CN110799575A - 用于使用钴催化剂来氢化硅烷化脂族不饱和烷氧基硅烷和氢封端的有机硅氧烷低聚物以制备可用于官能化聚有机硅氧烷的烷氧基甲硅烷基封端的聚合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备产物的方法，包括使包含以下项的起始物质合并：A)具有硅键合的氢原子的硅氧烷低聚物，B)具有至少一个能够经历硅氢加成反应的脂族不饱和基团的烷氧基硅烷和C)钴催化剂。该方法可用于产生式(I)
Description
相关专利申请的交叉引用
根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2017年6月26日提交的美国临时专利申请号62/524639的权益。美国临时专利申请号62/524639据此以引用方式并入本文。
背景技术
在以下所示反应方案中，乙烯基三甲氧基硅烷与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷利用铂催化剂发生的硅氢加成反应得到包含α-加合物支化异构体和β-加合物线性异构体的混合物作为反应产物。
然而，该方法存在这样的缺点：选择性导致β-加合物/α-加合物的65/35摩尔比。此外，在不立即去除或失活Pt催化剂的情况下，将发生“过度硅氢加成”，导致其中氢封端的有机硅氧烷低聚物上的两个氢原子与乙烯基三甲氧基硅烷分子(即αα加合物，αβ加合物，βα加合物和/或ββ加合物)反应的副产物。用于使这些副产物的形成最小化的一种方法是使用摩尔过量的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。然而，该方法存在工艺效率低并且需要回收相对较大量的未反应的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的缺点。
存在提供以下有益效果中的一种或多种的工业需要：1)以高选择性和高收率生成β-加合物；以及2)在催化剂存在下产生稳定的β-加合物。
发明内容
用于选择性地制备包含烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的产物的方法包括：
1)使包含以下各项的起始物质反应：
(A)具有以下单元式(I)的聚有机氢硅氧烷低聚物：
(HR1 2SiO1/2)e(R1 3SiO1/2)f(HR1SiO2/2)g(R1 2SiO2/2)h(R1SiO3/2)i(HSiO3/2)j(SiO4/2)k，其中下标e、f、g、h、i、j、和k具有的值使得5≥e≥0，5≥f≥0，10≥g≥0，5≥h≥0，下标i为0或1，5≥j≥0，下标k为0或1，条件是量(e+g+j)≥2，并且量(e+f+g+h+i+j+k)≤50；并且每个R1独立地为1至18个碳原子的一价烃基或者1至18个碳原子的一价卤代烃基；
(B)式(II)的脂族不饱和烷氧基硅烷：
(C)钴络合物，从而制备包含烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的反应产物；和
任选地2)分离步骤1)中制备的所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物。
烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物具有单元式：
R1、R3、和下标c、f、h、i、和k如上所述，下标b为0至2，m>0，并且量(m+n+o+p)＝(e+g+j)，并且每个D独立地为2至18个碳原子的二价烃基，条件是在步骤1)中产生的所有D基团中的>90摩尔％是直链的。
烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物可用于制备聚烷氧基官能聚有机硅氧烷的方法中。用于制备聚烷氧基官能聚有机硅氧烷的方法包括：
1)使包含以下各项的起始物质反应：
(a)上述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物，
(b)每分子具有平均至少两个脂族不饱和一价烃基的聚有机硅氧烷；和
(c)硅氢加成反应催化剂。
具体实施方式
用于选择性地制备包含烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的产物的方法包括：
1)使包含以下各项的起始物质反应：
(A)具有以下单元式(I)的聚有机氢硅氧烷低聚物：
(HR1 2SiO1/2)e(R1 3SiO1/2)f(HR1SiO2/2)g(R1 2SiO2/2)h(R1SiO3/2)i(HSiO3/2)j(SiO4/2)k，其中下标e、f、g、h、i、j、和k具有的值使得5≥e≥0，5≥f≥0，10≥g≥0，5≥h≥0，下标i为0或1，5≥j≥0，下标k为0或1，条件是量(e+g+j)≥2，并且量(e+f+g+h+i+j+k)≤50；并且每个R1独立地为1至18个碳原子的一价烃基或者1至18个碳原子的一价卤代烃基；
(B)式(II)的脂族不饱和烷氧基硅烷：
(C)钴络合物，从而制备包含烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的反应产物；和
任选地2)分离步骤1)中制备的所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物。
可用于上述方法中的成分(A)为单元式(III)的聚有机氢硅氧烷低聚物：
(HR1 2SiO1/2)e(R1 3SiO1/2)f(HR1SiO2/2)g(R1 2SiO2/2)h(R1SiO3/2)i(HSiO3/2)j(SiO4/2)k，其中下标e、f、g、h、i、j、和k具有的值使得5≥e≥0，5≥f≥0，10≥g≥0，5≥h≥0，下标i为0或1，5≥j≥0，下标k为0或1，条件是量(e+g+j)≥2，并且量(e+f+g+h+i+j+k)≤50；并且每个R1独立地为1至18个碳原子的一价烃基或者1至18个碳原子的一价卤代烃基。另选地，用于R1的一价烃基具有1至12个碳原子，或者1至10个碳原子。
适用于R1的一价烃基包括但不限于1至6个碳原子的烷基基团和6至10个碳原子的芳基基团。适用于R1的烷基基团的示例为但不限于：甲基、乙基、丙基(如异丙基和/或正丙基)、丁基(如异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(如异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、以及具有6个碳原子的支链饱和烃基。适用于R1的芳基基团的示例为但不限于苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基和二甲基苯基。适用于R1的一价卤代烃基包括但不限于1至6个碳原子的卤代烷基基团，或6至10个碳原子的卤代芳基基团。适用于R1的卤代烷基基团的示例为但不限于上述烷基基团，其中一个或多个氢原子被卤素原子诸如F或Cl取代。例如，氟甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基、6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基、和8,8,8,7,7-五氟辛基、2,2-二氟环丙基、2,3-二氟环丁基、3,4-二氟环己基、以及3,4-二氟-5-甲基环庚基、氯甲基、氯丙基、2-二氯环丙基、和2,3-二氯环戊基是合适的卤代烷基基团的示例。适用于R1的卤代芳基基团的示例为但不限于上述芳基基团，其中一个或多个氢原子被卤素原子诸如F或Cl取代。例如，氯苄基和氟苄基是合适的卤代芳基基团。另选地，每个R1独立地为甲基、乙基或丙基。R1的每个实例可以为相同或不同的。另选地，每个R1为甲基基团。合适的氢化硅烷的示例包括三甲基硅烷和三甲氧基硅烷。
在一个另选的实施方案中，成分(A)为式(IV)的α,γ-氢封端的有机氢硅氧烷低聚物：
当式(IV)的有机氢硅氧烷低聚物用于所述方法中时，产物包含由式(V)制得的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物：
在一个另选的实施方案中，成分(A)有机氢硅氧烷低聚物具有单元式(VI)：(HR1 2SiO1/2)3(R1 2SiO2/2)q(R1SiO3/2)，其中下标q为0至3。该单元式的聚有机氢硅氧烷低聚物可具有式(VII)：
当上述方法中用于成分(A)的有机氢硅氧烷低聚物具有单元式(VI)或(VII)时，产物可包含式(VIII)的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物，其中式(VIII)为：
在本发明的另选的实施方案中，成分(A)有机氢硅氧烷低聚物可具有单元式(IX)：(HR1 2SiO1/2)2(R1 2SiO2/2)q(HR1SiO2/2)r，其中R1如上文所述，下标q为0至3，并且下标r为0至3。在该实施方案中，有机氢硅氧烷低聚物可具有式(X)：
在一个另选的实施方案中，成分(A)有机氢硅氧烷低聚物为环状的。环状有机氢硅氧烷低聚物可具有单元式(XIII)：(R1 2SiO2/2)v(R1HSiO2/2)s，其中R1如上所述，下标s≥3，并且下标v≥0。另选地，下标s可为3至14；或者3至9，或者3至6，或者3至5，或者4。另选地，下标v可为0至14；或者0至9，或者0至6，或者0至5，或者0。当该环状有机氢硅氧烷低聚物用作成分(A)时，则产物可包含单元式(XIV)的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物：
(R1 2SiO2/2)v(R1HSiO2/2)t 
其中R、R1、D、和下标c和v如上文所述，下标t为0或以上，下标u为1或以上，并且量(t+u)＝s。
可用于上述方法的成分(B)为式(XV)的脂族不饱和烷氧基硅烷：R1 dR2Si(OR3)(3-d)，其中每个R1独立地为一价烃基或者一价卤代烃基(如上所述)，每个R2独立地为脂族不饱和烃基，每个R3独立地为一价烃基，下标d为0至1的整数。用于R2的脂族不饱和烃基可为烯基基团或炔基基团。合适的烯基基团包括乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基和己烯基；或者乙烯基、烯丙基或己烯基；或者乙烯基。用于R3的一价烃基可为如上针对R1所述的一价烃基。
成分(B)可包含脂族不饱和烷氧基硅烷，其示例为：二烷氧基硅烷，诸如二烯基二烷氧基硅烷；三烷氧基硅烷，诸如烯基三烷氧基硅烷；或它们的组合。合适的脂族不饱和烷氧基硅烷的示例包括乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、己烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、己烯基甲基二甲氧基硅烷、己烯基三乙氧基硅烷、以及它们的组合，或者乙烯基三甲氧基硅烷。
成分(A)和成分(B)以1:1至>1:1，或者大于或等于1，即(A):(B)比率≥1:1的成分(A):成分(B)的相对摩尔量存在。另选地，(A):(B)比率可在5:1至1:1，或者2:1至1:1，或者1.5:1至1:1的范围内。不受理论的束缚，认为成分(A)相对于成分(B)摩尔过量可有利地影响产物的收率。
可用于本文所述的方法和组合物的成分(C)为钴络合物。钴络合物具有式(XVI)：[Co(R5)x(R6)y(R7)w]z，其中量(w+x+y)＝4，并且下标z为1至6。每个R5为选自一氧化碳(CO)、异腈(CNR8)、氰基烷基(NCR8)、NO+(称为亚硝酰离子或亚硝鎓离子)或氰基(CN-)的配体，其中每个R8独立地为1至18个碳原子的烷基基团。用于R5的带正电的亚硝酰离子配体使得催化剂带正电。当R5带正电时，将存在带负电的抗衡阴离子，诸如卤素原子(例如Cl或Br)、四氟硼酸根、六氟磷酸根、或三氟甲磺酸根。带负电的氰基配体使得催化剂带负电。当R5带负电时，存在带正电的抗衡阳离子，诸如钠、钾、四丁基铵、或双(三苯基膦)亚胺鎓。每个R6独立地为膦配体，示例为二苯基-二膦烷烃配体，诸如二苯基二膦乙烷(dppe)或二苯基二膦甲烷(dppm)。当下标y>0时，则下标z可为至少2。
每个R7为配体，例如阴离子配体，诸如卤离子(例如Br-或Cl-)、醇化物或相关的含氧化合物(OR8-或乙酰丙酮化物)、酰胺(NR8 2 -)、1至18个碳原子的烷基基团、或氢化物(H-)。在一些情况下，需要使络合物活化，从而去除该配体。卤化物可通过用氢化物诸如Li[HBEt3](其中Et表示乙基基团)处理，或者用银盐或碱金属诸如钠或锂还原来活化。醇化物或酰胺能够在与氢化硅烷(单独地或处于催化反应中的氢化硅烷)反应后被活化。对于烷基配体(阴离子碳配体，诸如[CH2SiMe3]-，其中Me表示甲基基团、或Me-，或丁基-)，这些也能够在与氢化硅烷反应后(例如，反应离开络合物)被活化。
氢化物配体通常以催化剂的活性形式存在。当Co2(CO)8用作催化剂时，期望其原位活化形成Co(H)(CO)4。
适用于成分(C)的催化剂的示例包括但不限于八羰基二钴。
用于上述方法的步骤(1)中的成分(C)的量取决于多种因素，包括所选的用于成分(A)的具体有机氢硅氧烷低聚物，所选的用于成分(B)的具体烷氧基硅烷，以及混合物可被加热而不会使所选的用于成分(A)的有机氢硅氧烷低聚物沸腾的温度。然而，基于成分(A)和(B)的合并重量，成分(C)的量可足以提供1份每百万份(ppm)至100ppm，或者5ppm至80ppm，或者5ppm至20ppm的钴金属的摩尔量。该方法可任选地还包括催化剂的失活或去除。然而，在适当的催化剂负载下，可省略催化剂的失活或去除步骤。
本文所述的方法可在1大气压力或更高的压力下进行。另选地，该方法可在1大气压力至1.5大气压力下进行。步骤1)可在0℃至150℃，或者20℃至150℃，或者30℃至150℃，或者50℃至100℃下进行。用于在步骤1)中加热的温度取决于各种因素，包括所选择的压力，然而，加热可在至少20℃下进行，以确保反应迅速充分进行，以具有实用性。加热期间的温度的上限不是关键性的，并且取决于所选择的成分，即上限应使得成分不会从被选择用于执行所述方法的反应器中蒸发出来。另选地，加热可为250℃至150℃，或者30℃至100℃。所选择的确切温度取决于多种因素，包括催化剂上所存在的配体的选择。例如，当使用Co2(CO)8时，反应温度可以较低，诸如0℃至50℃。当催化剂包含dppm或dppe配体时，这可赋予催化剂改善的储存稳定性，并且允许较高的反应温度。例如，当催化剂为Co2(CO)6(dppm)时，其可在室温下储存，而Co2(CO)8可分解，除非储存在低温(通常<0℃)下。
上述方法的步骤(1)产生了包含烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的产物。烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物具有单元式(XVII)：
R1、R3、和下标c、f、h、i、和k如上所述，下标b为0至2，下标m>0，并且下标m、n、o、和p具有的值使得量(m+n+o+p)＝(e+g+j)，并且每个D独立地为2至18个碳原子的二价烃基，条件是在步骤1)中产生的所有D基团中的>90摩尔％是直链的。下标e、g和j如上文在式(I)中所述。本文所述的方法提供如下有益效果：与使用其它催化剂的现有方法相比，制备该烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物对β-加合物化合物具有高选择性，即其中D是直链的，无或具有较少量的相应α-加合物化合物。
上述方法的步骤1)中的成分形成混合物，所述混合物可为均匀的或异质的。一种或多种附加成分(即除上述成分(A)、(B)和(C)之外)可任选地用于本文所述的方法和组合物中。当存在附加成分时，所述附加成分可以是(D)溶剂或(E)稳定剂，或(D)和(E)二者。
成分(D)为可添加到本文所述方法的步骤1)中所用的混合物中的溶剂。成分(A)、(B)和/或(C)中的一种或多种可在溶剂中提供。例如，可使成分(C)溶解于添加到步骤1)的混合物中的溶剂中。溶剂可有利于反应物和催化剂的接触，混合物的流动和/或某些成分诸如催化剂的引入。用于本文的溶剂是有助于混合物的成分的流体化但基本上不与这些成分中的任一者反应的那些。可基于成分在混合物中的溶解性以及挥发性来选择溶剂。溶解性是指溶剂足以溶解混合物的成分。挥发性是指溶剂的蒸气压。如果溶剂太具挥发性(具有过高的蒸气压)，则溶剂在加热期间可能不会保留在溶液中。然而，如果溶剂的挥发性不够(蒸气压过低)，则溶剂可能难以从产物中去除或与烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物分离。
溶剂可为有机溶剂。有机溶剂可为芳族烃，诸如苯、甲苯、二甲苯或它们的组合。成分(D)可以为一种溶剂。另选地，成分(D)可包含两种或更多种不同的溶剂。
溶剂的量可取决于多种因素，包括所选的具体溶剂以及为被选择用于混合物的其它成分的量和类型。然而，基于组合物的重量，溶剂的量可在0％至99％，或者当存在时，1％至99％、或者2％至50％的范围内。
该方法可任选地还包括一个或多个附加步骤。该方法还可包括以下步骤：从产物回收包含烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的级分。由于烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物可包含β-加合物化合物(即，其中D为直链的)并且对应的α-加合物化合物(即其中D不是直链的)难以彼此分离和/或彼此分离昂贵，因此在上述步骤1)之后可从产物回收包含β-加合物化合物和α-加合物化合物两者的级分。希望该级分包含基于级分中β-加合物化合物和α-加合物化合物的合并量，>90％β-加合物化合物，或者>90％至100％β-加合物化合物，或者92％至100％，或者>90％至<100％，或者92％至<100％，或者95％至<100％β-加合物化合物。回收该级分可通过任何常规的方式，诸如汽提或蒸馏，使用加热或在真空下或它们的组合进行。
上述包含β-加合物化合物烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的级分可用于包含脂族不饱和官能团的聚有机硅氧烷(包括低聚物和长链聚合物)的官能化。例如，式(XVII)的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物中的SiH基团与聚有机硅氧烷(诸如具有脂族不饱和端基的聚二有机硅氧烷)中的硅键合的脂族不饱和基团的硅氢加成反应可产生烷氧基官能聚有机硅氧烷。具有脂族不饱和端基的聚有机硅氧烷可具有单元式(XVIII)：(R7R8SiO1/2)e(R7R8SiO2/2)f(R7SiO3/2)g(SiO4/2)h，其中每个R7独立地为氢原子、烷基基团、芳基基团、卤代烷基基团、或卤代芳基基团(诸如如上针对R1所述的那些)，并且每个R8独立地为脂族不饱和烃基，诸如烯基基团，其示例为烯基基团诸如乙烯基、烯丙基、亚丁烯基和己烯基；以及炔基基团，诸如乙炔基和丙炔基。下标e为0或以上的整数，下标f为0或以上的整数，下标g为0或以上的整数，并且下标h为0或以上的整数，条件是量(f+g)>1。另选地，聚有机硅氧烷可为聚二有机硅氧烷。具有脂族不饱和端基的聚二有机硅氧烷可具有式(XIX)：R7 2R8SiO(R7 2SiO)dSiR7 2R8。
在式(XIX)中，R7和R8如上所述。下标d可为0或正数。另选地，每个R7可为烷基基团或芳基基团，如上文针对R1所述。另选地，下标d具有至少2的平均值。另选地，下标d可具有2至2000范围内的值。
式(XIX)的化合物可包括聚二有机硅氧烷，诸如
i)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，
ii)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基苯基硅氧烷)，
iii)二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷)，
iv)苯基，甲基，乙烯基-甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，或
v)二甲基己烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷。
烷氧基官能聚有机硅氧烷可通过将包含β-加合物化合物烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的产物或级分与如上所述的式(XIX)的聚二有机硅氧烷合并来制备。
用于制备烷氧基官能聚有机硅氧烷的硅氢加成反应可通过包括以下步骤的方法进行：
将包括以下项的起始物质合并：
(a)包含如上所述的β-加合物化合物烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的产物(或级分)，
(b)如上所述的每分子具有至少一个脂族不饱和硅键合基团的聚有机硅氧烷，和
(c)除上述钴络合物之外的硅氢加成催化剂。用于催化硅氢加成反应的合适的催化剂是本领域已知的并且可商购获得。此类硅氢加成催化剂可以是铂族金属，诸如铂。另选地，硅氢加成催化剂可以是这种金属的化合物，例如氯铂酸、六水合氯铂酸、二氯化铂，以及所述化合物与低分子量有机聚硅氧烷的络合物或微封装于基质或芯/壳型结构中的铂化合物。铂与低分子量有机聚硅氧烷的络合物包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物。这些络合物可以微封装于树脂基质中。示例性硅氢加成催化剂在美国专利3,159,601；3,220,972；3,296,291；3,419,593；3,516,946；3,814,730；3,989,668；4,784,879；5,036,117；和5,175,325以及EP 0 347 895 B中有所描述。微封装的硅氢加成催化剂以及制备它们的方法是本领域已知的，如美国专利4,766,176和5,017,654中所举例说明的。起始物质的合并可在升高的温度下进行，诸如在50℃至250℃下加热。
通过上述硅氢加成制备的聚烷氧基官能聚有机硅氧烷可具有下式：
(XIII)：R7 2R11SiO(R7 2SiO)dSiR7 2R11，其中R7和下标d如上文所述，并且每个R11为聚烷氧基官能基团，条件是R11中的>90摩尔％是β-加合物。另选地，在式(XIII)中，R11中的>90摩尔％至100摩尔％为β-加合物基团。另选地，在式(XIII)中，R11中的92％至<100％％为β-加合物基团。
例如，当(b)具有脂族不饱和端基的聚有机硅氧烷为式(XX)的聚二有机硅氧烷时：
另选地，聚烷氧基官能聚有机硅氧烷可具有式(XXII)：
如上所述制备的聚烷氧基官能聚有机硅氧烷诸如聚烷氧基官能聚二甲基硅氧烷可用于任何利用烷氧基反应性的应用中。
例如，如上所述制备的聚烷氧基官能聚有机硅氧烷可用于可缩合反应固化组合物，诸如密封剂组合物。适宜的可缩合反应固化组合物可通过混合起始物质来制备，所述起始物质包含：
(i)如上所述制备的烷氧基官能聚有机硅氧烷，和
(ii)缩合反应催化剂。不受理论的束缚，认为包含(i)聚烷氧基官能聚有机硅氧烷的可缩合反应固化组合物将比包含不同的聚烷氧基官能聚有机硅氧烷(使用具有较高支化异构体含量的常规封端剂制得)的类似可缩合反应固化组合物更快地固化。
起始物质(ii)为缩合反应催化剂。合适的缩合反应催化剂包括锡催化剂和钛催化剂。合适的锡催化剂包括其中锡的化合价为+4或+2的有机锡化合物，即锡(IV)化合物或锡(II)化合物。锡(IV)化合物的示例包括羧酸的正锡盐，诸如二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二甲基锡、双酮二(正丁基)锡、二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、二乙酰丙酮二丁基锡、二甲氧基二丁基锡、三辛二酸甲氧甲酰苯基锡、二辛酸二丁基锡、二甲酸二丁基锡、三蜡酸异丁基锡、二丁酸二甲基锡、二新癸酸二甲基锡、二新癸酸二丁基锡、酒石酸三乙基锡、二苯甲酸二丁基锡、三-2-乙基己酸丁基锡、二乙酸二辛基锡、辛酸锡、油酸锡、丁酸锡、环烷酸锡、二甲基二氯化锡、它们的组合和/或它们的部分水解产物。锡(IV)化合物是本领域已知的并且可商购获得，诸如得自欧洲瑞士的阿西马特殊化学品公司(Acima Specialty Chemicals,Switzerland,Europe)的740和
4202，该公司是陶氏化学公司(DowChemical Company)的业务部门。锡(II)化合物的示例包括有机羧酸的锡(II)盐，诸如二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、二乙基己酸锡(II)、二月桂酸锡(II)，羧酸的亚锡盐，诸如辛酸亚锡(stannous octoate)、油酸亚锡、乙酸亚锡、月桂酸亚锡、硬脂酸亚锡、环烷酸亚锡(stannous naphthanate)、己酸亚锡、琥珀酸亚锡、辛酸亚锡(stannous caprylate)以及它们的组合。示例性的钛催化剂包括钛酸酯，诸如钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、四-2-乙基己基钛酸酯、四苯基钛酸酯、三乙醇胺钛酸酯、有机甲硅烷氧基钛化合物和二羰基钛化合物诸如乙基乙酰乙酸钛和双(乙酰乙酰基)-二异丙氧基钛(IV)。当将组合物配制为室温硫化密封剂组合物时，可使用钛催化剂。缩合反应催化剂的量取决于多种因素，包括起始物质(i)的量以及添加到组合物中的任何附加起始物质的类型和量，然而基于起始物质(i)的重量，缩合反应催化剂的量可为0.2重量份至6重量份，或者0.5重量份至3重量份。
可缩合反应固化组合物还可包含一种或多种不同于成分(i)和(ii)的附加成分。适合的附加成分的示例为：(iii)填料；(iv)填料处理剂；(v)交联剂；(vi)表面改性剂，(vii)干燥剂；(viii)增量剂、增塑剂、或它们的组合；(ix)生物杀灭剂；(x)阻燃剂；(xi)增链剂；(xii)封端剂；(xiii)非反应性粘结剂；(xiv)抗老化添加剂；(xv)释水剂；(xvi)颜料；(xvii)流变添加剂；(xviii)载体(诸如溶剂和/或稀释剂)；(xix)增粘剂；(xx)抗蚀剂；以及它们中的两种或更多种的组合。用于可缩合反应固化组合物中的这些附加成分及其量的示例为例如美国专利9,156,948中所公开的那些。
可添加到组合物中的起始物质(iii)为填料。填料可包括增强填料、增容填料或它们的组合。例如，组合物可任选地还包含成分(iii-1)增强填料，基于组合物的重量，其在存在时可以0.1％至95％、或者1％至60％范围内的量添加。成分(iii-1)的确切量取决于多种因素，包括组合物的反应产物的形式以及是否添加任何其它填料。合适的增强填料的示例包括沉淀碳酸钙和增强性二氧化硅填料，诸如热解法二氧化硅、二氧化硅气凝胶、二氧化硅干凝胶和沉淀二氧化硅。合适的沉淀碳酸钙包括得自Solvay的
SPM和得自Specialty Minerals有限公司的
和
100。热解法二氧化硅是本领域已知的并且可商购获得；如由美国马萨诸塞州的Cabot公司(Cabot Corporation,Massachusetts,U.S.A.)以商品名CAB-O-SIL销售的热解法二氧化硅。
基于组合物的重量，组合物可任选地还包含在0.1％至95％、或者1％至60％、或者1％至20％范围内的量的起始物质(iii-2)，即增容填料。增容填料的示例包括碎石英、氧化铝、氧化镁、碳酸钙(诸如研磨碳酸钙)、氧化锌、滑石、硅藻土、氧化铁、粘土、云母、白垩、二氧化钛、氧化锆、砂石、炭黑、石墨或它们的组合。增容填料是本领域已知的，并且可商购获得；诸如由西弗吉尼亚州伯克利斯普林斯的美国二氧化硅公司(U.S.Silica,BerkeleySprings,WV)以商品名MIN-U-SIL销售的研磨石英。增容碳酸钙的示例包括得自Imerys的CS-11，得自Huber的G3T，和得自Omya的Omyacarb 2T。
组合物可任选地还包含起始物质(iv)处理剂。起始物质(iv)的量可根据多种因素而变化，诸如所选处理剂的类型和待处理微粒的类型和量，以及微粒在添加到组合物中之前是否经过处理，或微粒是否就地处理。然而，基于组合物的重量，起始物质(iv)可以0.01％至20％、或者0.1％至15％、或者0.5％至5％范围内的量使用。微粒，诸如填料、物理干燥剂、某些阻燃剂、某些颜料和/或某些释水剂，当存在时，可任选地用起始物质(iv)进行表面处理。微粒可以在添加到组合物中之前用起始物质(iv)处理，或就地用起始物质(iv)处理。起始物质(iv)可包含烷氧基硅烷、烷氧基官能低聚硅氧烷、环状聚有机硅氧烷、羟基官能低聚硅氧烷诸如二甲基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷、或脂肪酸。脂肪酸的示例包括硬脂酸盐，诸如硬脂酸钙。
可用作起始物质(iv)的一些代表性有机硅填料处理剂包括通常用于处理二氧化硅填料的组合物，诸如有机氯硅烷、有机硅氧烷、有机二硅氮烷诸如六烷基二硅氮烷以及有机烷氧基硅烷诸如C6H13Si(OCH3)3、C8H17Si(OC2H5)3、C10H21Si(OCH3)3、C12H25Si(OCH3)3、C14H29Si(OC2H5)3、和C6H5CH2CH2Si(OCH3)3。可以使用的其它处理剂包括烷基硫醇、脂肪酸、钛酸盐、钛酸盐偶联剂、锆酸盐偶联剂以及它们的组合。
另选地，起始物质(iv)可包含具有下式(XXIII)的烷氧基硅烷：R13 pSi(OR14)(4-p)，其中下标p可具有1至3范围内的值，或者下标p为3。每个R13独立地为一价有机基团，诸如1至50个碳原子、或者8至30个碳原子、或者8至18个碳原子的一价烃基。R13的示例为烷基基团，诸如己基、辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基；和芳族基团，诸如苄基和苯乙基。R13可为饱和或不饱和的，以及支链或非支链的。另选地，R13可为饱和的且非支链的。
每个R14独立地为1至4个碳原子、或者1至2个碳原子的饱和烃基。起始物质(iv)的示例为己基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、苯乙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷以及它们的组合。
烷氧基官能低聚硅氧烷也可以用作处理剂。例如，合适的烷氧基官能低聚硅氧烷包括具有式XXIV：(R15O)qSi(OSiR16 2R17)(4-q)的那些。在该式中，下标q为1、2或3，或者下标q为3。每个R15可为烷基基团。每个R16可为1至10个碳原子的不饱和一价烃基。每个R17可为具有至少10个碳原子的不饱和一价烃基。
另选地，能够形成氢键的聚有机硅氧烷可用作处理剂。处理填料表面的这种策略利用聚集的或分散的或这两种形式的多个氢键作为将相容化(compatibilization)部分拴系至填料表面的手段。能够形成氢键的聚有机硅氧烷每分子具有平均至少一个能够形成氢键的硅键合基团。该基团可选自具有多个羟基官能团的有机基团或具有至少一个氨基官能团的有机基团。能够形成氢键的聚有机硅氧烷意指形成氢键是聚有机硅氧烷连接到填料的主要模式。聚有机硅氧烷可能不能够与填料形成共价键。聚有机硅氧烷可以不含可缩合甲硅烷基基团，如硅键合的烷氧基基团、硅氮烷和硅烷醇。能够形成氢键的聚有机硅氧烷可选自糖-硅氧烷聚合物、氨基官能聚有机硅氧烷以及它们的组合。另选地，能够形成氢键的聚有机硅氧烷可以是糖-硅氧烷聚合物。
起始物质(v)是交联剂。起始物质(v)可包含具有可水解基团的硅烷交联剂或者其部分或完全水解产物。起始物质(v)每分子具有平均多于两个与起始物质(i)上的烷氧基基团反应的取代基。适用于起始物质(v)的硅烷交联剂的示例可具有通式(XXV)：R10 kSi(R9)(4-k)，其中每个R10独立地为一价烃基，诸如烷基基团；每个R9为可水解的取代基，例如卤素原子、乙酰胺基基团、酰氧基基团(诸如乙酰氧基)、烷氧基基团、酰胺基基团、氨基基团、氨氧基基团、羟基基团、肟基基团、酮肟基基团或甲基乙酰胺基基团；并且下标k的每个实例可为0、1、2或3。对于起始物质(v)，下标k具有大于2的平均值。另选地，下标k可具有在3至4范围内的值。另选地，每个R9可以独立地选自羟基、烷氧基、乙酰氧基、酰胺基或肟。另选地，起始物质(v)可选自酰氧基硅烷、烷氧基硅烷、酮肟基硅烷以及肟基硅烷。
起始物质(v)可包含烷氧基硅烷，其示例为：二烷氧基硅烷，诸如二烷基二烷氧基硅烷；三烷氧基硅烷，诸如烷基三烷氧基硅烷；四烷氧基硅烷；或它们的部分或完全水解产物，或它们的另一组合。合适的三烷氧基硅烷的示例包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷以及它们的组合，以及另选地为甲基三甲氧基硅烷。合适的四烷氧基硅烷的示例包括四乙氧基硅烷。用于组合物中的烷氧基硅烷的量可在0.5重量份至15重量份每100重量份起始物质(i)的范围内。
起始物质(v)可包含酰氧基硅烷，诸如乙酰氧基硅烷。乙酰氧基硅烷包括四乙酰氧基硅烷、有机三乙酰氧基硅烷、二有机二乙酰氧基硅烷或它们的组合。乙酰氧基硅烷可含有：烷基基团，诸如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基和叔丁基；烯基基团，诸如乙烯基、烯丙基或己烯基；芳基基团，诸如苯基、甲苯基或二甲苯基；芳烷基基团，诸如苄基或2-苯基乙基；以及氟化烷基基团，诸如3,3,3-三氟丙基。示例性乙酰氧基硅烷包括但不限于四乙酰氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷、丁基三乙酰氧基硅烷、苯基三乙酰氧基硅烷、辛基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、苯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、二苯基二乙酰氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷以及它们的组合。另选地，起始物质(v)可包含有机三乙酰氧基硅烷，例如包含甲基三乙酰氧基硅烷和乙基三乙酰氧基硅烷的混合物。用于可固化有机硅组合物中的乙酰氧基硅烷的量可在以下范围内：0.5重量份至15重量份每100重量份起始物质(i)；或者3重量份至10重量份乙酰氧基硅烷每100重量份起始物质(i)。
可以用于组合物中的适用于起始物质(v)的包含烷氧基和乙酰氧基基团二者的硅烷的示例包括甲基二乙酰氧基甲氧基硅烷、甲基乙酰氧基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙酰氧基甲氧基硅烷、乙烯基乙酰氧基二甲氧基硅烷、甲基二乙酰氧基乙氧基硅烷、甲基乙酰氧基二乙氧基硅烷、以及它们的组合。
适用于起始物质(v)的氨基官能烷氧基硅烷的示例为H2N(CH2)2Si(OCH3)3、H2N(CH2)2Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)3Si(OCH3)3、H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)3Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)5Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)5Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)2SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)2SiCH3(OCH2CH3)2、H2N(CH2)3SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH2CH3)2、H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、以及它们的组合。
适用于起始物质(v)的肟基硅烷包括：烷基三肟基硅烷，诸如甲基三肟基硅烷、乙基三肟基硅烷、丙基三肟基硅烷和丁基三肟基硅烷；烷氧基三肟基硅烷，诸如甲氧基三肟基硅烷、乙氧基三肟基硅烷和丙氧基三肟基硅烷；或烯基三肟基硅烷，诸如丙烯基三肟基硅烷或丁烯基三肟基硅烷；烯基肟基硅烷，诸如乙烯基肟基硅烷；烯基烷基二肟基硅烷，诸如乙烯基甲基二肟基硅烷、乙烯基乙基二肟基硅烷、乙烯基甲基二肟基硅烷或乙烯基乙基二肟基硅烷；或它们的组合。
适用于起始物质(v)的酮肟基硅烷包括甲基三(二甲基酮肟基)硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、甲基三(甲基丙基酮肟基)硅烷、甲基三(甲基异丁基酮肟基)硅烷、乙基三(二甲基酮肟基)硅烷、乙基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙基三(甲基丙基酮肟基)硅烷、乙基三(甲基异丁基酮肟基)硅烷、乙烯基三(二甲基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基丙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基异丁基酮肟基)硅烷、四(二甲基酮肟基)硅烷、四(甲基乙基酮肟基)硅烷、四(甲基丙基酮肟基)硅烷、四(甲基异丁基酮肟基)硅烷、甲基双(二甲基酮肟基)硅烷、甲基双(环己基酮肟基)硅烷、三乙氧基(乙基甲基酮肟基)硅烷、二乙氧基二(乙基甲基酮肟基)硅烷、乙氧基三(乙基甲基酮肟基)硅烷、甲基乙烯基双(甲基异丁基酮肟基)硅烷、或它们的组合。
另选地，起始物质(v)可为聚合物。例如，起始物质(v)可包含二硅烷，诸如双(三乙氧基甲硅烷基)己烷)、1,4-双[三甲氧基甲硅烷基(乙基)]苯和双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物。
起始物质(v)可为一种单独的交联剂或包含两种或更多种交联剂的组合，所述两种或更多种交联剂在以下性质中的至少一个性质方面有所不同：键合到硅的可水解取代基和其它有机基团，以及当使用聚合物交联剂时，硅氧烷单元、结构、分子量和顺序。
起始物质(vi)为粘附促进剂。适用于起始物质(vi)的粘附促进剂可包含烃氧基硅烷诸如烷氧基硅烷、烷氧基硅烷和羟基官能聚有机硅氧烷的组合、氨基官能硅烷、巯基官能硅烷、或它们的组合。粘附促进剂是本领域已知的，并且可包含具有式(XXV)：R24 tR25 uSi(OR26)4-(t+u)的硅烷，其中每个R24独立地为具有至少3个碳原子的一价有机基团；R25含有至少一个具有粘附促进基团(诸如氨基、环氧基、巯基或丙烯酸酯基团)的SiC键合的取代基；下标t具有0至2范围内的值；下标u为1或2；并且(t+u)的和不大于3。另选地，粘附促进剂可包含以上硅烷的部分缩合物。另选地，粘附促进剂可包含烷氧基硅烷与羟基官能聚有机硅氧烷的组合。
另选地，粘附促进剂可包含不饱和化合物或环氧基官能化合物。粘附促进剂可包含不饱和烷氧基硅烷或环氧基官能烷氧基硅烷。例如，官能化烷氧基硅烷可具有式(XXVI)：R27 vSi(OR28)(4-v)，其中下标v为1、2或3，或者下标v为1。每个R27独立地为一价有机基团，条件是至少一个R27为不饱和有机基团或环氧基官能有机基团。用于R27的环氧基官能有机基团的示例为3-缩水甘油氧基丙基和(环氧基环己基)乙基。用于R27的不饱和有机基团的示例为3-甲基丙烯酰氧基丙基、3-丙烯酰氧基丙基，以及不饱和一价烃基，诸如乙烯基、烯丙基、己烯基、十一碳烯基。每个R28独立地为1至4个碳原子，或者1至2个碳原子的饱和烃基。R28的示例为甲基、乙基、丙基和丁基。
合适的环氧基官能烷氧基硅烷的示例包括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、(环氧基环己基)乙基二甲氧基硅烷、(环氧基环己基)乙基二乙氧基硅烷以及它们的组合。合适的不饱和烷氧基硅烷的示例包括乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、己烯基三甲氧基硅烷、十一碳烯基三甲氧基硅烷、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-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、以及它们的组合。
另选地，粘附促进剂可包含环氧基官能硅氧烷，例如如上文所述的羟基封端的聚有机硅氧烷与环氧基官能烷氧基硅烷的反应产物，或羟基封端的聚有机硅氧烷与环氧基官能烷氧基硅烷的物理共混物。粘附促进剂可包含环氧基官能烷氧基硅烷和环氧基官能硅氧烷的组合。例如，粘附促进剂的示例为3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基硅氧烷与3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的反应产物的混合物、或3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷与羟基封端的甲基乙烯基硅氧烷的混合物、或3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷与羟基封端的甲基乙烯基/二甲基硅氧烷共聚物的混合物。
另选地，粘附促进剂可包含氨基官能硅烷，诸如氨基官能烷氧基硅烷，其示例为H2N(CH2)2Si(OCH3)3、H2N(CH2)2Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)3Si(OCH3)3、H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)3Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)5Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)5Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)2SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)2SiCH3(OCH2CH3)2、H2N(CH2)3SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH2CH3)2、H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、N-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)乙二胺、以及它们的组合。
另选地，粘附促进剂可包含巯基官能烷氧基硅烷，诸如3-巯基丙基三甲氧基硅烷或3-巯基丙基三乙氧基硅烷。
起始物质(vi)的精确量取决于多种因素，包括选择的粘附促进剂的类型以及组合物及其反应产物的最终用途。然而，基于组合物的重量，起始物质(vi)在存在时，可以0.01重量份至50重量份、或者0.01重量份至10重量份、或者0.01重量份至5重量份范围内的量添加到组合物中。起始物质(vi)可为一种粘附促进剂。另选地，起始物质(vi)可包含两种或更多种不同的粘附促进剂，其在以下性质中的至少一个性质方面有所不同：结构、粘度、平均分子量、聚合物单元和顺序。
当选择用于如上所述的可缩合反应固化组合物的成分时，在起始物质类型之间可存在重叠，因为本文所述的某些起始物质可具有多于一种功能。例如，某些烷氧基硅烷可用作填料处理剂、粘附促进剂、和交联剂。
另选地，交联剂、填料和粘附促进剂可各自存在于组合物中。在该实施方案中，交联剂可包含烷基三烷氧基硅烷，诸如甲基三甲氧基硅烷；填料可包含增容填料，诸如碳酸钙；并且粘附促进剂可包含除交联剂之外的烷氧基硅烷，诸如N-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)乙二胺、3-巯基丙基三甲氧基硅烷或二者。
上文所述的组合物可以通过例如将所有成分通过任何便利方式(诸如混合)合并而制成单组分组合物。例如，单组分组合物可通过任选地将(i)烷氧基官能聚有机硅氧烷与(iii)填料的全部或部分(当存在时)合并(例如，预混)，以及将其与包含催化剂(ii)的预混物以及(当存在时)(v)交联剂混合来制备。其它添加剂诸如抗老化添加剂和颜料可以在任何期望的阶段添加到混合物中。最终的混合步骤可以在基本上无水条件下进行，并且所得组合物一般储存在基本上无水条件下(例如于密封容器中)直至准备使用。
另选地，当存在交联剂时，组合物可以制备为多组分(如，2组分)组合物。在此情况下，将催化剂和交联剂以单独的组分储存，并在即将使用组合物前将这些组分合并。例如，两组分可固化组合物可以通过如下制备：通过任何便利的方式(诸如混合)将包含烷氧基官能聚有机硅氧烷与交联剂的成分合并以形成第一(固化剂)组分。第二(基体)组分可通过如下制备：通过任何便利的方式(诸如混合)将包含催化剂与烷氧基官能聚有机硅氧烷的起始物质合并。起始物质可以在环境温度或升高温度下和在环境条件或无水条件下合并，这取决于多种因素，包括选择单组分组合物还是多组分组合物。基体组分和固化剂组分可以在即将使用之前通过任何便利方式(诸如混合)合并。基体组分和固化剂组分可以按1:1至10:1范围内的基体:固化剂的相对量合并。
用于混合起始物质的设备无具体限制。合适的混合设备的示例可根据所选的各成分的类型和量加以选择。例如，搅拌式间歇操作釜可用于相对低粘度的组合物，诸如将反应形成树胶或凝胶的组合物。另选地，可将连续配混设备，例如挤出机诸如双螺杆挤出机用于更粘稠的组合物以及包含相对较高的量的微粒的组合物。可用于制备本文所述的组合物的示例性方法包括例如美国专利公布US 2009/0291238和US 2008/0300358中所公开的那些。
如上文所述制备的这些组合物当被储存在保护组合物免于暴露于水分的容器中时可为稳定的，但这些组合物在暴露于大气水分时可经由缩合反应而反应。
实施例
这些实施例旨在说明本发明的一些实施方案，并且不应理解为限制权利要求书中所述的本发明的范围。在以下实施例中，实施例在惰性条件下进行，即在添加起始物质之前用氮气吹扫烧瓶。通过与碱性Al2O3接触以降低酸浓度来纯化二硅氧烷、三硅氧烷和硅氧烷低聚物起始物质，诸如美国专利5,026,890(参见实施例15)中所公开。以下起始物质和缩写如下定义：
“收率”是指基于限制试剂(脂族不饱和烷氧基硅烷)的量，所产生的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的摩尔量/可能的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的摩尔量。“选择性”是指烷氧基官能有机氢硅氧烷(其中异构体具有相同分子量)的直链异构体/支链异构体的比率。
实施例1
产生0.005M Co2(CO)8在甲苯中的储备溶液并且于-30℃储存。在使用之前将溶液从冷冻机中短暂地取出。在无空气的手套箱中，将1.1g的VTMS，1g的TMDS和0.25g的十二烷(内标)的混合物添加到包括搅拌棒的20mL闪烁小瓶中。然后，添加30μL的0.005M Co2(CO)8的甲苯溶液。在室温下搅拌30分钟后，将反应混合物加热至50℃保持16h。在该阶段，取出反应混合物的等分试样(～150μL)并注入GC小瓶中，并且用～1mL的二甲苯稀释。通过GC-FID和GC-MS对反应进行分析。分析指示约50％收率的线性单氢化硅烷化产物、15％收率的双氢化硅烷化产物，且仅检测到痕量的支化异构体产物。观察到显著量的未反应的起始物质。
实施例2
将Co2(CO)6(dppm)样品在使用之前于室温储存数月，然后产生0.005M Co2(CO)6(dppm)在甲苯中的储备溶液。在无空气的手套箱中，将1.1g的VTMS，1g的TMDS和0.25g的十二烷(内标)的混合物添加到包括搅拌棒的20mL闪烁小瓶中。然后，添加30μL的0.005M Co2(CO)6(dppm)的甲苯溶液。在室温下搅拌30分钟后，将反应混合物加热至50℃保持16h。在该阶段，取出反应混合物的等分试样(～150μL)并注入GC小瓶中，并且用～1mL的二甲苯稀释。通过GC-FID和GC-MS对反应进行分析。分析指示约38％收率的线性单氢化硅烷化产物、约24％收率的双氢化硅烷化产物，且仅检测到痕量的支化异构体产物。观察到显著量的未反应的起始物质。该实施例表明相比于Co2(CO)8，羰基钴膦络合物还可为更具热稳定性的羰基钴络合物。该实施例展示出相比于Co2(CO)8而言更具热稳定性的羰基钴络合物。
实施例3(比较例)
在无空气的手套箱中，将1.1g的VTMS，1g的TMDS和0.25g的十二烷(内标)的混合物添加到包括搅拌棒的20mL闪烁小瓶中。然后添加30μL的0.01M Rh(PPh3)3Cl在THF中的溶液(该试剂溶液在搅拌下加热至～60℃以溶解可溶性差的催化剂)。在室温下搅拌30分钟后，将反应混合物加热至50℃保持16h。在该阶段，取出反应混合物的等分试样(～150μL)并注入GC小瓶中，并且用～1mL的二甲苯稀释。通过GC-FID和GC-MS对反应进行分析。分析表明约54％收率的线性产物，且检测到8％的支化异构体。观察到少量未反应的起始物质。该实施例3示出相比于实施例1，对产物中所期望的β-加合物的选择性较低。
实施例4(比较例)—乙基三甲氧基甲硅烷基封端的四甲基二硅氧烷的制备
在无空气的手套箱中，将1.1g的VTMS，1g的TMDS和0.25g的十二烷(内标)的混合物添加到包括搅拌棒的20mL闪烁小瓶中。然后添加30μL的0.01M的Pt在THF中的溶液(Karstedt催化剂(以2％的二甲苯溶液供应，Sigma Aldrich)的形式)(在搅拌下将该试剂溶液加热至～60℃以溶解可溶性差的催化剂)。在室温下搅拌30分钟后，将反应混合物加热至50℃保持16h。在该阶段，取出反应混合物的等分试样(～150μL)并注入GC小瓶中，并且用～1mL的二甲苯稀释。通过GC-FID和GC-MS对反应进行分析。分析表明约46％收率的线性产物，且检测到26％的支化异构体。观察到少量未反应的四甲基二硅氧烷，但观察到所有的乙烯基三甲氧基硅烷。
实施例5(比较例)—二(三甲氧基甲硅烷基乙基)五甲基三硅氧烷(M’D’M’EHM)的制备
制备1％Pt催化剂的甲苯溶液。在40℃的温度下，在N2下，在冷却烧瓶的同时通过注射器泵快速搅拌的情况下，将18.05g量的VTM以275μL/min的速率添加到容纳11.97g M’D’M’的烧瓶中。最初添加5％的总VTM，然后添加10pm Pt催化剂(39μL的Pt在甲苯中的1％溶液)以开始放热，然后开始添加其余的VTM。通过热电偶监测温度，并且通过控制添加速率将温度保持在80℃以下。在VTM完全添加后，将反应溶液在75℃下搅拌0.5h，使其冷却，并且通过GC表征，其显示产物混合物包含10％单官能低聚物，68％双官能低聚物和20％三官能低聚物。通过在1托(0.1333kPa)下蒸馏来纯化样品，得到16.9g M’D’M’EHM(收率：56％)，在1托(0.1333kPa)下的沸点为135℃-137℃。样品通过GC、1H、以及29Si NMR进行表征。最终产物由以下组成：M'D'H'EHM的66％β异构体和M'D'M'EHM的34％α异构体；60％的D-H异构体(下文所示的反应方案中的第一产物结构)和40％的M-H异构体(下文所示的反应方案中的第二产物结构)。1H NMR(CDCl3):δ4.69(M-H)，4.62(D-H)，3.55(-OCH3)，1.06(-CH3，来自α异构体),0.56(-CH2CH2-，来自β异构体)，0.25至0(-CH3和–CH(Me)-)。29Si NMR(CDCl3)：δ11至9(M-D’)，9至7(M-D)，-6至-8(M’)，-19至-23(D)，-35至-38(D’)，-40至-43(T)。
实施例6(假想例)—二(三甲氧基甲硅烷基乙基)五甲基三硅氧烷(M’D’M’EHM)的
制备
将钴催化剂即八羰基二钴溶解于THF中，以制备1毫摩尔(mM)催化剂溶液。向配备有热电偶和冷水冷凝器的三颈圆底烧瓶装入9.96g和15.04g的VTM。用N2吹扫烧瓶，并将烧瓶中的混合物加热至80℃，然后添加催化剂溶液(1mL)。在80℃下在N2下搅拌17h后，使反应混合物冷却至25℃的室温，并且将通过GC进行分析。
实施例7(比较例)—二(三甲氧基甲硅烷基乙基)硅氧烷低聚物(Pr-T
EHM)的制备
重复实施例5的规程，不同的是将M'TPr(15.0g)，VTM(15.0g)和铂催化剂溶液(在甲苯39μL中)用作起始物质。粗产物通过GC(FID)测得包含14％单官能低聚物，54％双官能低聚物和31％三官能低聚物。通过在1托(0.1333kPa)下蒸馏来纯化样品，得到13.5g纯Pr-TEHM(收率：45％)。其通过GC(保留时间：30.8-31.1分钟)，1H和29Si NMR表征。该样品由Pr-TEHM的70％β异构体和Pr-T EHM的30％α异构体组成。1H NMR(CDCl3)：δ4.69(Si-H)，3.55(-OCH3)，1.36(CH3CH2CH2-)，1.09(-CH3，来自α异构体)，0.92(CH3CH2CH2-)，0.56(-CH2CH2-，来自β异构体)，0.45(CH3CH2CH2-)，0.2至0(-SiCH3)。29Si NMR(CDCl3)：δ10至7(M)，-6至-8(M’)，-40至-43(T-OMe)，-63至-65(T-Pr)。
实施例8—二(三甲氧基甲硅烷基乙基-五甲基三硅氧烷(Pr-T EHM)的制备
重复实施例6的规程，不同的是将M’TPr(29.7g)、VTM(29.7g)和八羰基二钴(4mM溶于THF，0.5mL，2μmol)用作起始物质。反应将在80℃下进行7小时。
| 实施例 | 产物 | β/α比率 |
| 5(比较例) | M’D’M’EHM | 66/34 |
| 7(比较例) | Pr-T EHM | 70/30 |
| 6 | M’D’M’EHM | |
| 8 | Pr-T EHM |
实施例9(比较例)
将Co2(CO)6(PMe3)2样品在使用之前于室温储存数月，然后产生0.005M Co2(CO)6(PMe3)2在甲苯中的储备溶液。在无空气的手套箱中，将1.1g的VTMS，1g的TMDS和0.25g的十二烷(内标)的混合物添加到包括搅拌棒的20mL闪烁小瓶中。然后，添加30μL的0.005M Co2(CO)6(PMe3)2的甲苯溶液。在室温下搅拌30分钟后，将反应混合物加热至50℃保持16h。在该阶段，取出反应混合物的等分试样(～150μL)并注入GC小瓶中，并且用～1mL的二甲苯稀释。反应通过GC-FID(气相色谱法，具有火焰离子化检测器)和GC-MS(气相色谱-质谱法)进行分析。分析表明没有反应发生。该实施例表明当膦配体包含在钴催化剂中时，螯合双膦可提供较好的催化活性。
实施例10(参考)—密封剂组合物样品的配混规程
向高速混合器(speed mixer)杯中添加210.88g的三甲氧基官能聚二甲基硅氧烷，该三甲氧基官能聚二甲基硅氧烷通过乙基三甲氧基甲硅烷基封端的四甲基二硅氧烷(如上所述实施例中制备)和α,ω-乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷的硅氢加成反应制得。将甲基三甲氧基硅烷的浆液、四正丁氧基钛酸酯、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、80％乙基乙酰乙酸钛20％甲基三甲氧基硅烷的浆液、以及N-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)乙二胺以等同于下表所示的比率的比率进行制备。从该浆液中，取13.16g添加到高速混合器杯中。使杯在DAC600.2VAC-P高速混合器中以800转/分钟(rpm)混合30秒，然后以1500rpm混合30秒。接着，将149.2g的沉淀碳酸钙添加到杯中，并且以800rpm混合30秒，以1500rpm混合30秒。然后，手动用刮刀刮擦杯的侧面和底部。然后，将26.76g的研磨碳酸钙添加到杯中，并且将其以800rpm混合30秒，以1500rpm混合30秒。再次，用刮刀手工刮擦杯的侧面和底部。最终，将杯装上含有孔的盖，以允许杯的内容物暴露于真空环境。通过在800rpm和5磅/平方英寸(psi)(34.5kPa)下混合30秒，在1500rpm和5psi(34.5kPa)下混合30秒，并且在800rpm和14.7psi(101.35kPa)下混合30秒，使杯脱气。经由手动操作的冲杯机，将所得的密封剂组合物转移到管中。
在这些比较例11和12中，这两种比较样品根据下表进行制备。(密封剂组合物1和
密封剂组合物2)
在这些假想例中，13-16样品将根据下表进行制备。(密封剂组合物3、4、5和6)
如上所述制备的组合物样品将使用以下用于不粘时间(TFT)和表干时间(SOT)的测试方法进行评价。
TFT如下测试。在一片聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上拉伸100密耳的密封剂块。然后，将一小条PET轻轻地压到密封剂的表面上以检查固化。当没有密封剂转移至PET条时，认为密封剂是无粘性的。
SOT如下测试。在一片PET上拉伸100密耳的密封剂块。当轻微触摸时没有密封剂转移到戴手套或裸露的手指上时，认为密封剂已经结一层皮。
下表显示对如上所述制备的比较密封剂组合物样品进行的测试。在8毫米(mm)平行板恒应力流变仪上，将一团未固化的密封剂压至1.829mm并用剃刀刀片修整。使密封剂就地固化指定的时间。接着，在指定的时间内施加0.5psi(3.45kPa)的恒定应力。然后释放应力并使密封剂恢复五分钟。较快固化的密封剂将在应力期间较小蠕变，并且在恢复期间将更接近地恢复到零。
实施例17至46(假想例)—配混密封剂的规程
向高速混合器杯中添加下表之一中的聚合物。将甲基三甲氧基硅烷的浆液、80％乙基乙酰乙酸钛20％甲基三甲氧基硅烷的浆液、四正丁氧基钛酸酯、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、以及N-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)乙二胺按等同于下表制剂中所见的比率的比率进行制备。需注意，一些组合物样品不包含所有以上列出的起始物质。向杯中添加等同于其起始物质总和的该浆液。随后，使杯在DAC 600.2VAC-P高速混合器中以1500rpm混合一分钟。接着，将所分配的沉淀碳酸钙和研磨碳酸钙(如果使用的话)添加到杯中，并且以2000rpm混合30秒。最终，将杯装上含有孔的盖，以允许杯的内容物暴露于真空环境。通过在800rpm和5psi(34.5kPa)下混合30秒，在1500rpm和5psi(34.5kPa)下混合30秒，并且在800rpm和14.7psi(101.35kPa)下混合30秒，使杯脱气。经由手动操作的冲杯机，将所得的密封剂转移到
管中。当添加各成分时允许合理的变化。
工业适用性
以上实施例示出，钴催化剂可产生期望的产物而无需使用较为昂贵的贵金属硅氢加成催化剂(诸如铂族金属催化剂)。
上述实施例和比较实施例表明，当聚有机硅氧烷用通过本文所述方法制备并具有>90摩尔％的直链二价烃基连接基团的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物封端，并且所得封端聚有机硅氧烷被配制成可缩合反应固化组合物时，相比于包含用具有较低量的直链二价烃基连接基团和较高量的支链二价烃基连接基团的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物封端的聚有机硅氧烷的比较组合物，该组合物固化较快。
Claims (26)
1.一种用于制备烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的方法，其中所述方法包括：
1)使包含以下各项的起始物质反应：
(A)以下单元式的聚有机氢硅氧烷低聚物：
(HR1 2SiO1/2)e(R1 3SiO1/2)f(HR1SiO2/2)g(R1 2SiO2/2)h(R1SiO3/2)i(HSiO3/2)j(SiO4/2)k，其中下标e、f、g、h、i、j、和k具有的值使得5≥e≥0，5≥f≥0，10≥g≥0，5≥h≥0，下标i为0或1，5≥j≥0，下标k为0或1，条件是量(e+g+j)≥2，并且量(e+f+g+h+i+j+k)≤50；并且每个R1独立地为1至18个碳原子的一价烃基或者1至18个碳原子的一价卤代烃基；
(B)下式的脂族不饱和烷氧基硅烷：
(C)钴络合物，从而制备包含所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物的反应产物，和
任选地2)分离步骤1)中制备的所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中(C)所述钴络合物具有式：[Co(R5)x(R6)y(R7)w]z，其中量(w+x+y)＝4；下标z为1至6；每个R5为选自一氧化碳(CO)、异腈(CNR8)、氰基烷基(NCR8)、NO+(称为亚硝酰离子或亚硝鎓离子)或氰基(CN-)的配体，其中每个R8独立地为1至18个碳原子的烷基基团；条件是当R5带正电时，将存在带负电的抗衡阴离子，并且当R5带负电时，存在带正电的抗衡阳离子；每个R6独立地为膦配体，其示例为二苯基-二膦烷烃配体，条件是当下标y>0时，则下标z为至少2；并且每个R7为阴离子配体。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其还包括活化所述钴络合物以去除R7。
4.根据权利要求1所述的方法，其中(C)所述钴络合物包括八羰基二钴。
5.根据权利要求1所述的方法，其中(C)所述钴络合物包括六羰基二钴二苯基膦烷烃。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物具有单元式：
R1、R3、和下标c、f、h、i、和k如上所述，下标b为0至2，m>0，并且量(m+n+o+p)＝(e+g+j)，并且每个D独立地为2至18个碳原子的二价烃基，条件是在步骤1)中产生的所有D基团中的>90摩尔％是直链的。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中(A)所述聚有机氢硅氧烷低聚物具有下式：
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物具有下式：
其中D为2至18个碳原子的二价烃基，条件是D中的>90摩尔％为直链二价烃基。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中(A)所述聚有机氢硅氧烷低聚物具有单元式：
(HR1 2SiO1/2)3(R1 2SiO2/2)q(R1SiO3/2)，其中下标q为0至3。
10.根据权利要求9所述的方法，其中(A)所述聚有机氢硅氧烷低聚物具有下式：
11.根据权利要求10所述的方法，其中烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物具有包括下列的式：
12.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述有机氢硅氧烷低聚物为单元式(R1 2SiO2/2)v(R1HSiO2/2)s的环状有机氢硅氧烷低聚物，其中下标s≥3并且下标v≥0。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物具有单元式：
(R1 2SiO2/2)v(R1HSiO2/2)t 
其中下标t≥0，下标u≥1，并且量(t+u)＝s。
14.一种用于制备聚烷氧基官能聚有机硅氧烷的方法，其中所述方法包括：
1)使包含以下各项的起始物质反应：
(a)具有以下单元式的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物：
(HR1 2SiO1/2)n(R1 3SiO1/2)f(HR1SiO2/2)o(R1 2SiO2/2)h(R1SiO3/2)i(HSiO3/2)p(SiO4/2)k，其中下标b、c、m、n、f、o、h、i、p、和k具有的值使得下标b为0至2，下标c为0或1，5≥m>0，5≥n≥0，5≥f≥0，10≥o≥0，5≥h≥0，下标i为0或1，5≥p≥0，下标k为0或1，条件是量(m+n+o+p)≥2，量(m+n+f+o+h+i+p+k)≤50，每个R1独立地为1至18个碳原子的一价烃基或者1至18个碳原子的一价卤代烃基，每个R3独立地为1至6个碳原子的一价烃基，并且每个D独立地为2至18个碳原子的二价烃基，条件是所有D基团中的至少90％是直链的；
(b)每分子具有平均至少两个脂族不饱和一价烃基的聚有机硅氧烷；和
(c)硅氢加成反应催化剂。
15.根据权利要求14所述的方法，其中起始物质(b)为下式的聚二有机硅氧烷：
其中下标n为1至2,000。
16.根据权利要求14或权利要15所述的方法，其中所述聚烷氧基官能聚有机硅氧烷具有下式：
其中每个D1独立地为二价烃基。
17.根据权利要求14或权利要15所述的方法，其中所述聚烷氧基官能聚有机硅氧烷具有下式：
18.一种用于制备可缩合反应固化组合物的方法，所述方法包括使包含以下各项的起始物质混合：
(i)通过根据权利要求14至17中任一项所述的方法制备的聚烷氧基官能聚有机硅氧烷，以及
(ii)缩合反应催化剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述缩合反应催化剂包含钛酸盐催化剂。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其中所述组合物还包含一种或多种附加起始物质，其中所述一种或多种附加起始物质选自：(iii)填料；(iv)填料处理剂；(v)交联剂；(vi)粘附促进剂；(vii)干燥剂；(viii)增量剂、增塑剂、或它们的组合；(ix)生物杀灭剂；(x)阻燃剂；(xi)增链剂；(xii)封端剂；(xiii)非反应性粘结剂；(xiv)抗老化添加剂；(xv)释水剂；(xvi)颜料；(xvii)流变添加剂；(xviii)载体(诸如溶剂和/或稀释剂)；(xix)增粘剂；(xx)抗蚀剂；以及(iii)、(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)、(ix)、(x)、(xi)、(xii)、(xiii)、(xiv)、(xv)、(xvi)、(xvii)、(xviii)、(xix)、和(xx)中的两种或更多种的组合。
21.一种可缩合反应固化组合物，包含：
(1)通过包括以下步骤的方法制备的聚烷氧基官能聚有机硅氧烷：
(i)使包含以下各项的起始物质反应：
(a)具有以下单元式的烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物：
(HR1 2SiO1/2)n(R1 3SiO1/2)f(HR1SiO2/2)o(R1 2SiO2/2)h(R1SiO3/2)i(HSiO3/2)p(SiO4/2)k，其中下标b为0至2，下标c为0或1，5≥m>0，5≥n≥0，5≥f≥0，10≥o≥0，5≥h≥0，下标i为0或1，5≥p≥0，下标k为0或1，条件是量(m+n+o+p)≥2，并且量(m+n+f+o+h+i+p+k)≤50，每个R1独立地为1至18个碳原子的一价烃基或者1至18个碳原子的一价卤代烃基，每个R3独立地为1至6个碳原子的一价烃基，并且每个D独立地为2至18个碳原子的二价烃基，条件是(a)烷氧基官能有机氢硅氧烷低聚物中的所有D基团中的>90％是直链的；
(b)每分子具有平均至少两个脂族不饱和一价烃基的聚有机硅氧烷；和
(c)硅氢加成反应催化剂；和
任选地(ii)分离所述聚烷氧基官能聚有机硅氧烷；和
(2)缩合反应催化剂。
22.根据权利要求21所述的组合物，其中起始物质(b)为下式的聚二有机硅氧烷：
23.根据权利要求21或权利要22所述的组合物，其中所述聚烷氧基官能聚有机硅氧烷具有下式：
其中每个D1独立地为二价烃基。
24.根据权利要求21或权利要22所述的组合物，其中所述聚烷氧基官能聚有机硅氧烷具有下式：
25.根据权利要求21至24中任一项所述的组合物，其中所述缩合反应催化剂包含钛酸盐催化剂。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的组合物，其中所述组合物还包含一种或多种附加起始物质，其中所述一种或多种附加起始物质选自：(iii)填料；(iv)填料处理剂；(v)交联剂；(vi)粘附促进剂；(vii)干燥剂；(viii)增量剂、增塑剂、或它们的组合；(ix)生物杀灭剂；(x)阻燃剂；(xi)增链剂；(xii)封端剂；(xiii)非反应性粘结剂；(xiv)抗老化添加剂；(xv)释水剂；(xvi)颜料；(xvii)流变添加剂；(xviii)载体(诸如溶剂和/或稀释剂)；(xix)增粘剂；(xx)抗蚀剂；以及(iii)、(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)、(ix)、(x)、(xi)、(xii)、(xiii)、(xiv)、(xv)、(xvi)、(xvii)、(xviii)、(xix)、和(xx)中的两种或的组合。
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