0或1。
特别合适的式(V)的硅烷是甲基三甲氧基硅烷,乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、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、苯基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷和甲基三(异丁基酮肟基)硅烷。
在另一优选的实施方案中,含硅烷基的聚合物是含硅烷基的有机聚合物,特别是聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(甲基)丙烯酸酯或聚醚或这些聚合物的混合形式,其中每个具有一个或优选多于一个硅烷基团。硅烷基可以在链中的侧链位置或者在末端位置,并且通过碳原子键合到有机聚合物。
特别优选地,含硅烷基的有机聚合物是含硅烷基的聚烯烃或含硅烷基的聚酯或含硅烷基的聚(甲基)丙烯酸酯或含硅烷基的聚醚或这些聚合物的混合形式。
最优选地,含硅烷基的有机聚合物是含硅烷基的聚醚。
含硅烷基的有机聚合物具有优选烷氧基硅烷基作为硅烷基团,特别为式(VI)的烷氧基硅烷基,
其中
R14是具有1至5个碳原子的直链或支链单价烃基,特别是甲基或乙基或异丙基;
R15是具有1至8个碳原子的直链或支链的一价烃基,特别是甲基或乙基;和
x是0或1或2的值,优选是0或1,特别是0。
最优选地,R14是甲基或乙基。
对于特定应用,R14基团优选为乙基,因为在这种情况下,在组合物的固化过程中释放生态和毒理学上无害的乙醇。
特别优选三甲氧基硅烷基、二甲氧基甲基硅烷基或三乙氧基硅烷基。
在本文中,甲氧基硅烷基的优点是它们特别具有反应性,乙氧基硅烷基团的优点是它们在毒理学上是有利的并且是特别储存稳定的。
含硅烷基的有机聚合物每分子具有平均优选1.3至4,特别是1.5至3,更优选1.7至2.8个硅烷基。硅烷基优选为末端的。
通过GPC相对于聚苯乙烯标准物测定,含硅烷基的有机聚合物的平均分子量优选在1’000至30’000g/mol范围内,特别是2’000至20’000g/mol。含硅烷基的有机聚合物的硅烷当量优选为300至25’000g/当量,特别优选为500至15’000g/当量。
含硅烷基的有机聚合物在室温下可以是固体或液体。其优选在室温下为液体。
最优选地,含硅烷基的有机聚合物是在室温下为液体的含硅烷基的聚醚,其中硅烷基特别是二烷氧基硅烷基和/或三烷氧基硅烷基,更优选是三甲氧基硅烷基或三乙氧基硅烷基。
制备含硅烷基的聚醚的方法是本领域技术人员已知的。
在一个优选的方法中,含硅烷基的聚醚可以从含烯丙基的聚醚与氢硅烷的反应获得,任选地使用例如二异氰酸酯进行扩链。
在另一优选的方法中,含硅烷基的聚醚可以从环氧烷和环氧硅烷的共聚获得,任选地使用例如二异氰酸酯进行扩链。
在另一优选的方法中,含硅烷基的聚醚可以由聚醚多元醇与异氰酸基硅烷的反应获得,任选地使用二异氰酸酯进行扩链。
在另一优选的方法中,含硅烷基的聚醚可以从含异氰酸酯基的聚醚的反应,特别是来自聚醚多元醇与超化学计量的多异氰酸酯的反应的NCO封端的氨基甲酸酯聚醚与氨基硅烷、羟基硅烷或巯基硅烷的反应获得。来自该方法的含硅烷基的聚醚是特别优选的。该方法使得能够使用许多廉价的具有良好的商购可获得性的起始材料,通过它们可以获得不同的聚合物性质,例如高延展性、高强度、低弹性模量、低玻璃化转变点或高耐候性。
特别优选地,含硅烷基的聚醚可从NCO封端的氨基甲酸酯聚醚与氨基硅烷或羟基硅烷的反应获得。合适的NCO封端的氨基甲酸酯聚醚可以从聚醚多元醇,特别是聚氧亚烷基二醇或聚氧亚烷基三醇,优选聚氧亚丙基二醇或聚氧亚丙基三醇与超化学计量的多异氰酸酯,特别是二异氰酸酯的反应获得。
优选地,多异氰酸酯和聚醚多元醇之间的反应在50℃至160℃的温度下在排除水分的条件下,任选地在合适的催化剂存在下进行,其中以这样的方式计量加入多异氰酸酯,使得其异氰酸酯基相对于多元醇的羟基以化学计量过量存在。特别的,选择过量的多异氰酸酯,使得0.1至5重量%、优选0.2至4重量%、更优选0.3至3重量%的含量的游离异氰酸酯基(基于整体聚合物计)在所有羟基反应后仍保留在所得氨基甲酸酯聚醚中。
优选的二异氰酸酯选自1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI),1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(=异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI),2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯以及这些异构体(TDI)和4,4'-,2,4'-和2,2'-二苯甲烷二异氰酸酯及这些异构体(MDI)的任何期望的混合物。特别优选IPDI或TDI。最优选IPDI。以这种方式获得具有特别好的耐光性的含硅烷基的聚醚。
特别适合作为聚醚多元醇的是聚氧亚烷基二醇或聚氧亚烷基三醇,其不饱和度低于0.02mEq/g,特别是低于0.01mEq/g,平均分子量在400至25’000g/mol,特别是1000至20’000g/mol范围内。
除了聚醚多元醇之外,还可以使用部分的其它多元醇,特别是聚丙烯酸酯多元醇和低分子量的二醇或三醇。
用于与NCO封端的氨基甲酸酯聚醚反应的合适的氨基硅烷是伯和仲的氨基硅烷。优选的是3-氨基丙基三甲氧基硅烷,3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷,4-氨基丁基三甲氧基硅烷,4-氨基-3-甲基丁基三甲氧基硅烷,4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷,N-丁基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷,N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷,由伯氨基硅烷(如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷或N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷)和迈克尔受体(如丙烯腈,(甲基)丙烯酸酯,(甲基)丙烯酰胺,马来酸或富马酸二酯,柠康酸二酯或衣康酸二酯)形成的加合物,特别是N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氨基-琥珀酸二甲酯或二乙酯。同样合适的是所提及的用乙氧基或异丙氧基替代硅上的甲氧基的氨基硅烷的类似物。
用于与NCO封端的氨基甲酸酯聚醚反应的合适的羟基硅烷特别可以从氨基硅烷加成到内酯或环状碳酸酯或交酯上得到。
适用于该目的的氨基硅烷特别是3-氨基丙基三甲氧基硅烷,3-氨基丙基三乙氧基硅烷,4-氨基丁基三甲氧基硅烷,4-氨基丁基三乙氧基硅烷,4-氨基-3-甲基丁基三甲氧基硅烷,4-氨基-3-甲基丁基三乙氧基硅烷,4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷,4-氨基-3,3-二甲基丁基三乙氧基硅烷,2-氨基乙基三甲氧基硅烷或2-氨基乙基三乙氧基硅烷。特别优选的是3-氨基丙基三甲氧基硅烷,3-氨基丙基三乙氧基硅烷,4-氨基-3,3-二甲基丁基-三甲氧基硅烷或4-氨基-3,3-二甲基丁基-三乙氧基硅烷。
合适的内酯特别是γ-戊内酯,γ-辛内酯,δ-癸内酯和ε-癸内酯,特别是γ-戊内酯。
合适的环状碳酸酯特别是4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮,4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮,4-乙基-1,3-二氧戊环-2-酮,4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮或4-(苯氧基甲基)-1,3-二氧戊环-2-酮。
合适的丙交酯特别是1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮(由2-羟基乙酸形成的交酯,也称为“乙交酯”),3,6-二甲基-1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮(由乳酸形成的交酯,也称为“丙交酯”)和3,6-二苯基-1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮(由扁桃酸形成的交酯)。
以这种方式获得的优选的羟基硅烷是N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-2-羟基丙酰胺,N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-2-羟基丙酰胺,N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基戊酰胺,N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基辛酰胺,N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-5-羟基癸酰胺和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-2-羟丙基氨基甲酸酯。
此外,合适的羟基硅烷也可以由氨基硅烷加成到环氧化物上或胺加成到环氧硅烷上获得。以这种方式获得的优选的羟基硅烷是2-吗啉代-4(5)-(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)环己-1-醇,2-吗啉代-4(5)-(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)环己-1-醇或1-吗啉代-3-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙氧基)丙-2-醇。
适合作为含硅烷基的聚醚的还有可商购获得的产品,特别是以下:MS PolymerTM(来自Kaneka Corp.;特别是S203H、S303H、S227、S810、MA903和S943型);MS PolymerTM或SilylTM(来自Kaneka Corp.;特别是SAT010、SAT030、SAT200、SAX350、SAX400、SAX725、MAX450、MAX951型);(来自Asahi Glass Co.Ltd.;特别是S2410、S2420、S3430、S3630型);SPUR+*(来自Momentive Performance Materials;特别是1010LM、1015LM、1050MM型);VorasilTM(来自Dow Chemical Co.;特别是602和604型);(来自Bayer MaterialScience AG;特别是S XP 2458、S XP 2636、S XP2749、S XP 2774和S XP 2821型),(来自Evonik Industries AG;特别是Seal100、Bond 150、Bond 250型),Polymer ST(来自Hanse Chemie AG/Evonik Industries AG、特别是47、48、61、61LV、77、80、81型);STP(来自Wacker Chemie AG;特别是E10、E15、E30、E35型)。
特别优选的含硅烷基的有机聚合物具有式(VII)的端基,
其中
R16是具有1至12个碳原子的直链或支链的二价烃基,其任选具有环状和/或芳族部分和任选一个或多个杂原子,特别是一个或多个氮原子;
T是选自-O-、-S-、-N(R17)-、-O-CO-N(R17)-、-N(R17)-CO-O-和-N(R17)-CO-N(R17)-的二价基团,
其中R17为氢基或具有1至20个碳原子的直链或支链的烃基,其任选具有环状部分并且其任选具有烷氧基硅烷、醚或羧酸酯基团;和
R14、R15和x具有已经给出的定义。
优选地,R16是1,3-亚丙基或1,4-亚丁基,其中亚丁基可以被一个或两个甲基取代。
更优选地,R16是1,3-亚丙基。
优选地,式(I)的脒或反应产物以这样的量存在于组合物中,使得来自式(I)的脒和/或反应产物的脒基的浓度基于可交联聚合物计在0.2至20mmol/100g聚合物,优选0.2至15mmol/100g聚合物,特别优选0.5至10mmol/100g的范围内。
这样的组合物具有良好的储存能力和快速固化。
除了式(I)的脒或反应产物之外,组合物还可以包含另外的催化剂,特别是用于硅烷基交联的催化剂。合适的另外的催化剂特别是金属化合物和/或碱性的含氮化合物或含磷化合物。
合适的金属催化剂特别是锡、钛、锆、铝或锌的化合物,特别是二有机锡(IV)-化合物例如特别是二乙酸二丁基锡(IV)、二月桂酸二丁基锡(IV)、二新癸酸二丁基锡(IV)或双(乙酰丙酮)二丁基锡(IV)和二月桂酸二辛基锡(IV),以及特别具有烷氧基配体、羧酸基配体、1,3-二酮酸盐配体、1,3-酮酯化物配体或1,3-酮酰胺化物配体的钛(IV)络合物或锆(IV)络合物或铝(III)络合物或锌(II)络合物。
合适的碱性的含氮或含磷化合物尤其是咪唑、吡啶、磷腈碱或优选胺、六氢三嗪、双胍、胍或其它的脒。
合适的胺特别是烷基胺、环烷基胺或芳烷基胺例如三乙胺、三异丙胺、1-丁胺、2-丁胺、叔丁胺、3-甲基-1-丁胺、3-甲基-2-丁胺、二丁胺、三丁胺、己胺、二己胺、环己胺、二环己胺、二甲基环己胺、苄胺、二苄基胺、二甲基苄基胺、辛胺、2-乙基-己胺、二-(2-乙基己基)胺、月桂胺、N,N-二甲基-月桂胺、硬脂胺、N,N-二甲基-硬脂胺;源自天然脂肪酸混合物的脂肪胺,例如特别是椰油烷基胺、N,N-二甲基-椰油烷基胺、C16-22-烷基胺、N,N-二甲基-C16-22-烷基胺、大豆烷基胺、N,N-二甲基-大豆烷基胺、油胺、N,N-二甲基-油胺、牛脂烷基胺或N,N-二甲基-牛脂烷基胺,例如以商标名(得自Akzo Nobel)或(得自Ecogreen Oleochemicals)获得;脂族、脂环族或芳脂族二胺例如乙二胺、丁二胺、六亚甲基二胺、十二烷二胺、新戊烷二胺、2-甲基-五亚甲基二胺(MPMD)、2,2(4),4-三甲基六亚甲基二胺(TMD)、异佛尔酮二胺(IPD)、2,5(2,6)-双-(氨基甲基)-双环[2.2.1]庚烷(NBDA)、1,3-二甲苯基二胺(MXDA)、N,N'-二(叔丁基)乙二胺、N,N,N',N'-四甲基-乙二胺、N,N,N',N'-四甲基-丙二胺、N,N,N',N'-四甲基-六亚甲基二胺、3-二甲基氨基丙胺、3-(甲基氨基)丙胺、3-(环己基氨基)丙胺、哌嗪、N-甲基哌嗪、N,N'-二甲基哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、脂肪多元胺例如N-椰油烷基-1,3-丙二胺、N-油烯基-1,3-丙二胺、N-大豆烷基-1,3-丙二胺、N-牛脂烷基-1,3-丙二胺或N-(C16-22-烷基)-1,3-丙二胺,例如以商标名(得自Akzo Nobel)获得;聚亚烷基胺例如二亚乙基三胺、二亚丙基三胺、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)、3-(2-氨基乙基)氨基丙胺、N,N'-双(3-氨基丙基)乙二胺、N-(3-氨基丙基)-N-甲基丙二胺、双(3-二甲基氨基丙基)胺、N-(3-二甲基氨基丙基)-1,3-丙二胺、N-(2-氨基乙基)哌嗪(N-AEP)、N-(2-氨基丙基)哌嗪、N,N'-二-(2-氨基乙基)哌嗪、1-甲基-4-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪、N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺、N,N,N',N”,N”-五甲基二亚丙基三胺、聚乙烯亚胺,例如以商标名(得自BASF)和(得自Nippon Shokubai)获得;醚胺,例如特别是2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基丙胺、3-乙氧基丙胺、3-(2-乙基己氧基)丙胺、3-(2-甲氧基乙氧基)丙胺、2(4)-甲氧基苯乙胺、吗啉、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、2-氨基乙基吗啉、双(2-氨基乙基)醚、双(二甲基氨基乙基)醚、双(二吗啉代乙基)醚、N,N,N'-三甲基-N'-羟基乙基双(2-氨基乙基)醚、3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸烷-1,10-二胺、4,7-二氧杂癸烷-2,9-二胺、4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺、5,8-二氧杂十二烷-3,10-二胺、4,7,10-三氧杂十三烷-1,13-二胺,或2-氨基丙基封端的醇,例如以商标名(得自Huntsman)获得的;氨基醇,例如特别是乙醇胺、异丙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N-丁基乙醇胺、二甘醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-甲基二异丙胺、N,N,N'-三甲基氨基乙基乙醇胺、N-(3-二甲基氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺、N,N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺、2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙醇胺,或一元胺和多元胺与环氧化物或二环氧化物的加合物;含苯酚基团的胺,例如特别是苯酚、醛和胺的缩合产物(所谓的曼尼希碱和非那明),例如特别是2-(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚,或苯酚、甲醛和N,N-二甲基-1,3-丙二胺的聚合物,以及以商标名(得自Cardolite)、(得自Huntsman)和(得自Cytec)市售获得的非那明;含酰胺基团的多元胺,所谓的聚酰胺胺,例如以商标名(得自Cognis)、(得自Huntsman)、(得自Huntsman)或(得自Cytec)市售获得;或氨基硅烷,例如特别是3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基-甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-N'-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺或其在硅上具有乙氧基代替甲氧基的相似物。
合适的六氢三嗪特别是1,3,5-六氢化三嗪或1,3,5-三(3-(二甲基氨基)丙基)-六氢化三嗪。
合适的双胍特别是双胍、1-丁基双胍、1,1-二甲基双胍、1-丁基双胍、1-苯基双胍或1-(邻甲苯基)双胍(OTBG)。
合适的胍特别是1-丁基胍,1,1-二甲基胍,1,3-二甲基胍,1,1,3,3-四甲基胍(TMG),2-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)-1,1,3,3-四甲基胍,2-(3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基)-1,1,3,3-四甲基胍,2-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)-1,1,3,3-四甲基胍,1,5,7-三氮杂双环-[4.4.0]癸-5-烯(TBD),7-甲基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯,7-环己基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯,1-苯基胍,1-(邻甲苯基)胍(OTG),1,3-二苯基胍,1,3-二(邻甲苯基)胍或2-胍基苯并咪唑。
合适的其他的脒特别是1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、6-二丁基氨基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、6-二丁基氨基-1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、N,N'-二-正己基乙脒(DHA)、2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶、1,2-二甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶、2,5,5-三甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑或N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑。
此外,组合物可以包含作为助催化剂的酸,特别是羧酸。优选是脂族羧酸,如甲酸,月桂酸,硬脂酸,异硬脂酸,油酸,2-乙基-2,5-二甲基己酸,2-乙基己酸,新癸酸,来自天然脂肪和油的皂化的脂肪酸混合物或二羧酸和聚羧酸,特别是聚(甲基)丙烯酸。
在一个优选的实施方案中,组合物基本上不含有机锡化合物。不含有机锡的组合物在健康保护和环保方面是有利的。特别地,可固化组合物的锡含量小于0.1重量%,特别是小于0.05重量%。
在另一优选的实施方案中,组合物包含如上所述的至少一种式(I)的脒和/或至少一种其反应产物和至少一种有机锡化合物,特别是二有机锡(IV)化合物(如上所述的那些)的组合。这样的组合物即使在低的锡含量下也具有高的固化速率,这对于毒理学和环境原因是有利的。
在一个实施方案中,组合物除了根据本发明的催化剂之外还包含至少一种有机钛酸盐。根据本发明的催化剂和有机钛酸盐的组合具有特别高的催化活性。因此所述组合物在相对低的有机钛酸盐用量下能够实现迅速固化。
适合作为有机钛酸盐的特别是钛(IV)络合化合物。优选的有机钛酸盐特别选自
-具有两个1,3-二酮酸盐-配体(特别是2,4-二戊二酮酸盐(=乙酰丙酮化物))和两个醇化物-配体的钛(IV)-络合化合物;
-具有两个1,3-酮酸酯配体(特别是乙酰乙酸乙酯)和两个醇化物-配体的钛(IV)-络合化合物;
-具有一个或多个氨基醇化物-配体(特别是三乙醇胺或2-((2-氨基乙基)氨基)乙醇)和一个或多个醇化物-配体的钛(IV)-络合化合物;
-具有四个醇化物-配体的钛(IV)-络合化合物;
-以及高度缩合的有机钛酸盐,特别是低聚的钛(IV)-四丁醇化物,也被称为聚丁基钛酸盐;
其中适合作为醇化物-配体的特别是异丁氧基、正丁氧基、异丙氧基、乙氧基和2-乙基己氧基。
特别合适的是市售获得类型AA、GBA、GBO、AA-75、AA-65、AA-105、DC、BEAT、BTP、TE、TnBT、KTM、TOT、TPT或IBAY(均得自Dorf Ketal);Tytan PBT、TET、X85、TAA、ET、S2、S4或S6(均得自Borica Company Ltd.)和TTS、7、9QS、12、26S、33DS、38S、39DS、44、134S、138S、133DS、158FS或44(均得自KenrichPetrochemicals)。
非常特别合适的有机钛酸盐选自双(乙基乙酰乙酸基)二异丁氧基-钛(IV)(例如可以IBAY从Dorf Ketal市售获得)、双(乙基乙酰乙酸基)二异丙氧基-钛(IV)(例如可以DC从Dorf Ketal市售获得)、双(乙酰丙酮基)二异丙氧基-钛(IV)、双(乙酰丙酮基)二异丁氧基-钛(IV)、三(氧乙基)胺-异丙氧基-钛(IV)、双[三(氧乙基)胺]二异丙氧基-钛(IV)、双(2-乙基己烷-1,3-二氧)-钛(IV)、三[2-((2-氨基乙基)氨基)乙氧基]-乙氧基-钛(IV)、双(新戊基(二烯丙基)氧)-二乙氧基-钛(IV)、四丁醇钛(IV)、四-(2-乙基己氧基)钛酸盐、四(异丙氧基)钛酸盐和聚丁基钛酸盐。最优选的是双(乙基乙酰乙酸基)二异丁氧基-钛(IV)或双(乙基乙酰乙酸基)二异丙氧基-钛(IV)。
组合物可以包含其它成分,特别是以下助剂和添加剂:
-增粘剂和/或交联剂,特别是氨基硅烷,例如特别是3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(2-氨基乙基)-N'-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺或其具有乙氧基代替甲氧基的相似物,还有N-苯基-、N-环己基-或N-烷基氨基硅烷、巯基硅烷、环氧硅烷、(甲基)丙烯酰基硅烷、酸酐基硅烷、氨基甲酸酯基硅烷、烷基硅烷或亚氨基硅烷,这些硅烷的低聚形式,伯氨基硅烷与环氧硅烷或(甲基)丙烯酰基硅烷或酸酐基硅烷的加合物,氨基官能的烷基倍半硅氧烷,特别是氨基官能的甲基倍半硅氧烷或氨基官能的丙基倍半硅氧烷。特别合适的是3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷或3-脲基丙基三甲氧基硅烷,或这些硅烷的低聚形式;
-干燥剂,特别是四乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或在硅烷基团的α-位上具有官能团的有机烷氧基硅烷,特别是N-(甲基二甲氧基甲硅烷基甲基)-O-甲基-氨基甲酸酯、(甲基丙烯酰氧基甲基)硅烷、甲氧基-甲基硅烷、原甲酸酯、氧化钙或分子筛,特别是乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷;
-增塑剂,特别是三烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷,例如特别是三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷,特别具有10至1000mPa·s范围内的粘度,或其中一些甲基被其它有机基团(特别是苯基、乙烯基或三氟丙基)代替的相应化合物,所谓的单官能形式(即单侧反应性)的反应性增塑剂,聚硅氧烷,羧酸酯例如邻苯二甲酸酯,特别是邻苯二甲酸二辛酯、双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、双(3-丙基庚基)邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯,邻-环己烷二羧酸的二酯,特别是二异壬基-1,2-环己烷二羧酸酯,己二酸酯,特别是己二酸二辛酯、双(2-乙基己基)己二酸酯,壬二酸酯,特别是双(2-乙基己基)壬二酸酯,癸二酸酯,特别是双(2-乙基己基)癸二酸酯或癸二酸二异壬酯,多元醇,特别是聚氧化亚烷基多元醇或聚酯多元醇,二醇醚,二醇酯,有机磷酸酯或磺酸酯,磺酰胺,聚丁烯或源自天然脂肪或油的脂肪酸甲酯或乙酯,也被称为“生物柴油”,其中含硅氧烷基团的增塑剂特别适合于以聚有机硅氧烷形式的含硅烷基团的聚合物;
-溶剂;
-无机或有机填料,特别是任选涂布有脂肪酸、特别是硬脂酸的天然、研磨或沉淀的碳酸钙,重晶石(沉晶石),滑石,石英粉,石英砂,白云石,硅灰石,高岭土,煅烧高岭土,云母(钾-铝-硅酸盐),分子筛,氧化铝,氢氧化铝,氢氧化镁,二氧化硅(包括来自热解过程的高分散性二氧化硅),工业制得的炭黑,石墨,金属粉末例如铝、铜、铁、银或钢,PVC-粉末或空心球;
-纤维,特别是玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维或塑料纤维,例如聚酰胺纤维或聚乙烯纤维;
-染料;
-颜料,特别是二氧化钛或氧化铁;
-流变学改性剂,特别是增稠剂,特别是层状硅酸盐如膨润土、蓖麻油衍生物、氢化蓖麻油、聚酰胺、聚氨酯、脲化合物、热解二氧化硅、纤维素醚或疏水改性的聚氧乙烯;
-抵抗氧化、热、光或紫外线的稳定剂;
-天然树脂、脂肪或油例如松香、虫胶、亚麻籽油、蓖麻油或大豆油;
-非反应性聚合物,例如特别是不饱和单体的均聚物或共聚物,所述不饱和单体特别选自乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、异戊二烯、乙酸乙烯酯或(甲基)丙烯酸烷基酯,特别是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚异丁烯、乙烯乙酸乙烯酯-共聚物(EVA)或无规立构聚-α-烯烃(APAO);
-阻燃物质,特别是上文所述的填料氢氧化铝和氢氧化镁,或特别是有机磷酸酯,例如特别是三乙基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、三苯基磷酸酯、二苯基甲苯基磷酸酯、异癸基二苯基磷酸酯、三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-乙基己基)磷酸酯、三(氯异丙基)磷酸酯、三(氯丙基)磷酸酯、异丙基化三苯基磷酸酯、不同异丙基化程度的单-、双-和三(异丙基苯基)磷酸酯、间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)、双酚-A-双(二苯基磷酸酯)或聚磷酸铵;
-表面活性物质,特别是润湿剂、流动控制剂、脱气剂或消泡剂;
-杀生物剂,特别是杀藻剂、杀真菌剂或菌类生长抑制物质;
以及其它通常在可固化组合物中使用的物质。可能合意的是,将某些成分在被混入组合物之前进行化学或物理干燥。
在一个优选的实施方案中,组合物包含至少一种干燥剂和至少一种增粘剂和/或交联剂。
在一个优选的实施方案中,组合物不包含苯二甲酸酯作为增塑剂。所述组合物在毒理学方面是有利的并且具有较少的迁移效应的问题。
组合物优选在排除水分的情况下制备和储存。通常地,组合物在合适的包装或布置中(例如特别是瓶子、罐、袋、斗、桶或料盒)在排除水分的情况下是储存稳定的。
组合物可以以单组份组合物的形式或者以多组份(特别是双组份)组合物的形式存在。
在本文献中,“单组份”表示这样的组合物:组合物的所有成分以混合的形式储存在相同的容器中并且可通过水分固化。在本文献中,“双组份”表示这样的组合物:组合物的成分存在于两种不同的组分中,所述两种不同的组分储存在彼此分离的容器中。只有在紧接着施加组合物之前或过程中才混合两种组分,之后任选在水分的作用下使经混合组合物固化。
对于组合物包含具有末端硅烷基团的聚有机硅氧烷的情况,单组份组合物(也被称为RTV-1)和双组份组合物(也被称为RTV-2)都是优选的。对于RTV-2组合物的情况,具有末端硅烷基团的聚有机硅氧烷优选为第一组分的成分,而硅烷交联剂(特别是式(VI)的硅烷交联剂)优选为第二组分的成分。式(I)的硅烷在此可以包含在第一和/或第二组分中。
对于组合物包含具有硅烷基团的有机聚合物的情况,组合物优选为单组份的。
在施加之前或之时特别通过静态混合器或者通过动态混合器使第二组分或任选其它组分与第一组分混合。
特别在环境温度下,优选在0℃和45℃之间,特别是5℃至35℃的温度范围内施加组合物并且也在该条件下固化。
在施加时任选通过水分的作用开始硅烷基团的交联反应。存在的硅烷基团可以与存在的硅烷醇基团缩合形成硅氧烷基团(Si-O-Si-基团)。存在的硅烷基团还可以在与水分接触时水解形成硅烷醇基团(Si-OH-基团)并且通过之后的缩合反应形成硅氧烷基团(Si-O-Si-基团)。所述反应的结果是组合物最终固化。式(I)的脒或其反应产物促进这种固化。
当固化需要水时,水可以得自空气(空气水分),也可以例如通过诸如用平滑剂涂刷或者通过喷射使组合物与含水组分接触,或者可以在施加时例如以含水或给水液体或糊剂的形式在组合物中加入水或含水组分。糊剂特别适合于组合物本身以糊剂形式存在的情况。
在通过空气水分固化时,组合物由外至内固化,其中首先在组合物的表面上形成结皮。所谓的结皮时间表示组合物的固化速度的量度。固化速度通常由不同因素决定,例如水的可用性、温度等。
组合物适用于多种应用,特别是作为刷抹料、漆或底漆,作为用于制备纤维复合材料(复合物)的树脂,作为硬质泡沫、软质泡沫、成形件、弹性体、纤维、薄膜或膜,作为浇注料、密封剂、粘合剂、覆面、涂料或用于建筑应用和工业应用的刷抹料,例如作为缝隙密封剂、空腔密封剂、电绝缘料、填充料、填缝剂、焊缝密封剂或卷缝密封剂、安装粘合剂、车身粘合剂、车窗粘合剂、夹心元件粘合剂、胶合粘合剂、层压粘合剂、包装粘合剂、木材粘合剂、地板粘合剂、锚固粘合剂、地板覆面、地板涂料、阳台涂料、屋顶涂料、混凝土保护涂料、停车楼涂料、密封料、管道涂料、腐蚀保护涂料、织物涂料、减震元件、密封元件或填充料。
特别地,组合物适合作为粘合剂和/或密封剂,特别用于建筑应用和工业应用中的缝隙密封和弹性粘合连接,以及作为具有裂缝桥接性能的弹性涂料,特别用于保护和/或密封例如天花板、地板、阳台、停车楼或混凝土管。
因此优选地,组合物为粘合剂或密封剂或涂料。
所述组合物通常包含增塑剂、填料、增粘剂和/或交联剂和干燥剂和任选其它助剂和添加剂。
对于作为粘合剂或密封剂的应用,组合物优选具有带有结构粘度性能的糊状稠度。所述糊状密封剂或粘合剂特别由市售的手动操作或通过压缩空气或电池操作的料盒施涂在基材上,或者由桶或瓶借助输送泵或挤出机,任选借助于涂装机器人施涂在基材上。
对于作为涂料的应用,组合物优选具有在室温下为液体的带有自流平性能的稠度。任选地,其具有轻微触变性,从而使得涂料可以施加至倾斜至垂直的平面上而不会立即流走。其特别通过辊或刷进行施加,或通过浇注和例如借助于辊、刮刀或抹刀分布进行施加。
在施加时优选将组合物施加到至少一个基材上。
合适的基材特别是
-玻璃、玻璃陶瓷、混凝土、砂浆、砖、瓦、石膏或天然石材例如石灰石、花岗石或大理石;
-金属和合金,例如铝、铁、钢或有色金属,以及经表面处理的金属或合金,例如镀锌或镀铬的金属;
-皮革、织物、纸、木材、与树脂(例如酚树脂、三聚氰胺树脂或环氧树脂)结合的木质材料、树脂-织物-复合材料和其它所谓的聚合物复合物;
-塑料,例如聚氯乙烯(硬-和软-PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、环氧树脂、聚氨酯(PUR)、聚甲醛(POM)、聚烯烃(PO)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、乙烯/丙烯-共聚物(EPM)或乙烯/丙烯/二烯-三元聚合物(EPDM),或纤维增强的塑料例如碳纤维增强的塑料(CFK)、玻璃纤维增强的塑料(GFK)或片状模塑复合物(SMC),其中塑料优选可以借助于等离子体、电晕或火焰进行表面处理;
-经涂布的基材,例如经粉末涂布的金属或合金;
-染料或漆,特别是汽车面漆。
在需要的情况下,基材可以在施加组合物之前进行预处理,特别是通过物理和/或化学清洗方法或者通过施涂增粘剂、增粘剂溶液或底漆。
特别地,组合物适合与对迁移物质造成的干扰(特别是变色或斑点的形成)特别敏感的基材接触。所述基材特别是细孔基材例如大理石、石灰石或其它天然石材、石膏、水泥砂浆或混凝土,以及塑料。特别地,在催化剂(例如DBU或TMG)的存在下在PVC上观察到剧烈变色,所述变色不能通过清洗除去。使用式(I)的脒或其反应产物没有观察到这样的效果。
可以粘合或密封两个相同或两个不同的基材,特别是上述基材。
用水(特别是空气水分的形式)和/或用至少一种合适的交联剂使组合物固化之后,获得经固化的组合物。
通过使用组合物形成制品,其特别用组合物粘合、密封或涂布。制品特别是建筑物,特别是地上建筑或地下建筑的建筑物,工业制造的商品或消费品,特别是窗户,家用机器,或交通工具,例如特别是汽车、公共汽车、卡车、轨道机车、船舶、飞机或直升飞机,或者制品可以是其附件。
实施例
下文描述实施例,所述实施例更详细地解释本发明。本发明当然不限于所描述的实施例。
“标准气候”表示23±1℃的温度和50±5%的相对空气湿度。
“EEW”表示环氧化物当量。
1H-NMR-光谱在Bruker Ascend 400型光谱仪上在400.14MHz下进行测量;化学位移δ相对于四甲基硅烷(TMS)以ppm表示。耦合常数J以Hz表示。不区分真实耦合样式和伪耦合样式。
红外光谱(FT-IR)在Thermo Scientific的配备有具有金刚石晶体的水平ATR-测量单元的FT-IR设备Nicolet iS5上进行测量。将液体样品以未稀释的形式施涂成膜,将固体样品溶解在CH2Cl2中。吸收谱带以波数(cm-1)表示(测量窗口:4000-650cm-1)。
气相色谱(GC)在60至320℃的温度范围内以15℃/min的加热速度和320℃下10min的停留时间进行测量。喷射器温度为250℃。使用Zebron ZB-5柱(L=30m、ID=0.25mm、dj=0.5μm)并且气体流量为1.5ml/Min。通过火焰电离(FID)进行检测,其中通过面积百分比法评估信号。
结皮时间(HBZ)以如下方式确定,将数克组合物以约2mm的层厚度施涂在卡板纸上并且在标准气候下测量直至通过LDPE移液管轻击组合物表面时移液管上首次不再遗留残余物所持续的时间。
表面情况以触觉方式进行检验。
机械性能拉伸强度、断裂伸长和弹性模量(在0-5%和0-50%的伸长率下)根据DINEN 53504以200mm/min的伸长速度进行测量。
粘度在恒温的锥板式粘度计Rheotec RC30(锥直径50mm,锥角1°,锥头至板的距离0.05mm,剪切速度10s-1)上进行测量。
用于引入脒基的试剂:
原乙酸三甲酯 (Sigma-Aldrich)
所用的官能化合物:
式(I)的脒的制备:
脒A1:1-(2-羟基乙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶
在圆底烧瓶中,将11.91g的N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙醇,15.94g原乙酸三甲酯和0.32g三氟甲磺酸镧(III)加热至120℃,同时搅拌24小时。此后,将反应混合物在减压下除去挥发性成分,并将残余物在减压下蒸馏。得到14.44克在0.1毫巴下的沸腾温度为130至135℃的无色低气味的油,根据GC谱图,其含有98%含量的脒A1并且当在室温下静置时,结晶得到白色固体。
1H NMR(CDCl3):δ1.83(quint.,2H,J=5.6,NCH2CH2CH2N),2.02(s,3H,CH3),3.24(t,2H,J=5.8,NCH2CH2OH),3.31(m,4H,NCH2CH2CH2N),3.69(t,2H,J=5.7,NCH2CH2OH)。
FT-IR:3214,3177,2996,2925,2843,1630,1542,1475,1438,1380,1360,1322,1294,1273,1204,1191,1139,1114,1095,1035,1009,977,915,875,839,731。
脒A2:1-(3-氨基丙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶
在圆底烧瓶中,将62.97g原乙酸三甲酯,62.12g双(3-氨基丙基)胺(来自BASF的EC 110)和2.80g三氟甲磺酸镧(III)混合,将混合物在回流下加热至120℃同时搅拌3天。此后,将反应混合物在减压下除去挥发性成分,并将残余物在减压下蒸馏。得到26.65g在0.1毫巴下的沸腾温度为85-88℃的无色油,根据GC谱图,其含有87%含量的脒A2。
1H NMR(CDCl3)(仅来自脒A2的信号):δ1.05(s,2H,NH2),1.57-1.70(m,2H,CH2CH2NH2),1.74-1.86(m,2H,C=NCH2CH2),1.97(s,3H,CH3),2.60-2.80(m,2H,CH2CH2NH2),3.10-3.24和3.25-3.34(2x m,2x 2H,CH2N)。
FT-IR:3260,2924,2748,1611,1482,1433,1375,1353,1317,1289,1211,1149,1126,1099,1085,1031,1014,942,879,821,752,735,692。
脒A3:1-(3-二甲基氨基丙基)-2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶
向圆底烧瓶中预置入在50ml甲苯中的131.63g乙酰乙酸乙酯,并且在搅拌和冷却的同时缓慢滴加161.09g的N1-((3-二甲基氨基)丙基)-1,3-二氨基丙烷(来自BASF),在该过程中温度保持在20至30℃。此后,在40℃和10毫巴下借助蒸馏,从反应混合物中除去甲苯和水的共沸物,然后在标准压力下借助蒸馏除去剩余的甲苯和乙酸乙酯,并且在减压下蒸馏残余物。得到168.74g淡黄色油,其在0.6毫巴下的沸腾温度为95-105℃。
1H NMR(CDCl3)(仅来自脒A3的信号):δ1.6-1.7(m,2H,NCH2CH2CH2N(CH3)2),1.75-1.85(m,2H,C=NCH2CH2),2.00(s,3H,N=C-CH3),2.19(s,6H,N(CH3)2),2.18-2.26(m,2H,CH2N(CH3)2),3.11-3.20(m,4H,NCH2),3.26-3.35(t,2H,J=5.7,NCH2)。
FT-IR:3233,2937,2854,2814,2763,1615,1459,1419,1375,1351,1317,1294,1260,1230,1208,1152,1118,1097,1085,1040,1013,969,940,887,871,841,763,731。
反应产物的制备:
脒U1:包含2-(2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶-1-基)乙基乙基己二酸酯的反应产物
在圆底烧瓶中,将3.22g上述制备的脒A1与4.62g己二酸二乙酯混合,将该混合物加热至100℃并且在100毫巴下蒸馏掉乙醇5小时。然后在旋转蒸发器上在120℃和10毫巴下将反应混合物完全浓缩。得到5.81克橙色、低气味的油。
1H NMR(CDCl3):δ1.25(t,3H,J=7.2,OCH2CH3),1.62-1.69(m,4H,CH2CH2C(O)O),1.75-1.85(m,2H,C=NCH2CH2),1.98(s,3H,N=CCH3),2.28-2.37(m,4H,CH2C(O)O),3.20-3.37(m,4H,CH2N),3.41(t,2H,J=5.8,NCH2CH2O),4.12(q,2H,J=7.2,OCH2CH3),4.14-4.20(m,2H,J=5.8,NCH2CH2O)。
FT-IR:2629,2852,1730,1316,1482,1421,1376,1317,1242,1209,1170,1140,1087,1075,1030,1012,941,882,856,752。
脒U2:包含3-(3-(2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶-1-基)丙基氨基)丙酸叔丁酯的反应产物
在圆底烧瓶中,将2.05g上述制备的脒A2与1.74g丙烯酸叔丁酯混合,并将混合物搅拌加热至100℃直至3小时后通过气相色谱法不再可检测到丙烯酸叔丁酯。此后,将反应混合物在减压下除去挥发性成分。得到3.76g无色、低气味的油。
1H NMR(CDCl3):δ1.44(s,9H,tert-BuO),1.61-1.73(m,2H,CH2CH2NH),1.77-1.86(m,2H,C=NCH2CH2),1.98(s,3H,N=CCH3),2.41(t,2H,J=6.4,CH2C(O)O),2.57-2.64和2.78-2.86(2x m,2x 2H,CH2NHCH2),3.12-3.24(m,4H,CH2N),3.27-3.33(m,2H,CH2N)。
FT-IR:3255,2974,2926,2846,1723,1616,1480,1456,1420,1391,1366,1317,1290,1248,1228,1154,1039,1014,942,879,846,754。
脒U3:包含3-(3-(2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶-1-基)丙基氨基)-2-甲基丙酸四氢糠酯的反应产物
在圆底烧瓶中,将2.22g上述制备的脒A2与2.60g甲基丙烯酸四氢糠酯混合,将混合物加热至100℃,同时搅拌直到3小时后,通过气相色谱法不再可检测到甲基丙烯酸四氢糠酯。此后,将反应混合物在减压下除去挥发性成分。得到4.65g黄色、低气味的油。
1H NMR(CDCl3):δ1.17(s,3H,CH3CHC(O)O),1.56-1.71(m,4H,CH2CH2NH和CH2-THF),1.75-1.85(m,2H,N-CH2-CH2-CH2-N),1.85-1.93(m,1H,CH-C(O)O)),1.97(s,5H,N=CCH3和THF),2.5-2.9(m,4H,CH2NHCH2),3.10-3.25(m,4H,CH2N),3.27-3.33(m,2H,CH2N),3.78(q,1H,J=7.1,THF),3.87(q,1H,J=7.3,THF),3.99-4.20(m,3H,THF)。
FT-IR:3265,2928,2851,1730,1614,1459,1422,1376,1353,1318,1291,1208,1175,1130,1083,1018,994,920,879,816,756。
脒U4:包含3-(3-(2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶-1-基)丙基氨基)丙酸乙酯的反应产物
在圆底烧瓶中,将2.75g上述制备的脒A2与1.70g丙烯酸乙酯混合,并将混合物搅拌加热至100℃,直到4小时后通过气相色谱法不再可检测到丙烯酸乙酯。得到黄色、低气味的油。
FT-IR:3159,2930,2849,1730,1612,1455,1429,1378,1357,1319,1293,1255,1206,1177,1128,1046,1032,986,946,882,833,741,696。
脒U5:包含三羟甲基丙烷三(7-(2-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶-1-基)-4-氮杂庚酸酯)的反应产物
在圆底烧瓶中,将3.76g上述制备的脒A2与2.33g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合,将混合物搅拌加热至50℃,直到1.5小时后通过气相色谱法不再可检测到三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。得到黄色、低气味的油。
FT-IR:2926,2849,1732,1661,1610,1429,1377,1357,1318,1292,1252,1209,1173,1125,1087,1045,1031,947,883,837,776,740,697。
含硅烷基的聚醚的制备:
聚合物STP-1:
在排除水分的条件下,将1000克12200多元醇(具有低不饱和度的聚氧亚丙基二醇,来自Bayer;OH数11.0mg KOH/g),43.6g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI;IPDI,来自Evonik),126.4g邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)和0.1g三(新癸酸)铋(10重量%在DIDP中)加热至90℃,同时不断搅拌,并保持在该温度下,直到由滴定分析测定的游离异氰酸酯基含量已经达到0.63重量%的稳定值。随后,将63.0g N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-氨基琥珀酸二乙酯(由3-氨基丙基三甲氧基硅烷和马来酸二乙酯形成的加合物;根据US 5,364,955中的记载制备)混合,将混合物在90℃下搅拌直到不再可能通过FT-IR光谱法检测任何游离的异氰酸酯。将由此获得的具有约6880g/当量(由用量计算)的硅烷当量重量的含三甲氧基硅烷基的聚醚冷却至室温并在排除水分的条件下储存。
所使用的可商购的催化剂及其缩写:
DBU 1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(N 700,
来自BASF)
TMG 1,1,3,3-四甲基胍(来自Sigma-Aldrich)
IBAY 双(乙基乙酰乙酸根)二异丁氧基钛(IV)(IBAY,
来自Dorf Ketal)
基于含硅烷基的聚合物的组合物:
对比实施例在表1和2中由“(Ref)”标记。
组合物Z1至Z8:
将由96.5g聚合物STP-1,0.5g乙烯基三甲氧基硅烷和3.0g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷组成的组合物以根据表1规定的量与各种催化剂混合,并在标准气候条件下测试该混合物在储存前后的粘度和结皮时间(HBZ)。将结皮时间用作催化剂在硅烷基的交联反应方面的活性,即交联速率的量度;储存后的粘度和结皮时间的变化是储存稳定性的量度。另外,在标准气候条件下24小时之后,测试所施用的混合物表面是否如所期望的那样是干燥的,或者是否已经形成油腻的膜(这是催化剂由于与固化的塑料差的相容性而渗出的标志),和/或表面是否发粘(这是不完全固化的标志)。另外,由该混合物制备厚度为2mm的膜,将其在标准气候条件下固化7天,并测试机械性能。结果示于表1和2中。“Zus.”代表“组合物”。
表1:
1mmol脒或胍基/100g含硅烷基的聚醚。
2在密闭容器中在60℃下储存7天。
表2:
Claims (15)
1.如下物质的用途
-至少一种式(I)的脒
Y-A-Z (I)
其中
A是具有2至30个碳原子的二价烃基,其任选包含不饱和部分和任选的醚氧或者仲胺氮或叔胺氮,
Y是羟基、巯基或氨基,和
Z是通过氮原子键合的脒基,
其中Y和Z通过至少两个碳原子彼此分开,
和/或
-至少一种式(I)的脒与至少一种官能化合物的至少一种反应产物,
作为用于基于含硅烷基的聚合物的组合物交联的催化剂,
其中A不是聚氧化亚烷基并且
其中式(I)的脒不包含直接键合到芳环或作为杂芳环体系的一部分的任何氮原子。
2.权利要求1所述的用途,特征在于Z是
其中
R0是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基,
R1是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基或者与R2一起是R4,
R2是氢基或者是具有1至18个碳原子并且任选包含杂原子的烷基、环烷基或芳烷基,或者与R1一起是R4,
R3是氢基或者是具有1至12个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基,和
R4是1,2-亚乙基或1,2-亚丙基或1,3-亚丙基或1,3-亚丁基或1,3-亚戊基,
其中
R0和R2一起还可以是具有3至6个碳原子的亚烷基,其可以任选包含醚氧或者叔胺氮,和
R2和R3一起还可以是具有3至6个碳原子的亚烷基。
3.权利要求2所述的用途,特征在于Z是
4.权利要求1至3中任一项所述的用途,特征在于A选自1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、1,2-亚丙基、1,3-亚戊基、1,1-二甲基-1,2-亚乙基、1,5-亚戊基、2-甲基-1,5-亚戊基、1,6-亚己基、2,2(4),4-三甲基-1,6-六亚甲基、1,8-亚辛基、1,10-亚癸基、1,12-亚十二烷基、(1,5,5-三甲基环己-1-基)甲烷-1,3、1,3-亚环己基双(亚甲基)、1,4-亚环己基双(亚甲基)、1,3-亚苯基双(亚甲基)、2-和/或4-甲基-1,3-亚环己基、N-甲基-4-氮杂-1,7-亚庚基、N-乙基-4-氮杂-1,7-亚庚基、3-氮杂-1,5-亚戊基、4-氮杂-1,7-亚庚基、3-氮杂-1,6-亚己基、7-氮杂-1,13-亚十三烷基、3-氧杂-1,5-亚戊基、3,6-二氧杂-1,8-亚辛基和4,7-二氧杂-1,10-亚癸基。
5.权利要求1至4中任一项所述的用途,特征在于Y是NR8R9,其中R8和R9独立地是具有1至8个碳原子的烷基,或者一起是具有4至10个碳原子的任选取代的亚烷基。
6.权利要求1至4中任一项所述的用途,特征在于Y是HX,其中X是O或S或NR7,其中是R7氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基或环烷基或芳烷基。
7.权利要求1至6中任一项所述的用途,特征在于所述官能化合物具有至少一个选自以下的反应性基团:环氧化物、氮丙啶、碳酸酯、羧酸酐、羧酸、羧酸酯、内酯、碳酰氯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、氰酸酯、硫氰酸酯、异氰酸酯、异硫氰酸酯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、马来酸酯、马来酰胺、马来酰亚胺、富马酸酯、富马酰胺、衣康酸酯、衣康酰胺、巴豆酸酯和巴豆酰胺。
8.权利要求6或7中任一项所述的用途,特征在于反应产物具有式(II)
其中
p是1至6的整数和r是0至5的整数,其中(p+r)是1至6的整数,
L是
具有在14至20’000g/mol范围内的平均分子量的(p+r)价烃基,其任选具有杂原子,
或者(p+r+1)价烃基,其与Q'一起形成任选取代的5-或6-元环,
或者是共价键,
或者是氢基,
Q是选自以下的反应性基团:环氧化物、氮丙啶、碳酸酯、羧酸酐、羧酸、羧酸酯、内酯、碳酰氯、酮、醛、1,3-二酮、1,3-酮酯、1,3-酮酰胺、氰酸酯、硫氰酸酯、异氰酸酯、异硫氰酸酯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、马来酸酯、马来酰胺、马来酰亚胺、富马酸酯、富马酰胺、衣康酸酯、衣康酰胺、巴豆酸酯和巴豆酰胺,和
Q'是由Q与HX的反应形成的连接单元。
9.权利要求8所述的用途,特征在于Q'选自
其中
D是O或S,
W是O或NR10和R10是氢基或者是具有1至8个碳原子的一价烃基,
E0是氢基或者是甲基,
E1是具有2至8个碳原子的羧基取代的亚烷基、亚烯基或亚苯基,
E2是具有2至5个碳原子的羟基亚烷基或者是具有2或3个碳原子的经O键合的羟基亚烷基氧基,
E3是氢基或者是具有1至6个碳原子的一价烃基,其任选具有醚、酯、氨基或者酰胺基形式的杂原子,或者与L一起是任选取代的1,4-亚丁基或1,5-亚戊基,
E4是氢或甲基或具有2至9个碳原子的烷氧基羰基甲基,
E5是具有1至8个碳原子的烷氧基羰基或者是甲基,
E6是氢基或者是具有1至8个碳原子的烷基,
E7是具有1至6个碳原子的一价烃基,
E8是氢基或者是具有1至6个碳原子的一价烃基,和
d是0或1。
10.权利要求8或9所述的用途,特征在于p是1或2或3和r是0。
11.权利要求1至10中任一项所述的用途,特征在于含硅烷基的聚合物选自具有末端硅烷基的聚有机硅氧烷和含硅烷基的有机聚合物。
12.组合物,其包含权利要求1至10中任一项所述的至少一种式(I)的脒和/或至少一种反应产物和至少一种含硅烷基的聚合物。
13.权利要求12所述的组合物,特征在于含硅烷基的聚合物是具有末端硅烷基的聚有机硅氧烷。
14.权利要求12所述的组合物,特征在于含硅烷基的聚合物是含硅烷基的有机聚合物。
15.权利要求12至14中任一项所述的组合物,特征在于其是粘合剂或密封剂或涂料。
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