CN112105458A - 用于基于可交联甲硅烷基化聚合物的粘合剂组合物的催化组合物 - Google Patents

用于基于可交联甲硅烷基化聚合物的粘合剂组合物的催化组合物 Download PDF

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CN112105458A CN201980033711.XA CN201980033711A CN112105458A CN 112105458 A CN112105458 A CN 112105458A CN 201980033711 A CN201980033711 A CN 201980033711A CN 112105458 A CN112105458 A CN 112105458A
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Abstract

公开了一种粘合剂组合物,其包含至少一种可交联的甲硅烷基化聚合物(A)和催化组合物(B),其包含:‑pKa大于11的叔胺(C),和‑通过使金属醇盐(D1)与肟(D2)反应获得的有机金属化合物(D)。还公开了相应的催化组合物(B)。

Description

用于基于可交联甲硅烷基化聚合物的粘合剂组合物的催化组 合物
本发明涉及一种粘合剂组合物,其包含至少一种可交联的甲硅烷基化聚合物和催化组合物。本发明还涉及所述催化组合物,以及包括施加所述粘合剂组合物的粘合方法。
甲硅烷基化聚合物可用在各种类型的应用中,例如在可用于所有类型的粘合(例如表面涂层的粘合)的粘合剂组合物,或可用于形成密封膜或用于制备自粘制品的粘合剂组合物的应用中。
甲硅烷基化聚合物可以,甚至在室温下,通过反应性甲硅烷基与大气水分的反应而交联。为了促进甲硅烷基化聚合物的交联,可以在甲硅烷基化聚合物中添加交联催化剂。
通常,在基于甲硅烷基化聚合物的粘合剂组合物中使用的交联催化剂是锡基催化剂,例如二月桂酸二丁基锡(DBTDL),二乙酸二丁基锡,双(乙酰丙酮酸)二丁基锡或二辛基锡。
但是,这些锡基催化剂的毒性越来越突出,这导致制备商避免使用它们。
已经开发了不含锡的催化剂用于甲硅烷基化聚合物的交联,其中可以提及的是新癸酸铋或辛酸锌或新癸酸锌。这些不含锡的催化剂的效率比锡基催化剂低2至3倍。因此,为了获得与用锡基催化剂获得的交联时间相等的交联时间,将需要引入相对于新癸酸铋或辛酸锌类型的催化剂的2-3倍量。
交联催化剂必须允许其在使用过程中加速甲硅烷基化聚合物的交联。在使用前在粘合剂组合物的储存过程中,它还必须保持稳定;换句话说,在粘合剂组合物储存后直至最终用户使用它之前,它必须保持其加速所述聚合物交联的能力。
另外,为了粘合剂组合物的最佳用途,所述粘合剂组合物在其储存期间必须不交联。
专利申请WO2017/216446描述了一种粘合剂组合物,其包含甲硅烷基化聚合物和通过金属醇盐与肟反应获得的金属化合物(作为催化剂)。然而,所述粘合剂组合物的交联速率仍然有待提高。
本发明的一个目的是提出一种不含锡,特别地烷基锡的新型可交联粘合剂组合物,其具有改善的交联时间,同时具有良好的稳定性,特别地在储存时的稳定性。
本发明的另一个目的是提出一种不含锡的催化组合物,其用于使甲硅烷基化聚合物交联的效率得到改善。
本发明的另一个目的是提出一种不含锡,特别地烷基锡的催化组合物,其赋予通过所述可交联粘合剂组合物交联形成的粘合剂接头改善的机械性能。
本发明的主题首先是一种粘合剂组合物,其包含:
-至少一种甲硅烷基化聚合物(A),其包含至少一个,优选至少两个式(I)的基团:
Figure 72109DEST_PATH_IMAGE001
其中:
-R4表示包含1-4个碳原子的直链或支链烷基,当有多个R4基团时,这些基团可以是相同的或不同的;
-R5表示包含1-4个碳原子的直链或支链烷基,当有多个R5基团时,这些基团可以是相同的或不同的,两个OR5基团可接合在同一个环中;
-p是等于0、1或2,优选等于0或1的整数;和
-催化组合物(B),其包含:
-pKa大于11的叔胺(C);和
-通过使至少一种金属醇盐(D1)与选自式(V)的肟或式(VI)的肟中的至少一种肟(D2)反应获得的有机金属化合物(D):
Figure 458091DEST_PATH_IMAGE002
Figure 972249DEST_PATH_IMAGE003
其中:
-G1是氢原子或包含1-4个碳原子的直链或支链烷基;
-G2是氢原子或选自包含1至10个碳原子的直链或支链烷基,包含2至10个碳原子的直链或支链烯基,包含3至10个碳原子的环状烷基,芳基或基团-N(G7G8)的基团,其中G7和G8彼此独立地表示包含1至10个碳原子的直链或支链烷基或包含2至10个碳原子的直链或支链烯基或苄基;
-G3表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G4和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G4表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
理解的是,基团G3或G4中的至少一个与基团G5或G6中的至少一个形成脂族环的残基;
-G5表示氢原子或含有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G6形成含有4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G6表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G5形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-理解的是,基团G5或G6中的至少一个与基团G3或G4中的至少一个形成脂族环的残基。
已经发现,相对于专利申请WO2017/216446,叔胺(C)在催化组合物(B)中的存在令人惊讶地允许显著降低粘合剂组合物的交联时间,而且(B)的稳定性同时保持完全令人满意。
为了本发明的目的,术语“粘合剂组合物”还表示胶合剂组合物或表面涂料组合物。
根据本发明的组合物在湿气存在下或在加湿后是可交联的。
甲硅烷基化聚合物(A)
为了本发明的目的,术语“硅烷基化聚合物”是指包括至少一个烷氧基硅烷基团的聚合物。优选地,包含至少一个烷氧基硅烷基团的甲硅烷基化聚合物是包含至少一个,优选至少两个式(I)的基团的聚合物:
Figure 85568DEST_PATH_IMAGE004
其中:
-R4表示包含1-4个碳原子的直链或支链烷基,当有多个R4基团时,这些基团可以是相同的或不同的;
-R5表示包含1-4个碳原子的直链或支链烷基,当有多个R5基团时,这些基团可以是相同的或不同的,两个OR5基团可以被接合在同一个环中;
-p是等于0、1或2的整数,优选等于0或1。
如上所定义的甲硅烷基化聚合物包含至少一个可交联的烷氧基硅烷基团。可交联的烷氧基硅烷基团优选在所述聚合物的末端位置。但是,不排除位于链中间的位置。在施加粘合剂组合物之前,甲硅烷基化聚合物不是交联的。粘合剂组合物在允许其交联的条件下施加。
甲硅烷基化聚合物(A)通常以或多或少粘性液体的形式存在。优选地,甲硅烷基化聚合物的粘度为10至200Pa.s,优选为20至175Pa.s,所述粘度例如根据Brookfield类型方法在23℃和50%相对湿度下测量(S28转子)。
甲硅烷基化聚合物(A)优选包含两个式(I)基团,但是它也可以包含三至六个基团(I)基团。
优选地,所述一种或多种甲硅烷基化聚合物的平均摩尔质量为500至50000g/mol,更优选为700至20000g/mol。聚合物的摩尔质量可以通过本领域技术人员熟知的方法,例如通过NMR和使用聚苯乙烯类型标准物的尺寸排阻色谱法进行测量。
根据本发明的一个实施方案,甲硅烷基化聚合物(A)对应于式(II),(III)或(IV)之一:
Figure 634361DEST_PATH_IMAGE005
其中:
-R4,R5和p具有与上述式(I)相同的含义,
-P表示饱和或不饱和,直链或支链的聚合物基团,其任选地包含一个或多个杂原子,例如氧,氮,硫或硅,并且优选地具有100g/mol至48600g/mol,更特别地300g/mol至18600g/mol或500g/mol至12600g/mol的数均摩尔质量,
-R1表示包含5至15个碳原子的二价基于烃的基团,其可以是芳族或脂族,直链,支链或环状的,
-R3表示包含1至6个碳原子,优选1至3个碳原子的直链或支链二价亚烷基,
-X表示选自-NH-,-NR7-或-S-的二价基团,
-R7表示包含1至20个碳原子的并可包含一个或多个杂原子的直链或支链烷基,
-f是1至6,优选2至5,优选2至4,更优选2至3的整数。
优选地,在以上式(II),(III)和/或(IV)中,P表示以非限制性方式选自以下的聚合物基团:聚醚,聚碳酸酯,聚酯,聚烯烃,聚丙烯酸酯,聚醚聚氨酯,聚酯聚氨酯,聚烯烃聚氨酯,聚丙烯酸酯聚氨酯,聚碳酸酯聚氨酯和嵌段聚醚/聚酯聚氨酯。
例如,EP2468783描述了式(II)的甲硅烷基化聚合物,其中P表示包含聚氨酯/聚酯/聚醚嵌段的聚合物基团。
根据一个实施方案,所述甲硅烷基化聚合物选自甲硅烷基化聚氨酯,甲硅烷基化聚醚和它们的混合物。
根据一个具体的实施方案,甲硅烷基化聚合物对应于式(II'),(III')或(IV')之一:
Figure 456823DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE007
Figure 192698DEST_PATH_IMAGE008
其中式(II'),(III')和(IV'):
-R1,R3,R4,R5,X,R7和p具有与在上述式(II),(III)和(IV)中相同的含义,
-R2表示饱和或不饱和,直链或支链的二价烃基基团,其任选地包含一个或多个杂原子,例如氧,氮,硫或硅,并且优选地具有100g/mol至48600g/mol,更特别地300g/mol至18600g/mol或500g/mol至12600g/mol的数均摩尔质量,
-n是大于或等于0的整数。
在以上定义的(II'),(III')或(IV')的甲硅烷基化聚合物中,当基团R2包含一个或多个杂原子时,所述一个或多个杂原子不存在于链的末端。换句话说,键合至与甲硅烷基化聚合物相邻的氧原子的二价基团R2的自由价分别来自碳原子。因此,基团R2的主链在两个末端中的每个末端被碳原子终止,这时所述碳原子具有自由价。
根据一个实施方案,甲硅烷基化聚合物(A)由选自以下的多元醇获得:聚醚多元醇,聚酯多元醇,聚碳酸酯多元醇,聚丙烯酸酯多元醇,聚硅氧烷多元醇和聚烯烃多元醇和它们的混合物,更优选地选自以下的多元醇获得:聚醚二醇,聚酯的二醇,聚碳酸酯二醇,聚丙烯酸酯二醇,聚硅氧烷二醇,聚烯烃二醇和它们的混合物。在上述式(II'),(III')或(IV')的聚合物的情况下,这样的二醇可以由式HO-R2-OH表示,其中R2具有与式(II'),(III')或(IV')相同的含义。
例如,在式(II'),(III')或(IV')中可存在的R2类型的基团中,可以提及以下二价基团,其中下式显示出两个自由价:
-聚丙二醇的衍生物:
Figure 126019DEST_PATH_IMAGE009
-聚酯二醇的衍生物:
Figure 529319DEST_PATH_IMAGE010
-聚丁二烯二醇的衍生物:
Figure 257103DEST_PATH_IMAGE011
-聚丙烯酸酯二醇的衍生物:
Figure 496586DEST_PATH_IMAGE012
-聚硅氧烷二醇的衍生物:
Figure 968018DEST_PATH_IMAGE013
其中:
q表示整数,使得基团R2的数均分子量为100g/mol至48600g/mol,优选为300g/mol至18600g/mol,更优选为500g/mol至12600g/mol,
r和s表示零或非零整数,使得基团R2的数均分子量为100g/mol至48600g/mol,优选为300g/mol至18600g/mol,更优选地为500g/mol至12600g/mol,理解的是,总和r+s不是零,
Q1表示优选含有1至18个碳原子,更优选1至8个碳原子的直链或支链,饱和或不饱和的芳族或脂族二价亚烷基,
Q2表示直链或支链二价亚烷基,其优选含有2至36个碳原子,更优选1至8个碳原子,
Q3,Q4,Q5,Q6,Q7和Q8彼此独立地表示氢原子或优选包含1至12个碳原子,优选1至12个碳原子,更优选2至12个碳原子,优选2至8个碳原子的烷基,烯基或芳族基团。
根据一个实施方案,R1选自以下二价基团之一,其下式显示出两个自由价:
a)衍生自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的二价基团:
Figure 225824DEST_PATH_IMAGE014
b)衍生自二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)的二价基团
Figure 390089DEST_PATH_IMAGE015
c)衍生自甲苯二异氰酸酯(TDI)的二价基团
Figure 366136DEST_PATH_IMAGE016
d)由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的4,4'和2,4'异构体衍生的二价基团
Figure 828210DEST_PATH_IMAGE017
e)衍生自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的二价基团-(CH2)6-
f)衍生自间亚二甲苯基二异氰酸酯(m-XDI)的二价基团。
Figure 206102DEST_PATH_IMAGE018
式(II)或(II')的聚合物可以根据在EP2336208和WO2009/106699中描述的方法获得。在使用不同类型的多元醇的情况下,本领域技术人员将知道如何调节在这两个文献中描述的制备方法。在符合式(II)的聚合物中,可以提及:
-Geniosil® STP-E10(可从Wacker获得):聚醚,其包含两个二甲氧基类型基团(I)(n等于0,p等于1,R4和R5表示甲基),具有为8889g/mol的数均摩尔质量,其中R3表示甲基;
-Geniosil® STP-E30(可从Wacker获得):聚醚,其包含两个二甲氧基类型基团(I)(n等于0,p等于1,R4和R5表示甲基),具有为14493g/mol的数均摩尔质量,其中R3表示甲基;
-Spur+® 1050MM(可从Momentive购得):聚氨酯,其包含两个三甲氧基类型基团(I)(n不为0,p等于0并且R5表示甲基),具有为16393g/mol的数均摩尔质量,其中R3表示正丙基;
-Spur+® Y-19116(可从Momentive获得):聚氨酯,其包含两个三甲氧基类型基团(I)(n不为0,R5表示甲基),具有为15000至17000g/mol的数均摩尔质量,其中R3表示正丙基;
-Desmoseal® S XP 2636(可从拜耳公司获得):聚氨酯,其包含两个三甲氧基类型基团(I)(n不是0,p等于0并且R5表示甲基),具有为15038g/mol的数均摩尔质量,其中R3表示正丙烯基。
式(III)或(III')的聚合物可以根据例如在EP1829928中描述的方法通过聚醚二烯丙基醚的氢化硅烷基化而获得。在对应于式(III)的聚合物中,可以提及:
-聚合物MS SAX® 350(可从Kaneka获得),其对应于包含两个二甲氧基类型的两个基团(I)的聚醚(p等于1且R4和R5表示甲基),具有为14000至16000克/摩尔的数均摩尔质量;
-聚合物MS SAX® 260(可从Kaneka获得),其对应于包含两个二甲氧基类型的基团(I)的聚醚(p等于1,R4和R5表示甲基的基团),具有为16000至18000g/mol的数均摩尔质量,其中R3表示乙基;
-聚合物MS S303H(可从Kaneka获得)对应于包含两个二甲氧基类型的基团(I)的聚醚(p等于1并且R4表示甲基),具有约为22,000道尔顿的数均分子量。
式(IV)或(IV')的聚合物可例如通过使多元醇与一种或多种二异氰酸酯反应,然后与氨基硅烷或巯基硅烷反应而获得。式(IV)或(IV')的聚合物的制备方法在EP2583988中进行了描述。在使用不同类型的多元醇的情况下,本领域技术人员将知道如何调节所述文献中描述的制备方法。
根据本发明的一个优选实施方案,粘合剂组合物包含至少一种式(II)和/或(II')的甲硅烷基化聚合物或至少一种式(III)和/或(III')的甲硅烷基化聚合物。
根据本发明的最特别优选的实施方案,粘合剂组合物包含至少一种式(III')的甲硅烷基化聚合物,尤其其中R2是衍生自聚醚,优选衍生自聚(氧化烯)二醇和甚至更特别地衍生自聚丙二醇的二价基团。所述粘合剂组合物的交联时间这时完全有利地被降低。
所述一种或多种甲硅烷基化聚合物(A)可占粘合剂组合物的总重量的至少5重量%,优选至少10重量%,更优选至少15重量%。通常,粘合剂组合物中甲硅烷基化聚合物的含量优选小于或等于90重量%,更优选小于或等于80重量%,甚至更优选小于或等于70重量%,有利地小于或等于60重量%,相对于粘合剂组合物的总重量。
粘合剂组合物中甲硅烷基化聚合物(A)的量可取决于所述粘合剂组合物的用途。事实上,对于胶合剂组合物,相对于粘合剂组合物的总重量,粘合剂组合物将优选包含5重量%至50重量%的甲硅烷基化聚合物,优选包含10重量%至40重量%的甲硅烷基化聚合物。对于用于配制压敏自粘制品(PSA型)的粘合剂组合物,该粘合剂组合物优选将包含10重量%至99.9重量%,优选15重量%至90重量%,更优选20重量%至80重量%的甲硅烷基化聚合物,相对于粘合剂组合物的总重量。
催化组合物(B)
催化组合物(B)用于使包含在粘合剂组合物中的甲硅烷基化聚合物(A)交联。如在本发明中所定义的催化组合物(B)是稳定的,特别地在粘合剂组合物的储存期间。
在储存粘合剂组合物时,聚合物(A)为可交联的(非交联的)形式。甲硅烷基化聚合物(A)的交联是在将粘合剂组合物施加到表面上的过程中,在有大气水分的情况下进行的,以确保粘合或以形成涂层或接头。催化组合物(B)的稳定性有利地对应于粘合剂组合物在其储存之后保持交联时间。
催化组合物(B)包含:
-其pKa大于11的叔胺(C);和
-通过使至少一种金属醇盐(D1)与至少一种选自如上定义的式(V)或(VI)肟的肟(D2)反应获得的有机金属化合物(D)。
叔胺(C)有利地是其pKa大于11的强碱。
根据一个实施方案,催化组合物(B)包含式(VII)的磷腈(C1)作为叔胺(C):
Figure 275689DEST_PATH_IMAGE019
其中:
-J1表示包含1至6个碳原子的直链或支链烷基,
-J2和J3彼此独立地表示包含1至4个碳原子的烷基或与跟它们连接的氮原子一起形成包含4至6个碳原子的脂族杂环;
-J4和J5彼此独立地表示包含1至4个碳原子的烷基或与跟它们连接的氮原子一起形成包含3至4个碳原子的脂族杂环;
-J6和J7彼此独立地表示包含1至4个碳原子的烷基或与跟它们连接的氮原子一起形成包含4至6个碳原子的脂族杂环;
还应理解的是,J4(或J5)可以与基团J6(或J7)和/或J2(或J3)中的至少一个以及与它们连接的两个氮原子和磷原子形成包含3至4个碳原子的脂族环。
式(VII)的磷腈(C1)根据本领域技术人员已知的方法进行制备,并且一些也可以商购获得。因此可以提及:
-下式的催化剂:
Figure 739031DEST_PATH_IMAGE020
其可从Sigma-Aldrich以商品名磷腈碱P1-叔丁基-三(四亚甲基)(也称为P1)获得;
-下式的催化剂:
Figure 552266DEST_PATH_IMAGE021
其可从Sigma-Aldrich以名称2-叔丁基氨基-2-二乙氨基-1,3-二甲基过氢-1,3,2-二氮杂磷(也称为BEMP)获得。
根据另一个实施方案,催化组合物(B)包含其pKa大于11的胍或脒作为叔胺(C),其优先选自以下化合物:
-1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(或DBU),其pKa等于12.5并具有下式:
Figure 784665DEST_PATH_IMAGE022
-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(或TBD),其pKa等于13.7并具有下式:
Figure 290732DEST_PATH_IMAGE023
-1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(或DBN),其pKa等于约12并具有下式:
Figure 975792DEST_PATH_IMAGE024
这些化合物也是可商购的,例如可从Safic Alcan公司获得DBU,从Sigma-Aldrich公司获得TBD和DBN。
催化组合物(B)包含有机金属化合物(D),其通过使金属醇盐(D1)与式(V)或(VI)的肟(D2)反应而获得。
金属醇盐(D1)可以是例如式(VIII)的形式:
Figure 343450DEST_PATH_IMAGE025
其中:
-M表示金属原子,优选地选自钛,锆,铝,锌,铋,硅,铪,钡,铈,铯,铷和锑,
-根据金属原子M的化合价,y等于1、2、3或4,并且
-R表示烷基,烯基,羰基-烷基或羰基-烯基,所述烷基或烯基基团包含1至22个碳原子,优选1至15个碳原子。
因此,对于本发明的目的,金属醇盐也覆盖了其中上述基团R是羰基-烷基或羰基-烯基的金属链烷酸盐。
看起来在金属醇盐(D1)和肟(D2)之间的反应可以用以下示意方程式表示:
Figure 430355DEST_PATH_IMAGE026
其中:
-M(OR)y对应于如先前定义的式(VIII),
-R'R''C=NOH表示肟,
-x是选自1、2、3和4的整数,从1至相应金属M的化合价。
不希望与任何理论相联系,发明人因此发现叔胺(C)与包含至少一个“M-O-N”类型键的有机金属化合物的组合在包含可交联的甲硅烷基化聚合物的组合物中相对于单独的所述有机金属化合物具有更改善的催化性质,其中M表示金属原子,O表示氧原子,且N表示氮原子。相对于专利申请WO2017/216446,这些改善的催化性质特别具有进一步降低交联时间的作用。
金属醇盐优选为式(VIII)的形式,其中:
-M表示选自钛,铋,锌,铷和铯的金属原子;和
-R表示具有1-5个碳原子,优选2-4个碳原子,优选3-4个碳原子的直链或支链烷基或烯基,优选烷基;或
-R表示羰基-烷基,其烷基包含1至14个碳原子。
根据本发明的有利实施方案,金属醇盐选自钛的醇盐或铋、锌、铷或铯的链烷酸盐。
更特别优选钛的醇盐,最特别地化合物:Ti(OnBu)4,其中“nBu”表示正丁基(-CH2-CH2-CH2-CH3)。
在铋、锌、铷或铯的链烷酸盐中,特别优选以下化合物:Bi[O(C=O)C9H19]2;Zn[O(C=O)C9H19]2;Rb[O(C=O)C9H19];Cs[O(C=O)C9H19]。
式(VIII)的金属醇盐是可商购的产品。从而:
-Ti(OnBu)4可从Sigma Aldrich或Dorf Ketal以商品名Tyzor® TnBT获得;
-Zn[O(C=O)C9H19]2可从Borchers公司以商品名Borchi® KAT 15获得;
-Bi[O(C=O)C9H19]2可从Borchers公司以商品名Borchi® KAT 315获得;
-Rb[O(C=O)C9H19]可从TIB Chemicals公司以商品名TIB KAT® VP16-626获得;
-Cs[O(C=O)C9H19]可从TIB Chemicals公司以商品名TIB KAT® VP15-796获得。
催化组合物(B)包含有机金属化合物(D),其通过使金属醇盐(D1)与式(V)或(VI)的肟(D2)反应而获得。
根据本发明的一个实施方案,在肟(D2)的式(V)中,G1优选表示甲基或乙基,更优选表示甲基。
根据本发明的一个实施方案,在式(V)中,G2优选表示氢或包含1至8个碳原子,优选1至6个碳原子,更优选1至4个碳原子的直链或支链烷基,或苯基,或-N(G7G8)基团,其中G7和G8优选表示甲基,乙基,丙基,丁基,戊基或苄基(-CH2-C6H5),更优选甲基,乙基,丙基或苄基。
式(VI)的肟可以是单环或多环的,优选单环的。
例如,在式(VI)的多环肟的情况下,当G3与G5或G6形成环时,当G4与G5或G6形成环时,以及当G3和G4(以及G5和G6)接合在相同的环上时,则肟具有三环结构,例如金刚烷或降冰片烯类型。
根据本发明的一个实施方案,在式(VI)中,
-G3和G6各自表示氢原子,和/或
-G4和G5形成脂族环,优选饱和脂族环,具有4至14个碳原子,优选5至12个碳原子,更优选6个碳原子,所述环任选地被一个或多个甲基,乙基和/或丙基取代环,并且所述环任选地包含一个或多个选自氧原子,硫原子和氮原子的杂原子,所述氮原子这时不与氢原子键合。
作为式(VI)的肟的实例,可以提及环己酮肟和环十二酮肟。这两种化合物可广泛商业购得。因此,环己酮肟可以从OMG Borchers公司以商品名Borchi® NOX C3获得。
根据本发明的一个具体实施方案,有机金属化合物(D)通过以下物质的反应获得:
-醇盐(D1),其选自以下化合物:Ti(OnBu)4、Zn[O(C=O)C9H19]、Bi[O(C=O)C9H19]2
-和选自式(VI-1)肟的肟(D2):
Figure 107324DEST_PATH_IMAGE027
其中:
-G4和G5形成具有5-11个碳原子的饱和脂族环。
根据本发明的一个具体实施方案,有机金属化合物(D)选自以下化合物:
-在式Ti(OnBu)4的醇盐与环己酮肟之间的反应产物;
-在式Zn[O(C=O)C9H19]2的醇盐与环己酮肟之间反应的产物;
-在式Bi[O(C=O)C9H19]2的醇盐与环己酮肟之间反应的产物;
-在式Rb[O(C=O)C9H19]的醇盐与环己酮肟之间反应的产物;
-在式Cs[O(C=O)C9H19]的醇盐与环己酮肟之间的反应产物。
根据本发明的一个实施方案,有机金属化合物(D)通过使金属醇盐(D1)与肟(D2)以1:1至1:6,优选为1:1至1:4的醇盐/肟的摩尔比反应而获得。在其中金属醇盐的金属是四价的情况下,该实施方案是特别优选的。在其中金属醇盐的金属为三价的情况下,醇盐/肟的摩尔比优选为1:1至1:3。在二价金属的情况下,该相同的摩尔比优选为1:1至1:2,在单价金属的情况下,该摩尔比将为约1:1。
催化组合物(B)包含叔胺(C)和有机金属化合物(D),其各自的量对应于以下比率:在0.5至25,优选1至5的范围内的(C)的摩尔数/金属醇盐(D1)的摩尔数。
根据一个实施方案,催化组合物(B)基本上由叔胺(C)和有机金属化合物(D)组成。
根据另一个实施方案,除了叔胺(C)和有机金属化合物(D)之外,催化组合物(B)还包含选自以下的有机硅化合物(E):
-倍半硅氧烷(E1);
-式(IX)的化合物(E2):
Figure 279679DEST_PATH_IMAGE028
其中:
-K为饱和或不饱和,直链或支链的基于烃的基团,其包含2至15个碳原子和一个或多个选自氮和氧的杂原子;
-R6表示直链或支链的烷基或烯基,优选烷基,其含有1-5个碳原子,优选1-2个碳原子;
-v等于1、2或3;和
-原硅酸四乙酯低聚物(E3)。
该实施方案是特别有利的,因为它可以为通过粘合剂组合物的交联形成的粘合剂接头获得改善的机械性能。
根据该实施方案的甚至更优选的变体,叔胺(C)选自脒和胍,并且有机金属化合物(D)获自烷氧基钛,优选获自Ti(OnBu)4。通过粘合剂组合物的交联形成的粘合剂接头有利地是内聚的。
倍半硅氧烷通常是可以采用具有Si-O-Si键的多面体结构或聚合物结构的有机硅化合物。它们通常具有以下一般结构:
Figure 434717DEST_PATH_IMAGE029
其中R,为相同或不同的种类,表示有机基团,并且t是可以为6至12的整数,t优选等于6、8、10或12。
根据一个实施方案,倍半硅氧烷(A)具有多面体结构(或“多面体寡聚倍半硅氧烷”的POSS)。
优选地,倍半硅氧烷(A)对应于以下通式(X):
Figure 641707DEST_PATH_IMAGE030
(X)
其中R'1至R'8每个彼此独立地表示一个选自以下的基团:
-氢原子,
-选自以下的基团:直链或支链的C1-C4烷氧基,包含1至30个碳原子的直链或支链的烷基,包含2至30个碳原子的烯基,包含6至30个碳原子的芳族基团,包含3至30个碳原子的烯丙基,包含3至30个碳原子的环状脂族基和包含1至30个碳原子的酰基,和
-基团-OSiR'9R'10,其中R'9和R'10每个彼此独立地表示氢原子或选自以下的基团:直链或支链C1-C4烷基,直链或支链C1-C4烷氧基,C2-C4烯基,苯基,C3-C6烯丙基,环状C3-C8脂族基和C1-C4酰基;
条件是:
-在基团R'1至R'8中的至少一个基团是C1-C4烷氧基;和
-在基团R'1至R'8中至少一个基团是苯基。
倍半硅氧烷是已知的化合物,其特别地被描述在专利申请WO2008/107331中。一些也可商购获得,由此来自陶氏的产品以名称Dow Corning® 3074和Dow Corning® 3037(CAS号=68957-04-0)出售。
式(IX)的化合物(E2)有利地选自:
-三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]异氰脲酸酯(CAS号=26115-70-8),其分子式为:
Figure 489578DEST_PATH_IMAGE031
其由Wacker以名称Geniosil® GF 69出售;
--双(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺(CAS号=82985-35-1),其分子式为:
Figure 149229DEST_PATH_IMAGE032
其由EVONIK以名称Dynasylan® 1124出售;和
-三(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺(CAS号=18784-74-2),其分子式为:
Figure 357225DEST_PATH_IMAGE033
它由Gelest以代码SIT8716.3出售。
原硅酸四乙酯低聚物(E3)也称为TEOS低聚物,对应于下式:
Figure 153143DEST_PATH_IMAGE034
其中w为1到10的整数。
此类低聚物由Wacker以商品名Wacker® TES 40 WN出售。
当催化组合物(B),除叔胺(C)和有机金属化合物(D)之外,还包含有机硅化合物(E)时,后者有利地以对应于以下比例的量存在:(E)的摩尔数/金属醇盐(D1)的摩尔数为0.1至5,优选0.3至1。
根据一种优选的变体,催化组合物(B)还包含溶剂(S)。当肟(D2)是在室温下为固体化合物时,该变体是特别优选的。
为了本发明的目的,术语“溶剂”是指在室温下为液体并且能够通过物理性质的机理溶解固体或液体物质而不与所述物质发生化学反应的化合物或组合物。因此,术语“溶剂”还包括通常由术语“增塑剂”表示的物质,条件是该物质能够溶解存在于催化组合物(B)中的成分而不会与其发生化学反应。
在可能的溶剂中,可以提及极性溶剂,例如四氢呋喃(THF),乙酸乙酯,甲乙酮或二甲苯。
在增塑剂中,可以提及:
-季戊四醇四戊酸酯,由Perstorp公司以商标名PevalenTM出售;
-(C10-C18)烷基磺酸苯酯(CAS号=70775-94-9),例如由Lanxess公司以Mesamoll®的名称出售的产品;
-1,2-环己烷二甲酸二异壬酯,由BASF公司以商品名Hexamoll Dinch®出售;
-苯甲酸,邻苯二甲酸,偏苯三酸,均苯四酸,己二酸,癸二酸,富马酸,马来酸,衣康酸或柠檬酸的酯;
-聚酯,聚醚或烃矿物油的衍生物。
在邻苯二甲酸的衍生物中,尤其可以提及邻苯二甲酸酯,例如邻苯二甲酸二丁酯,邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二环己基酯,邻苯二甲酸二异辛基酯,邻苯二甲酸二异癸基酯,邻苯二甲酸二苄基酯或邻苯二甲酸丁苄酯。
要引入催化组合物(B)中的溶剂的量可以由本领域技术人员容易地确定,以溶解醇盐(D1)和肟(D2),该量通常也足以溶解叔胺(C)和有机硅化合物(E),当后者存在时。通常,对应于以下比例的溶剂量是合适的:最高至6的(S)的摩尔数/金属醇盐(D1)的摩尔数。
根据一个实施方案,催化组合物(B)基本上由叔胺(C),有机金属化合物(D)和溶剂(S)组成。
根据另一个实施方案,催化组合物(B)基本上由叔胺(C),有机金属化合物(D),有机硅化合物(E)和溶剂(S)组成。
催化组合物(B)可以占粘合剂组合物总重量的至少0.05重量%,优选0.1重量%至10重量%,优选0.5重量%至5重量%,甚至更优选0.5重量%至2重量%。
所述催化组合物(B)通过包括以下步骤的方法进行制备:
(i)优选在溶剂(S)的存在下,将金属醇盐(D1)与肟(D2)混合以形成有机金属化合物(D),然后
(ii)必要时,将有机硅化合物(E)引入到在步骤(i)获得的混合物中,然后
(iii)将叔胺(C)引入在步骤(i)或(ii)中获得的混合物中。
优选地,步骤(i),(ii)和(iii)在室温(约23℃)和大气压(约1巴)下进行。
当催化组合物(B)包含有机硅化合物(E)时,则步骤(ii)是必需的,并且优选地,以上述顺序进行,但是步骤(ii)和(iii)的对调也是可能的。
其它添加剂(F)
根据本发明的粘合剂组合物可以包含其它添加剂(F)。
术语“其它添加剂”是指既不是甲硅烷基化聚合物(A)也不是在如上定义的催化组合物(B)中包括的化合物的添加剂。
在其它添加剂中,可以提及填料,流变剂,增塑剂,吸湿剂,紫外线稳定剂和粘合促进剂。
根据本发明的粘合剂组合物可包含填料,所述填料可以是无机填料,有机填料或无机和有机填料的混合物。
无机填料可以选自碳酸钙,聚碳酸酯钙,氢氧化铝,滑石,高岭土,炭黑,二氧化硅和气相二氧化硅,石英或玻璃珠。
有机填料可以选自聚氯乙烯,聚乙烯,聚酰胺,苯乙烯-丁二烯树脂或呈粉末形式的任何其它有机聚合物。
优选地,填料具有为0.010至20μm,优选为0.020至15μm,更优选为0.030至5μm的粒径。
在粘合剂组合物中存在的填料可在组合物中提供不同功能,例如流变剂功能。
填料可以占粘合剂组合物总重量的至多80重量%,优选20重量%至70重量%,更优选30重量%至60重量%。
可以提供添加剂以根据应用限制来调节粘合剂组合物的流变性。例如,可以添加增大流动阈值的添加剂(流变剂),以在施加组合物期间,特别地当接收粘合剂组合物层的表面不是水平时,防止流动。
所述一种或多种流变剂可占粘合剂组合物总重量的0.01重量%至8重量%,优选0.05重量%至6重量%,更优选0.1重量%至5重量%。
在本发明的粘合剂组合物中作为添加剂(F)包括的增塑剂可以在与上面对于增塑剂(其被包括在任选地在催化组合物(B)中包含的溶剂(S)的定义中)给出的列表相同的列表中进行选择。作为添加剂(F)被包括的增塑剂可以与在(B)中包含的所述增塑剂相同(或不同)。
增塑剂必须与聚合物相容,并且不得在粘合剂组合物中分离。增塑剂允许增大组合物的可塑性(伸长率)并降低其粘度。
当组合物中存在增塑剂时,其含量优选小于或等于20重量%,优选小于或等于5重量%,相对于粘合剂组合物的总重量进行表示。当存在增塑剂时,增塑剂占0.1重量%至20重量%,优选0.5重量%至10重量%,甚至更优选0.5重量%至5重量%,基于粘合剂组合物的总重量。
吸湿剂,如果存在的话,可以选自乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO),例如可从Momentive公司获得的Silquest® A171,乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO),例如可从WACKER公司获得的Geniosil® GF 56,或烷氧基芳基硅烷,例如从Wacker公司获得的Geniosil® XL70。
吸湿剂,除了允许中和在粘合剂组合物中任选存在的水(例如经由添加剂)外,还允许稍微增大粘合剂组合物的交联速度(当其根据目标应用是过快时)。
当吸湿剂存在于组合物中时,其含量相对于粘合剂组合物的总重量优选小于或等于4重量%,更优选小于或等于3重量%。当它存在时,相对于粘合剂组合物的总重量,吸湿剂的存在比例为0.5重量%至5重量%,优选为1重量%至3重量%。如果其以过量存在,则吸湿剂可能导致粘合剂组合物的交联时间增加。
可以添加紫外稳定剂和热稳定剂,以防止(减慢或阻止)聚合物的降解,以获得更好的紫外稳定性或热冲击稳定性。作为实例将提及可得自BASF公司的Tinuvin® 123、Tinuvin® 326或Irganox® 245。
作为助粘剂的实例,可以提及氨基硅烷。特别地,氨基硅烷允许改善式(II)或(II')或(IV)或(IV')的甲硅烷基化聚合物的交联。
粘合剂组合物
根据本发明的优选变体,粘合剂组合物包含如上所述的式(III)或(III')的甲硅烷基化聚合物作为甲硅烷基化聚合物,和包含有机金属化合物(D)的催化组合物(B),有机金属化合物通过选自以下的醇盐与的环己酮肟反应制得:Ti(OnBu)4,Zn[O(C=O)C9H19]2,Bi[O(C=O)C9H19]2,Rb[O(C=O)C9H19]和Cs[O(C=O)C9H19]。
根据本发明的实施方案,粘合剂组合物包括:
- 5-90重量%,优选10-70重量%,更优选15-60重量%的至少一种甲硅烷基化聚合物(A),
- 0.05-10重量%,优选0.1-10重量%,更优选0.1-5重量%的催化组合物(B),
相对于粘合剂组合物的总重量计。
根据本发明的一个具体实施方案,该粘合剂组合物包括并且特别地由以下组成:
-5-90重量%,优选10-70重量%,更优选15-60重量%的至少一种甲硅烷基化聚合物(A),
-0.05-10重量%,优选0.1-10重量%,更优选0.1-5重量%的催化组合物(B),
-10至80重量%,优选20至70重量%,更优选30至60重量%的至少一种填料,
相对于粘合剂组合物的总重量计。
根据本发明的一个具体实施方案,该粘合剂组合物包括并且特别地由以下组成:
-5至90重量%,优选10至80重量%,更优选15至70重量%的至少一种甲硅烷基化聚合物(A),
-0.05-10重量%,优选0.1-10重量%,更优选0.1-5重量%的催化组合物(B),
-10至80重量%,优选20至70重量%,更优选30至60重量%的至少一种填料,
-至少0.05重量%至20重量%,优选0.1重量%至15重量%,更优选0.5重量%至10重量%的至少一种其它添加剂,其选自增粘剂,增塑剂,吸湿剂,流变剂以及UV和热稳定剂,
相对于粘合剂组合物的总重量计。
优选地,根据本发明的粘合剂组合物具有为10-100Pa.s的粘度,其采用宾汉(Bingham)模型在23℃下使用标准流变仪进行测量。
优选将根据本发明的粘合剂组合物包装并储存在防潮的密封盒中。
根据一个实施方案,根据本发明的粘合剂组合物以两组分形式存在,其中甲硅烷基化聚合物(A)和催化组合物(B)被包装在两个分开的隔室中。
粘合剂组合物在其使用(例如通过施加到载体上)之前不发生交联。根据本发明的粘合剂组合物在允许其交联的条件下进行施加。粘合剂组合物的交联具有在上述甲硅烷基化聚合物的聚合物链之间以及在大气水分的作用下产生硅氧烷类型的键的作用,该键引起形成三维聚合物网络。
本发明的粘合剂组合物可以通过在10℃至40℃的温度和在20%至55%(±5%)的相对湿度下使甲硅烷基化聚合物(A)和催化组合物(B)混合来制备。当粘合剂组合物中存在填充剂时,催化组合物(B)优选在将所述一种或多种甲硅烷基化聚合物和填充剂混合之后在第二步骤中进行添加。其它任选的添加剂根据常规用法被引入。
根据本发明的粘合剂组合物可被包装在包含至少两个分开的隔室并且包含根据本发明的粘合剂组合物的试剂盒中。
所述试剂盒可以包含水,应理解的是,在这种情况下,水和所述一种或多种甲硅烷基化聚合物被包装在两个分开的隔室中。
因此,在这样的试剂盒中,根据本发明的粘合剂组合物可以以双组分形式存在,其中甲硅烷基化聚合物(A)和催化组合物(B)被包装在两个分开的隔室中。根据该实施方案,试剂盒还可以任选地在第三隔室中包含水。
根据另一个实施方案,根据本发明的试剂盒可以包含在一个隔室中的呈单组分形式的粘合剂组合物和在第二隔室中的水。例如,根据该实施方案,第二隔室可以包含多元醇的水溶液。
因此,在施加粘合剂组合物期间,将根据本发明的试剂盒的隔室的组分混合,以允许所述一种或多种甲硅烷基化聚合物交联。
本发明的主题还是一种催化组合物(B),其包含:
-pKa大于11的叔胺(C);和
-通过使至少一种金属醇盐(D1)与选自式(V)的肟或式(VI)的肟中的至少一种肟(D2)反应获得的有机金属化合物(D):
Figure 171915DEST_PATH_IMAGE035
Figure 318862DEST_PATH_IMAGE036
其中:
-G1是氢原子或包含1-4个碳原子的直链或支链烷基;
-G2是氢原子或选自以下的基团:包含1至10个碳原子的直链或支链烷基,包含2至10个碳原子的直链或支链烯基,包含3至10个碳原子的环状烷基,芳基或基团-N(G7G8),其中G7和G8彼此独立地表示包含1至10个碳原子的直链或支链烷基或包含2至10个碳原子的直链或支链烯基原子或苄基;
-G3表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G4和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G4表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
理解的是,基团G3或G4中的至少一个与基团G5或G6中的至少一个形成脂族环的残基;
-G5表示氢原子或含有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G6形成含有4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G6表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G5形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-应理解的是,基团G5或G6中的至少一个与基团G3或G4中的至少一个形成脂族环的残基。
本发明主题的催化组合物(B)如上面在本发明主题的粘合剂组合物的描述中所定义,并且还具有在所述描述中已经详细描述的各种实施方案。
本发明还涉及一种粘合方法,该方法包括将根据本发明的粘合剂组合物施涂到表面上,然后使所述粘合剂组合物交联。
粘合剂组合物的交联通过水分,特别地大气水分进行促进。
根据本发明的粘合剂组合物可以施用于任何类型的表面,例如混凝土,瓷砖,金属,玻璃,木材和塑料的表面上。
本发明现在在下面的实施例中进行描述,这些实施例仅以举例说明的方式给出,并且不应解释为限制本发明的范围。
实施例CD 1:
催化组合物(B)
在30ml玻璃反应器中,通过在室温,在真空下在1小时30分钟期间搅拌,将17.6mmol的环己酮肟溶解于16mmol的Mesamoll®中。
接下来,在氮气下将17.6mmol的Ti(OnBu)4添加到前述溶液中,并将混合物在室温下在真空下搅拌3小时,以得到由钛/肟配合物组成的浅黄色溶液。
最后,将35.2mmol的DBU引入该溶液中。将整体混合物1小时以获得由与DBU平衡的钛/肟配合物组成的橙色溶液形式的催化组合物cd 1。
粘合剂组合物
将由此获得的催化组合物CD 1掺入粘合剂组合物中,该粘合剂组合物是通过在快速混合器中简单混合以下成分而制得的:
-41.8重量%的MS聚合物(Kaneka的MS S303H),
-53%(重量)的沉淀碳酸钙类型填料,
-2.8重量%的乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)类型吸湿剂,
-1.4重量%的氨基丙基三甲氧基硅烷类型增粘剂,和
-1重量%的催化组合物CD 1。
对由此制备的粘合剂组合物进行以下测试:
交联时间测试
交联时间(也称为“结皮时间”)是通过每5分钟用尖头工具接触粘合剂组合物的表面2小时,然后每30分钟直到4小时(环境条件:50%的相对湿度和23℃的温度)进行评估。只要在接触表面期间,粘合剂残留物转移到尖头工具上,就认为该组合物是未交联的。
结果(以分钟表示)显示在下表1中。
稳定性测试
将上面制备的粘合剂组合物的一部分置于储盒中,该储盒存储在40℃的烘箱中。
21天后,将储盒从烤箱中取出并将一部分组合物倒入铝坩埚中,以根据上述方案测量交联时间(以分钟为单位)。
结果以以下方式表示:
“2”表示粘合剂组合物是非常稳定的(储存21天后的交联时间与刚制备粘合剂组合物后测得的交联时间相同),
“1”表示粘合剂组合物是稳定的(储存21天后的交联时间不同,但接近刚制备粘合剂组合物后测得的交联时间),
“0”表示粘合剂组合物不是稳定的(储存21天后的交联时间与刚制备粘合剂组合物后测得的交联时间有很大不同),
结果(以分钟表示)显示在下表1中。
实施例CD 2-CD 13和实施例A(比较):
对于这些实施例中的每一个,实施例CD 1以下面详细的方式进行重复。
相应的粘合剂组合物的交联时间结果和稳定性测试结果示于下表1中。
实施例CD 2:
通过用磷腈类型催化剂P1代替DBU,重复实施例CD 1。
实施例CD 3:
通过用磷腈型催化剂BEMP代替DBU,重复实施例CD 1。
实施例CD 4:
通过用TBD替换DBU,重复实施例CD 1。
实施例CD 5:
通过用47mmol的二甲苯代替16mmol的Mesamoll®,重复实施例CD 1。
实施例CD 6:
通过用10.6mmol季戊四醇四戊酸酯代替16mmol的Mesamoll®,重复实施例CD 1。
实施例CD 7:
通过用56.7mmol乙酸乙酯代替16mmolMesamoll®,重复实施例CD 1。
实施例CD 8:
通过用Zn[O(C=O)C9H19]2代替Ti(OnBu)4,重复实施例CD 1。
实施例CD 9:
通过用Bi[O(C=O)C9H19]2代替Ti(OnBu)4,重复实施例CD 1。
实施例CD 10:
通过用Rb[O(C=O)C9H19]代替Ti(OnBu)4,重复实施例CD 1。
实施例CD 11:
通过用Cs[O(C=O)C9H19]代替Ti(OnBu)4,重复实施例CD 1。
实施例CD 12:
通过用2.9mmol Ti(OnBu)4代替17.6mmol Ti(OnBu)4,并用68.3mmol DBU代替35.2mmol DBU,重复实施例CD 1。
实施例CD 13:
通过用8.8mmol的Ti(OnBu)4代替17.6mmol的Ti(OnBu)4,并用55.2mmol DBU代替35.2mmol的DBU,重复实施例CD 1。
实施例A(比较):
重复实施例CD 1,但不引入DBU。
实施例B(参照):具有锡催化剂的粘合剂组合物
通过用0.6%的二辛基锡代替1%的催化组合物cd 1,并调节其它成分的百分比来复制实施例CD 1的粘合剂组合物。
实施例C(参照):具有锌基催化剂的粘合剂组合物
通过用1%的新癸酸锌代替1%的催化组合物cd 1来复制实施例CD 1的粘合剂组合物。
交联时间结果和稳定性测试结果示于下表1中。
实施例CDE 1:
催化组合物(B)
通过重复该制备实施例CD 1的催化组合物的方案来制备催化组合物CDE 1,但在加入35.2mmol DBU之前,还将7.7mmol TEOS低聚物引入由钛/肟配合物组成的浅黄色溶液中,在所述引入之后立即搅拌获得的混合物30分钟。
粘合剂组合物
通过用由此制备的催化组合物CDE 1代替催化组合物CD 1,重复制备实施例CD 1的粘合剂组合物的方案。
对如此获得的粘合剂组合物进行以下测试:
-根据实施例CD 1中详述的方案测量交联时间
-根据下述方案测量拉伸断裂应力。
通过拉伸试验测量断裂应力
测量的原理在于在拉伸机中进行拉伸由交联的粘合剂组合物组成的标准试样,其中拉伸机可动颚以等于100mm/min的恒定速度移动,并在试样发生破裂时,记录所施加的拉伸应力(MPa)。
如国际标准ISO 37所示,标准试样是H2型的哑铃形。所用哑铃的狭窄部分的长度为20毫米,宽度为4毫米,厚度为3毫米。
为了制备哑铃,将待测试的粘合剂组合物施用于聚四氟乙烯模具中,并使该组合物在标准条件(23℃和50%相对湿度)下交联14天。
对于交联时间(以分钟表示)和断裂应力(以MPa表示)获得的结果示于下表2中。
实施例CDE 2至CDE 11:
催化组合物(B)
对于每个实施例CDE 2至CDE 11,通过重复实施例CDE 1来制备催化组合物,其中分别用实施例CD2至CD 11中每个的催化组合物代替实施例CD 1的催化组合物。
粘合剂组合物
对应于如此制备的催化组合物的粘合剂组合物的通过重复实施例CDE 1的方案,通过用合适的催化组合物简单地代替催化组合物CDE 1而得到。
对于交联时间(以分钟表示)和断裂应力(以MPa表示)获得的结果示于下表2中。
对应于实施例A,B和C(以MPa表示)的交联时间和断裂应力获得的结果也显示在下表2中。
实施例CDE 20:
通过用Geniosil® GF 69代替TEOS低聚物,重复实施例CDE 1。
对于交联时间(以分钟表示)和断裂应力(以MPa表示)获得的结果示于下表2中。
实施例CDE 21:
通过用Dynasylan®1124代替TEOS低聚物,重复实施例CDE 1。
对于交联时间(以分钟表示)和断裂应力(以MPa表示)获得的结果示于下表2中。
实施例CDE 22:
通过用 Dow Corning® 3074代替TEOS低聚物,重复实施例CDE 1。
交联时间(以分钟表示)和断裂应力(以MPa表示)获得的结果示于下表2中。
实施例CDE 23:
通过用SIT8716.3代替TEOS低聚物,重复实施例CDE 1。
对于交联时间(以分钟表示)和断裂应力(以MPa表示)获得的结果示于下表2中。
表1
基本由胺(C)和有机金属化合物(D)的组成的催化组合物
催化组合物(B) 交联时间(分钟) 在储盒中存储的稳定性(分钟)
实施例A(对比) 80 2
实施例B(参照) 45 2
实施例C(参照) 75 2
实施例CD 1 30 2
实施例CD2 45 0
实施例CD3 40 0
实施例CD4 30 1
实施例CD5 35 2
实施例CD6 30 2
实施例CD7 35 2
实施例CD8 40 2
实施例CD9 45 2
实施例CD 10 40 2
实施例CD 11 35 2
实施例CD 12 40 2
实施例CD 13 40 2
表2
基本由叔胺(C),有机金属化合物(D)和有机硅化合物(E)组成的催化组合物
催化组合物(B) 交联时间(min) 断裂应力(MPa)
实施例A(对比) 80 2.3
实施例B(参照) 45 2.7
实施例C(参照) 75 2.0
实施例CDE 1 30 2.8
实施例CDE 2 45 1.0
实施例CDE 3 40 0.4
实施例CDE 4 30 2.9
实施例CDE 5 35 3.2
实施例CDE 6 30 2.9
实施例CDE 7 35 3.2
实施例CDE 8 40 3.2
实施例CDE 9 45 2.9
实施例CDE 10 40 2.8
实施例CDE 11 35 2.8
实施例CDE 20 40 2.7
实施例CDE 21 40 3.1
实施例CDE 22 30 3.2
实施例CDE 23 45 2.7

Claims (15)

1.一种粘合剂组合物,其包含:
-至少一种甲硅烷基化聚合物(A),其包含至少一个,优选至少两个式(I)的基团:
Figure 964519DEST_PATH_IMAGE001
其中:
-R4表示包含1-4个碳原子的直链或支链烷基,当有多个R4基团时,这些基团可以是相同的或不同的;
-R5表示包含1-4个碳原子的直链或支链烷基,当有多个R5基团时,这些基团可以是相同的或不同的,两个OR5基团可接合在同一个环中;
-p是等于0、1或2的整数;和
-催化组合物(B),其包含:
-具有大于11的pKa的叔胺(C);和
-通过使至少一种金属醇盐(D1)与选自式(V)的肟或式(VI)的肟中的至少一种肟(D2)反应获得的有机金属化合物(D):
Figure 844751DEST_PATH_IMAGE002
Figure 282685DEST_PATH_IMAGE003
其中:
-G1是氢原子或包含1-4个碳原子的直链或支链烷基;
-G2是氢原子或选自以下的基团:包含1至10个碳原子的直链或支链烷基,包含2至10个碳原子的直链或支链烯基,包含3至10个碳原子的环状烷基,芳基或基团-N(G7G8),其中G7和G8彼此独立地表示包含1至10个碳原子的直链或支链烷基或包含2至10个碳原子的直链或支链烯基或苄基;
-G3表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G4和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G4表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
理解的是,基团G3或G4中的至少一个与基团G5或G6中的至少一个形成脂族环的残基;
-G5表示氢原子或含有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G6形成含有4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G6表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G5形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-理解的是,基团G5或G6中的至少一个与基团G3或G4中的至少一个形成脂族环的残基。
2.根据权利要求1所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述甲硅烷基化聚合物(A)对应于式(II),(III)或(IV)之一:
Figure 703302DEST_PATH_IMAGE004
其中:
-R4,R5和p具有与在权利要求1中描述的式(I)中相同的含义,
-P表示饱和或不饱和,直链或支链的聚合物基团,其任选地包含一个或多个杂原子,例如氧,氮,硫或硅,
-R1表示包含5至15个碳原子的二价烃基基团,其可以是芳族或脂族的,直链、支链或环状的,
-R3表示包含1至6个碳原子的直链或支链二价亚烷基,
-X表示选自-NH-,-NR7-或-S-的二价基团,
-R7表示包含1至20个碳原子的并还可包含一个或多个杂原子的直链或支链烷基,
-f是1至6的整数。
3.根据权利要求2所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述甲硅烷基化聚合物(A)对应于式(II'),(III')或(IV')之一:
Figure 175872DEST_PATH_IMAGE005
Figure 227004DEST_PATH_IMAGE006
Figure 89918DEST_PATH_IMAGE007
其中:
-R1,R3,R4,R5,X,R7和p具有与在权利要求2中描述的式(II),(III)和(IV)中相同的含义,
-R2表示饱和或不饱和,直链或支链的二价烃基基团,其任选地包含一个或多个杂原子,例如氧,氮,硫或硅,
-n是大于或等于0的整数。
4.根据权利要求3所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述甲硅烷基化聚合物(A)使得在式(II'),(III')和(IV')中包括的基团R2衍生自聚丙二醇。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)包含式(VII)的磷腈(C1)作为叔胺(C):
Figure 314226DEST_PATH_IMAGE008
其中:
-J1表示包含1至6个碳原子的直链或支链烷基,
-J2和J3彼此独立地表示包含1至4个碳原子的烷基或与跟它们连接的氮原子一起形成包含4至6个碳原子的脂族杂环;
-J4和J5彼此独立地表示包含1至4个碳原子的烷基或与跟它们连接的氮原子一起形成包含3至4个碳原子的脂族杂环;
-J6和J7彼此独立地表示包含1至4个碳原子的烷基或与跟它们连接的氮原子一起形成包含4至6个碳原子的脂族杂环;
还应理解的是,J4(或J5)可以与基团J6(或J7)和/或J2(或J3)中的至少一个以及与跟它们连接的两个氮原子和磷原子一起形成包含3至4个碳原子的脂族环。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)包含其pKa大于11的胍或脒作为叔胺(C)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于催化组合物(B)包含有机金属化合物(D),其通过以式(VIII)存在的金属醇盐(D1)的反应而获得,
Figure 375723DEST_PATH_IMAGE009
其中:
-M表示金属原子,优选地选自钛,锆,铝,锌,铋,硅,铪,钡,铈,铯,铷和锑,
-根据金属原子M的化合价,y等于1、2、3或4,并且
-R表示烷基,烯基,羰基-烷基或羰基-烯基,所述烷基或烯基基团包含1至22个碳原子,优选1至15个碳原子。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)包含通过使所述金属醇盐(D1)与式(VI)的肟(D2)反应而获得的有机金属化合物(D),其中:
-G3和G6各自表示氢原子,和/或
-G4和G5形成含有4至14个碳原子的脂族环。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)包含有机金属化合物(D),有机金属化合物(D)通过使金属醇盐(D1)与肟(D2)以1:1至1:6的醇盐/肟的摩尔比反应而获得。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)包含叔胺(C)和有机金属化合物(D),其各自量对应于在0.5至25范围中的比率:(C)的摩尔数/金属醇盐(D1)的摩尔数。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)除了包含叔胺(C)和所述有机金属化合物(D)之外,还包含选自以下的有机硅化合物(E):
-倍半硅氧烷(E1);
-式(IX)的化合物(E2):
Figure 597757DEST_PATH_IMAGE010
其中:
-K为饱和或不饱和,直链或支链的烃基基团,其包含2至15个碳原子和一个或多个选自氮和氧的杂原子;
-R6表示直链或支链的烷基或烯基,优选烷基,其含有1-5个碳原子,优选1-2个碳原子;
-v等于1、2或3;和
-原硅酸四乙酯低聚物(E3)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的粘合剂组合物,其特征在于,所述催化组合物(B)占所述粘合剂组合物的总重量的0.05重量%至10重量%。
13.一种催化组合物(B),其包含:
-具有大于11的pKa的叔胺(C);和
-通过使至少一种金属醇盐(D1)与选自式(V)的肟或式(VI)的肟中的至少一种肟(D2)反应获得的有机金属化合物(D):
Figure 10284DEST_PATH_IMAGE011
Figure 38283DEST_PATH_IMAGE012
其中:
-G1是氢原子或包含1-4个碳原子的直链或支链烷基;
-G2是氢原子或选自以下的基团:包含1至10个碳原子的直链或支链烷基,包含2至10个碳原子的直链或支链烯基,包含3至10个碳原子的环状烷基,芳基或基团-N(G7G8),其中G7和G8彼此独立地表示包含1至10个碳原子的直链或支链烷基或包含2至10个碳原子的直链或支链烯基或苄基;
-G3表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G4和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G4表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G5和/或G6形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
理解的是,基团G3或G4中的至少一个与基团G5或G6中的至少一个形成脂族环的残基;
-G5表示氢原子或含有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G6形成含有4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-G6表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,或与基团G3和/或G4和/或G5形成含4-14个碳原子的脂族环的残基,所述脂族环任选地包含一个或多个杂原子和/或一个或多个双键,并且所述脂族环任选地被一个或多个具有1-4个碳原子的烷基取代;
-应理解的是,基团G5或G6中的至少一个与基团G3或G4中的至少一个形成脂族环的残基。
14.根据权利要求13所述的催化组合物(B),其特征在于,叔胺(C),金属醇盐(D1),肟(D2)和/或有机金属化合物(D)如在权利要求5-10中任一项中所定义和/或特征在于它还包含如在权利要求11中定义的有机硅化合物(E)。
15.一种粘合方法,包括将权利要求1至12中任一项所定义的粘合剂组合物施涂到表面上,然后使所述粘合剂组合物交联。
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