CN113195507A - 多官能有机硅化合物及相关方法、化合物和组合物 - Google Patents

多官能有机硅化合物及相关方法、化合物和组合物 Download PDF

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Abstract

提供了一种多官能有机硅化合物,所述多官能有机硅化合物具有通式XSi([OSiR2]p‑0‑SiR2Y)a(R1)3‑a‑。在该式中,X选自H和烯键式不饱和部分;每个Y独立地包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。还提供了一种制备所述多官能有机硅化合物的方法。所述方法包括使(A)有机硅烷醇化合物与(B)具有至少两个可水解基团的硅烷化合物反应。还提供了由多官能有机硅化合物制备的官能化硅氧烷化合物、制备官能化硅氧烷化合物的方法以及包含官能化硅氧烷化合物的粘合剂。

Description

多官能有机硅化合物及相关方法、化合物和组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月31日提交的美国临时专利申请62/786,893的优先权和所有优点,该专利申请的内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及有机硅化合物,更具体地讲,涉及多官能有机硅化合物、用其制备的官能化硅氧烷及其制备和使用方法。
背景技术
有机硅材料是本领域已知的,并且用于多种最终用途应用和环境中。例如,有机聚硅氧烷用于许多工业、家庭护理和个人护理制剂中。具有硅氧烷和有机官能团两者的杂化材料越来越多地用于此类制剂中,因为此类杂化材料可表现出传统上仅与硅氧烷材料或有机材料相关联的组合有益效果。然而,制备杂化材料的许多方法需要常常难以合成和/或利用的官能有机硅化合物。此外,许多常规的有机硅材料具有有限的可用于制备杂化材料的官能团。具体地讲,制备某些官能有机硅化合物的传统方法常常与许多硅氧烷材料不相容(例如,通过促进硅氧烷重排、非选择性反应、降解、官能团的水解等),从而导致产率和纯度降低,并限制此类方法的一般适用性。
发明内容
本发明提供了一种多官能有机硅化合物。该多官能有机硅化合物具有以下通式:
Figure BDA0003121350240000021
其中X选自H和烯键式不饱和部分;每个Y独立地包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。
还提供了一种制备多官能有机硅化合物的方法(“制备方法”)。该制备方法包括使(A)有机硅烷醇化合物与(B)具有至少两个可水解基团的硅烷化合物反应,从而制备多官能有机硅化合物。
还提供了一种官能化硅氧烷化合物。该官能化硅氧烷化合物具有以下通式:
[R5 3SiO1/2]e[R5 2SiO2/2]f[R5SiO3/2]g[SiO4/2]h
其中下标e、f、g和h各自为摩尔份数,使得e+f+g+h=1,前提条件是e+f+g>0;每个R5独立地选自取代或未取代的烃基基团和A,前提条件是至少一个R5为A;其中每个A独立地具有下式:
Figure BDA0003121350240000022
其中每个Y独立地选自烷氧基硅烷部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;D1为二价连接基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。
还提供了一种制备官能化硅氧烷化合物的方法(“第二制备方法”或“第二方法”)。第二方法包括使多官能有机硅化合物与聚硅氧烷在存在硅氢加成催化剂的情况下反应,从而制备官能化硅氧烷化合物。
还提供了一种包含官能化硅氧烷化合物的粘合剂。
具体实施方式
多官能有机硅化合物具有以下通式:
Figure BDA0003121350240000031
其中X选自H和烯键式不饱和部分;每个Y独立地包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。
多官能有机硅化合物的每个R为独立选择的烃基基团。合适的烃基基团可为取代或未取代的。关于此类烃基基团,术语“取代的”描述了这样的烃部分:其中一个或多个氢原子被除氢之外的原子(例如,卤素原子,诸如氯、氟、溴等)替代,烃链内的碳原子被除碳之外的原子替代(即,R在链内包括一个或多个杂原子(氧、硫、氮等)),或这两者。因此,应当理解,R包括可在其碳链/主链中和/或其碳链/主链上具有取代基(即,附加到其碳链/主链和/或与其碳链/主链成一体)的烃部分,使得R可包含醚或为醚等。
一般来讲,适用于R的烃基基团可独立地为直链的、支链的、环状的或它们的组合。环状烃基基团包括芳基基团以及饱和或非共轭的环状基团。环状烃基基团可独立地是单环的或多环的。直链和支链烃基基团可以独立地为饱和或不饱和的。直链和环状烃基基团的组合的一个示例为芳烷基基团。烃基的一般示例包括烷基基团、芳基基团、烯基基团、卤代碳基团等,以及它们的衍生物、改性物和组合。合适的烷基基团的示例包括甲基、乙基、丙基(例如异丙基和/或正丙基)、丁基(例如异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(例如异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基,以及具有6个至18个碳原子的支链饱和烃基团。合适的芳基基团的示例包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基和二甲基苯基。合适的烯基基团的示例包括乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、庚烯基、己烯基和环己烯基基团。合适的一价卤代烃基团(即,烃基团)的示例包括卤代烷基基团、芳基基团以及它们的组合。卤代烷基基团的示例包括上述其中一个或多个氢原子被卤素原子诸如F或Cl替代的烷基基团。卤代烷基基团的具体示例包括氟甲基、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、以及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2,3-二氯环戊基基团,以及它们的衍生物。卤代芳基基团的示例包括上述其中一个或多个氢原子被卤素原子诸如F或Cl替代的芳基基团。卤代芳基基团的具体示例包括氯苄基和氟苄基基团。
每个R可与多官能有机硅化合物中的任何其他R相同或不同。在某些实施方案中,每个R是相同的。在其他实施方案中,至少一个R不同于多官能有机硅化合物的至少一个其他R。通常,每个R独立地选自烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团等。在某些实施方案中,每个R为甲基。
当存在时(即,其中下标a为1或2,如下文进一步所述),多官能有机硅化合物的每个R1独立地选自烃基基团。合适的烃基基团可为取代或未取代的,并且其示例为上文关于R所述的烃基基团。因此,每个R1可与多官能有机硅化合物中的任何R或每个R相同。然而,在某些实施方案中,每个R1不同于多官能有机硅化合物中的至少一个、另选地每个R。同样,每个R1可与多官能有机硅化合物中的任何其他R1相同或不同。在某些实施方案中,每个R1是相同的。在其他实施方案中,至少一个R1不同于多官能有机硅化合物的至少一个其他R1。通常,R1选自烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团等。例如,在某些实施方案中,R1为甲基。然而,也可使用芳基、烷芳基和其他类型的R1。另外,如上所述,R1可相对于所选烃基基团的烃链在内部、末端和/或侧基被取代。
一般来讲,多官能有机硅化合物的X为选自H(即,硅键合的氢原子)和烯键式不饱和部分的可硅氢加成部分。因此,在某些实施方案中,X为H。在其他实施方案中,X为烯键式不饱和部分。烯键式不饱和基团的示例通常包括具有至少一个烯烃或炔烃官能团的取代或未取代的烃基团。例如,在某些实施方案中,X包含,另选地为烯基基团或炔基基团。其具体示例包括H2C=CH-、H2C=CHCH2-、H2C=CHCH2CH2-、H2C=CH(CH2)3-、H2C=CH(CH2)4-、H2C=C(CH3)-、H2C=C(CH3)CH2-、H2C=C(CH3)CH2CH2-、H2C=C(CH3)CH2CH(CH3)-、H2C=C(CH3)CH(CH3)CH2-、H2C=C(CH3)C(CH3)2-、HC≡C-、HC≡CCH2-、HC≡CCH(CH3)-、HC≡CC(CH3)2-和HC≡CC(CH3)2CH2-。在某些实施方案中,X包含,另选地为具有式-(CH2)nCHCH2的烯基部分,其中下标n为0至4。
在某些实施方案中,X为具有通式-[D2]i-R6的烯键式不饱和部分,其中每个D2为独立选择的二价基团;下标i为0或1至10;并且R6为烯基基团或烷基基团,诸如上述烯基基团或烷基基团中的一者。在一些此类实施方案中,R6为式-(R7)CCH2的烯基基团,其中R7为具有1个至6个碳原子的烃基基团、烷氧基基团、甲硅烷基基团或H。在一些此类实施方案中,R7为H或-CH3。在这些或其他实施方案中,下标i≥1并且D2选自取代和未取代的烃基团、硅氧烷基团、甲硅烷基基团以及它们的组合。在具体的实施方案中,下标i为1并且D2包含具有通式-(CH2)j的部分,其中1≤j≤10。
多官能有机硅化合物的每个Y通常包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分。换句话讲,每个官能部分Y包含至少一个独立选择的烷氧基甲硅烷基、环氧化物或丙烯酰氧基取代基,如下文进一步详细描述。多官能有机硅化合物包含一个、两个或三个官能部分Y(即,其中下标a分别为1、2或3,如下文所述),它们各自被独立地选择。因此,在存在两个或更多个官能部分Y的情况下,每个Y可与多官能有机硅化合物中的任何其他Y相同或不同。在某些实施方案中,每个Y是相同的。在其他实施方案中,至少一个Y不同于多官能有机硅化合物的至少一个其他Y。在特定实施方案中,多官能有机硅化合物的每个Y与每个其他Y不同。无论如何,因为在各种实施方案中,多官能有机硅化合物包含两个或三个官能部分Y,本文关于多官能有机硅化合物提及的单数“官能部分Y”或简称“Y”应理解为是指每个Y,统称为多官能有机硅化合物中的Y(即在存在两个或三个官能部分Y的情况下,两个或三个官能部分Y中的每一个官能部分)。
官能部分Y的烷氧基甲硅烷基、环氧化物或丙烯酰氧基取代基可直接(例如,通过共价键)或间接(例如,通过二价连接基团)键合到以上多官能有机硅化合物的通式中所示的硅原子(即,多官能有机硅化合物的硅氧烷主链)。在某些实施方案中,官能部分Y的烷氧基甲硅烷基、环氧化物或丙烯酰氧基取代基直接键合到多官能有机硅化合物的硅氧烷主链,使得Y本身表示烷氧基甲硅烷基、环氧化物或丙烯酰氧基基团,如下文所述。
在一些实施方案中,每个官能部分Y具有式-D-R2,其中D为二价连接基团并且R2包含烷氧基甲硅烷基基团、丙烯酰氧基基团或环氧化物基团,如下文进一步详细描述。
在此类实施方案中,每个D为独立选择的二价连接基团,其可为直链或支链的以及取代或未取代的。通常,每个D选自二价取代或未取代的烃基团。例如,在一些实施方案中,至少一个D包含具有式-(CH2)m-的烃部分,其中下标m为1至16,另选地1至6。在这些或其他实施方案中,至少一个D可包含取代的烃,即包含具有至少一个杂原子(例如O、N、S等)的主链的烃基团。例如,在一些实施方案中,至少一个D为具有包含醚部分的主链的烃。每个D可与多官能有机硅化合物中的任何其他D相同或不同(例如,每个官能部分Y可包含与任何其他官能部分Y相同或不同的D)。在某些实施方案中,每个D是相同的。在其他实施方案中,至少一个D不同于多官能有机硅化合物的至少一个其他D。
一般来讲,每个R2独立地选自烷氧基甲硅烷基基团、丙烯酰氧基基团和环氧化物基团。这些基团不受特别限制,其示例有以下一般示例和具体示例。因此,根据本文的描述,本领域的技术人员将容易设想另选的烷氧基甲硅烷基基团、丙烯酰氧基基团和/或环氧化物基团。每个R2可与多官能有机硅化合物中的任何其他R2相同或不同(例如,每个官能部分Y可包含与任何其他官能部分Y相同或不同的R2)。在某些实施方案中,每个R2是相同的。在其他实施方案中,至少一个R2不同于多官能有机硅化合物的至少一个其他R2。在具体的实施方案中,多官能有机硅化合物包含至少两个、另选地三个不同的R2取代基。无论如何,因为多官能有机硅化合物包含两个或三个官能部分Y(其各自可具有式-D-R2),因此本文提及的单数形式R2可适用于多官能有机硅化合物中的不只一个R2而是每个R2(即,两个或三个官能部分Y中的每个官能部分)。
在某些实施方案中,R2为具有下式的烷氧基甲硅烷基基团:
Figure BDA0003121350240000071
其中每个R3为独立选择的烃基基团,下标c为0、1或2,并且R如上文所定义。在此类实施方案中,每个R3可与烷氧基甲硅烷基基团中的任何其他R3相同或不同。适用于R3的烃基基团的示例包括上文关于R所述的那些。通常,每个R3独立地选自烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团等。在某些实施方案中,每个R3为甲基。在其他实施方案中,每个R3为乙基。
下标c为0、1或2,使得烷氧基甲硅烷基基团可分别被定义为三烷氧基甲硅烷基、二烷氧基烷基甲硅烷基或烷氧基二烷基甲硅烷基基团。通常,下标c为0或1,使得烷氧基甲硅烷基基团包含至少两个烷氧基基团。在具体的实施方案中,下标c为0并且每个R3为甲基,使得R2为三甲氧基甲硅烷基基团(例如,具有式-Si(OCH3)3)。在其他实施方案中,下标c为0并且每个R3为乙基,使得R2为三乙氧基甲硅烷基基团(例如,具有式-Si(OCH2CH3)3)。
在一些实施方案中,至少一个部分Y的R2为环氧化物基团。环氧化物基团不受特别限制,并且可以是包含环氧化物的任何基团(例如,二碳三原子环醚)。例如,R2可为环状环氧化物或直链环氧化物。如本领域技术人员所理解的,环氧化物(例如环氧化物基团)通常用两个环氧化物碳组成的碳骨架(例如衍生自烯烃的环氧化的环氧烷烃)来描述。例如,直链环氧化物通常包含直链烃,该直链烃包含键合到相同氧原子上的两个相邻碳原子。类似地,环状环氧化物通常包含环状烃,该环状烃包含键合到相同氧原子上的两个相邻碳原子,其中至少一个但通常两个相邻碳原子位于环状结构的环中(即,为环氧化物环和烃环的一部分)。环氧化物可为末端环氧化物或内部环氧化物。合适的环氧化物的具体示例包括环氧烷基基团(诸如环氧乙基基团、环氧丙基基团、环氧己基基团等)、环氧环烷基基团(诸如环氧环戊基基团、环氧环己基基团等)等。本领域的技术人员将会理解,此类环氧化物基团可以是取代或未取代的。
在某些实施方案中,R2为下式的环氧乙基基团:
Figure BDA0003121350240000081
在其他实施方案中,R2为具有下式的环氧环己基基团:
Figure BDA0003121350240000082
在特定实施方案中,至少一个部分Y的R2为下式的丙烯酰氧基基团:
Figure BDA0003121350240000083
其中R4为独立选择的烃基基团或H。适用于R4的烃基基团的示例包括上文关于R所述的那些。
在某些实施方案中,R4为H,使得R2可被定义为丙烯酸酯基团。在其他实施方案中,R4选自取代或未取代的烃基基团,诸如上文关于R所述的那些中的任一个烃基基团。在一些此类实施方案中,R4为烷基基团,使得R2可被定义为丙烯酸烷基酯基团。在具体的实施方案中,R4为甲基,使得R2可被定义为甲基丙烯酸酯基团。
如上文所述,独立地选择多官能有机硅化合物的每个Y。在某些实施方案中,至少一个、另选地至少两个、另选地每个Y包含,另选地为烷基缩水甘油醚基团,诸如甲基缩水甘油醚基团、乙基缩水甘油醚基团、丙基缩水甘油醚基团等。在一些实施方案中,至少一个、另选地至少两个、另选地每个Y包含,另选地为环氧环己基烷基基团,诸如环氧环己基甲基基团、环氧环己基乙基基团、环氧环己基丙基基团等。在某些实施方案中,至少一个、另选地至少两个、另选地每个Y包含,另选地为烷氧基甲硅烷基烷基基团,诸如三甲氧基甲硅烷基甲基基团、三甲氧基甲硅烷基乙基基团、二乙氧基甲基甲硅烷基丁基基团等。
多官能有机硅化合物的下标a为1、2或3。因此,在某些实施方案中,下标a为1并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000091
其中每个R、R1、Y、X和下标b如本文所定义。在具体的实施方案中,下标a为2并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000092
其中每个R、R1、Y、X和下标b如本文所定义。在其他实施方案中,下标a为3并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000101
其中每个R、R1、Y、X和下标b如本文所定义。
在由下标a指定的每个部分中,多官能有机硅化合物的每个下标b独立地为0、1或2。因此,本领域的技术人员将容易理解,由下标a指定的每个部分可独立地具有子式Y-Si(R)2O-(即,单硅氧烷,其中b为0)、Y-Si(R)2O-Si(R)2O-(即,二硅氧烷,其中b为1)或Y-Si(R)2O-Si(R)2O-Si(R)2O-(即,三硅氧烷,其中b为2),其中每个Y和R如本文所定义。
在某些实施方案中,在由下标a指定的每个部分中,每个下标b为0。在一些此类实施方案中,下标a为2并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000102
其中每个R、R1、Y和X如本文所定义。在其他此类实施方案中,下标a为3并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000111
其中每个R、Y和X如本文所定义。
在特定实施方案中,在由下标a指定的每个部分中,每个下标b为1。在一些此类实施方案中,下标a为2并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000112
其中每个R、R1、Y和X如本文所定义。在其他此类实施方案中,下标a为3并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000113
其中每个R、Y和X如本文所定义。
在特定实施方案中,在由下标a指定的每个部分中,每个下标b为2。在一些此类实施方案中,下标a为2并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000121
其中每个R、R1、Y和X如本文所定义。在其他此类实施方案中,下标a为3并且多官能有机硅化合物具有通式:
Figure BDA0003121350240000122
其中每个R、Y和X如本文所定义。
如上文所述,多官能有机硅化合物的每个下标b不一定相同,而是与另一个下标b不同。但作为一个示例,其中下标a为2,并且多官能有机硅化合物包含一个由下标a指定的部分(其中b为0)和一个由下标a指定的部分(其中b为1),使得多官能有机硅化合物具有下式:
Figure BDA0003121350240000131
其中每个R、R1、Y和X如本文所定义。
还提供了一种制备多官能有机硅化合物的方法(“制备方法”)。该制备方法包括使(A)有机硅烷醇化合物与(B)具有至少两个可水解基团的硅烷化合物反应。如本领域技术人员根据本文的描述将理解的,用于制备方法中的有机硅烷醇化合物(A)形成多官能有机硅化合物的对应于由上述通式中的下标a指定的部分的一部分,并且用于制备方法中的硅烷化合物(B)形成多官能有机硅化合物的对应于由子式-Si(X)-(R1)3-a表示的部分的一部分,如本文所述。
一般来讲,有机硅烷醇化合物(A)具有下式:
Figure BDA0003121350240000132
其中,如上文关于由下标a指定的部分所述,Y包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分;每个R为独立选择的烃基基团;并且下标b为0、1或2。尽管有以上描述,本领域技术人员根据对由以上多官能有机硅化合物的下标a指定的部分的描述将容易理解对有机硅烷醇化合物(A)的限制的特定变型形式。因此,在式、结构、部分、基团或其他此类基序在多官能有机硅化合物和有机硅烷醇化合物(A)之间共用的情况下,上文关于此类共用基序的描述同样可描述有机硅烷醇化合物(例如,关于每个R、下标a、官能部分Y等)。
更具体地讲,在每种情况下,R独立地为有机硅烷醇化合物(A)中的取代或未取代的烃基基团。合适的烃基基团的示例如上文所述。通常,每个R独立地选自烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团等。在某些实施方案中,每个R为甲基。
有机硅烷醇化合物(A)的官能部分Y包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分。这些烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的示例如上文所述。
例如,在一些实施方案中,官能部分Y具有式-D-R2,其中D为二价连接基团,并且R2包含上述烷氧基甲硅烷基基团、丙烯酰氧基基团或环氧化物基团中的一者。在此类实施方案中,D为独立选择的二价连接基团,诸如二价取代或未取代的烃基团。例如,在一些实施方案中,D包含具有式-(CH2)m-的烃部分,其中下标m为1至16,另选地1至6。在这些或其他实施方案中,D可包含取代的烃,诸如醚部分。
在某些实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)包含上式的化合物(其中官能部分Y具有式-D-R2)的混合物,这些化合物关于二价基团D彼此不同。在一些此类实施方案中,每个D为直链或支链的烃基团,并且有机硅烷醇化合物(A)包含具有(直链:支链)比率为50:50、另选地65:35、另选地>90:10、另选地>95:5的直链或支链基团D的化合物。在某些实施方案中,在至少70摩尔%、另选地至少75摩尔%、另选地至少80摩尔%、另选地至少85摩尔%、另选地至少90摩尔%、另选地至少95摩尔%的具有以上通式的所用分子中,每个D为直链烃基团。
有机硅烷醇化合物(A)的下标b独立地为0、1或2。例如,在某些实施方案中,下标b为0并且有机硅烷醇化合物(A)具有下式:
Figure BDA0003121350240000141
其中每个R和Y如上文所述。在其他实施方案中,下标b为1并且有机硅烷醇化合物(A)具有下式:
Figure BDA0003121350240000142
其中每个R和Y如上文所述。在其他实施方案中,下标b为2并且有机硅烷醇化合物(A)具有下式:
Figure BDA0003121350240000151
其中每个R和Y如上文所述。
在某些实施方案中,R2为具有下式的烷氧基甲硅烷基基团:
Figure BDA0003121350240000152
其中每个R3为独立选择的烃基基团,下标c为0、1或2,并且R如上文所定义。在此类实施方案中,每个R3可与烷氧基甲硅烷基基团中的任何其他R3相同或不同。在某些实施方案中,每个R3为甲基。在其他实施方案中,每个R3为乙基。在这些或其他实施方案中,下标c为0或1,使得烷氧基甲硅烷基基团包含至少两个烷氧基基团。在具体的实施方案中,下标c为0并且每个R3为甲基,使得R2为三甲氧基甲硅烷基基团(例如,具有式-Si(OCH3)3)。在其他实施方案中,下标c为0并且每个R3为乙基,使得R2为三乙氧基甲硅烷基基团(例如,具有式-Si(OCH2CH3)3)。
在一些实施方案中,R2为环状环氧化物或直链环氧化物基团。在一些此类实施方案中,R2为下式的环氧乙基基团:
Figure BDA0003121350240000153
在其他实施方案中,R2为具有下式的环氧环己基基团:
Figure BDA0003121350240000161
在特定实施方案中,R2为下式的丙烯酰氧基基团:
Figure BDA0003121350240000162
其中R4为独立选择的烃基基团或H。在一些此类实施方案中,R4为H。在其他此类实施方案中,R4为甲基。
关于作为整体的有机硅烷醇化合物(A),在某些实施方案中,每个R为甲基。在这些或其他实施方案中,下标b为0或1。在特定实施方案中,Y包含,另选地为乙基缩水甘油醚基团、环氧环己基乙基基团、三甲氧基甲硅烷基甲基基团或三甲氧基甲硅烷基乙基基团。
如从对多官能有机硅化合物的描述将会理解,除非另外指明,否则应当理解这同样适用于制备方法,当存在时,对R、R2、R3、R4、D、Y和下标b中的每一者的选择不受限制,并且包括制备如上文所述的多官能有机硅化合物所必需的任何和所有选择以及选择的组合。
有机硅烷醇化合物(A)可以任何形式使用,诸如纯形式(即不存在溶剂、载体媒介物、稀释剂等),或设置在载体媒介物(诸如溶剂或分散剂)中。载体媒介物(如果存在的话)可包含或为有机溶剂(例如,芳族烃,诸如苯、甲苯、二甲苯等;脂族烃,诸如庚烷、己烷、辛烷等;卤代烃,诸如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、氯仿;等等;醚,诸如乙醚、四氢呋喃等)、硅氧烷流体或它们的组合。在某些实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)在不存在载体媒介物的情况下使用。在一些此类实施方案中,在不存在与有机硅烷醇化合物(A)和/或硅烷化合物(B)反应的水和载体媒介物/挥发物的情况下使用有机硅烷醇化合物(A)。例如,在某些实施方案中,该方法可包括汽提挥发物和/或溶剂(例如有机溶剂、水等)的有机硅烷醇化合物(A)。用于汽提有机硅烷醇化合物(A)的技术是本领域已知的,并且可包括蒸馏、加热、施加减压/真空、与溶剂共沸、使用分子筛等,以及它们的组合。
有机硅烷醇化合物(A)可以本领域技术人员将例如取决于所选择的特定硅烷化合物(B)、所采用的反应参数、反应规模(例如要反应的组分(A)和/或(B)和/或要制备的多官能有机硅化合物的总量)等选择的任何量使用。
在某些实施方案中,该方法包括利用多于一种有机硅烷醇化合物(A),诸如2种、3种、4种或更多种有机硅烷醇化合物(A)。在此类实施方案中,独立地选择每种有机硅烷醇化合物(A),并且其可与任何其他有机硅烷醇化合物(A)相同或不同(例如,就硅氧烷主链、官能部分Y、取代基R等而言)。
一般来讲,硅烷化合物(B)具有下式:
Figure BDA0003121350240000171
其中每个Z为独立选择的可水解基团;X选自H和烯键式不饱和部分;每个R1为独立选择的烃基基团;并且下标a为1、2或3。尽管有以上描述,但本领域的技术人员根据对由以上亚式-Si(X)-(R1)3-a表示的部分的描述将容易理解对硅烷化合物(B)的限制的特定变型形式。因此,在式、结构、部分、基团或其他此类基序在多官能有机硅化合物和硅烷化合物(B)之间共用的情况下,上文关于此类共用基序的描述同样可描述硅烷化合物(B)(例如,关于每个R1、X、下标a等)。
下标a为1、2或3。因此,在某些实施方案中,下标a为2并且硅烷化合物(B)具有下式:
Figure BDA0003121350240000181
其中每个Z、R1和X如本文所述。在其他实施方案中,下标a为3并且硅烷化合物(B)具有下式:
Figure BDA0003121350240000182
其中每个Z和X如本文所述。
独立地选择每个可水解基团Z,并且其可与硅烷化合物(B)中的任何其他可水解基团Z相同或不同。在某些实施方案中,每个可水解基团Z是相同的。在其他实施方案中,至少一个可水解基团Z不同于硅烷化合物(B)的至少一个其他可水解基团Z。适用于硅烷化合物(B)的可水解基团不受限制,并且可为能够促进有机硅烷醇化合物(A)的硅烷醇基团与硅烷化合物(B)缩合的任何基团。
在某些实施方案中,每个可水解基团Z独立地选自卤素(例如氯、溴等)、乙酰氧基基团(例如-OC(O)CH3)、烷氧基基团(例如甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、丁氧基基团、苯氧基基团等)、肟基团(例如-ONC(CH2CH3)2)和氨氧基基团(例如-ON(CH2CH3)2)。在特定实施方案中,每个可水解基团Z为卤素。在具体的实施方案中,每个可水解基团Z为氯。
当存在时(即,其中下标a为2,如下文进一步所述),硅烷化合物(B)的R1为烃基基团。在某些实施方案中,R1选自烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团等。例如,在某些实施方案中,R1为甲基。
一般来讲,硅烷化合物(B)的X为可硅氢加成部分。因此,如上文所述,X选自H(即,硅键合的氢原子)和烯键式不饱和部分。在某些实施方案中,X为H。在其他实施方案中,X为烯键式不饱和部分,诸如烯基基团或炔基基团。在某些实施方案中,X包含,另选地为具有式-(CH2)nCHCH2的烯基部分,其中下标n为0至4。
硅烷化合物(B)可以任何形式使用,诸如纯形式(即不存在溶剂、载体媒介物、稀释剂等),或设置在载体媒介物(诸如溶剂或分散剂)中。载体媒介物(如果存在的话)可包含或为有机溶剂(例如,芳族烃,诸如苯、甲苯、二甲苯等;脂族烃,诸如庚烷、己烷、辛烷等;卤代烃,诸如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、氯仿;等等;醚,诸如乙醚、四氢呋喃等)、硅氧烷流体或它们的组合。
在一些实施方案中,在不存在与有机硅烷醇化合物(A)和/或硅烷化合物(B)反应的水和载体媒介物/挥发物的情况下使用硅烷化合物(B)。例如,在某些实施方案中,该方法可包括汽提挥发物和/或溶剂(例如水、反应性溶剂等)的硅烷化合物(B)。用于汽提硅烷化合物(B)的技术是本领域已知的,并且可包括加热、干燥、施加减压/真空、与溶剂共沸、使用分子筛等,以及它们的组合。
在某些实施方案中,该方法包括利用多于一种硅烷化合物(B),诸如2种、3种、4种或更多种硅烷化合物(B)。在此类实施方案中,独立地选择每种硅烷化合物(B),并且其可与任何其他硅烷化合物(B)相同或不同(例如,就可水解基团Z、可硅氢加成部分X等而言)。
硅烷化合物(B)可以本领域技术人员将例如取决于所选择的特定有机硅烷醇化合物(A)、所采用的反应参数、反应规模(例如要转化的组分(A)和/或要制备的多官能有机硅化合物的总量)等选择的任何量使用。
所用的有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)的相对量可例如基于所选择的特定有机硅烷醇化合物(A)、所选择的特定硅烷化合物(B)、所采用的反应参数等而变化。如本领域技术人员所理解的,组分(A)与(B)的反应的理论最大摩尔比取决于下标a,即,可水解基团Z的数目。例如,当下标a为2(即,硅烷化合物(B)具有两个可水解基团Z)时,组分(A)与(B)可以2:1的(A):(B)比率反应。同样,当下标a为3(即,硅烷化合物(B)具有三个可水解基团Z)时,组分(A)与(B)可以3:1的(A):(B)比率反应。
无论反应的特定理论最大摩尔比如何,通常使组分中的一种组分过量来完全消耗组分(A)或(B)中的一者,例如以简化所形成的反应产物的纯化。因此,在某些实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)以10:1至1:10的(A):(B),诸如8:1至1:8、另选地6:1至1:6,另选地4:1至1:4的(A):(B)摩尔比反应。在具体的实施方案中,使用相对过量的有机硅烷醇化合物(A)以最大程度增大组分(A)和(B)向多官能有机硅化合物的转化率。在此类实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)以6:1至1.1:1、诸如5:1至1.1:1、另选地4:1至1.1:1、另选地3:1至1.1:1的(A):(B)摩尔比反应。在特定的此类实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)以3.5:1至3.01:1的(A):(B)(例如,当硅烷化合物(B)具有三个可水解基团Z时)、另选地2.5:1至2.01:1的(A):(B)(例如,当硅烷化合物(B)具有两个可水解基团Z时)摩尔比反应。
应当理解,也可利用这些范围之外的比率。例如,在某些实施方案中,诸如当有机硅烷醇化合物(A)在反应期间用作载体(即,溶剂、稀释剂等)时,有机硅烷醇化合物(A)以显著过量(例如,以≥10倍、另选地≥15倍、另选地≥20倍的硅烷化合物(B)的摩尔量的量)使用。在其他实施方案中,诸如当硅烷化合物(B)在反应期间用作载体(即,溶剂、稀释剂等)时,硅烷化合物(B)以组分(A)过量、另选地显著过量(例如,以≥10倍、另选地≥15倍、另选地≥20倍的有机硅烷醇化合物(A)的摩尔量的量)使用。
使有机硅烷醇化合物(A)与硅烷化合物(B)反应通常包括将有机硅烷醇化合物(A)与硅烷化合物(B)合并(例如,合并)。换句话讲,除了组合有机硅烷醇化合物(A)与硅烷化合物(B)之外,反应还原通常不需要主动步骤。然而,在某些实施方案中,组分(A)和(B)中的一者可原位形成。例如,如本领域技术人员所理解的,Si-OH基团与Si-Cl基团的缩合可直接发生,或通过Si-Cl基团初始水解成Si-OH基团以及随后两个Si-OH基团的缩合间接发生。因此,应当理解,有机硅烷醇化合物(A)可通过卤素官能有机硅化合物(诸如具有下式的氯官能有机硅化合物)的水解来制备:
Figure BDA0003121350240000201
其中每个R、Y和下标b如上文所述。同样,还应当理解,组分(B)可与有机硅烷醇化合物(A)间接反应,即,在组分(B)的可水解基团Z中的一个或多个可水解基团水解之后。此外,虽然有机硅烷醇化合物(A)在上文就硅烷醇官能团(即,其Si-OH基团)进行了描述,但还应当理解,在特定条件下,上述氯官能有机硅化合物自身可与组分(B)的水解反应产物中的一种或多种水解反应产物反应,该组分(B)自身将包含一个或多个Si-OH基团。在此类情况下,有机硅烷醇化合物(A)在该方法期间自身不会变成硅烷醇(即,Si-OH基团官能的)。因此,关于有机硅烷醇化合物(A)使用的术语“有机硅烷醇”不应为限制性的,并且应理解为涵盖在水解条件下易于转化成对应有机硅烷醇化合物的卤素官能有机硅化合物。
在一些实施方案中,组分(A)和(B)可以是自反应性的,即,可以反应形成多官能有机硅化合物而无需存在另外的组分。然而,在某些实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)在存在(C)反应催化剂的情况下反应。
催化剂(C)不受限制,将易于由本领域技术人员例如基于所采用的特定有机硅烷醇化合物(A)、所采用的特定硅烷化合物(B)、所采用的反应参数、反应规模(例如组分(A)和(B)的总量、多官能有机硅化合物的总量)等来选择。一般来讲,所采用的特定催化剂(C)随所选择的特定有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)而变化,因为制备多官能有机硅化合物的反应涉及有机硅烷醇化合物(A)的硅烷醇官能团和硅烷化合物(B)的可水解基团Z(例如,通过加成和/或缩合机制等,如本领域技术人员所理解的)。然而,催化剂(C)的选择也将根据有机硅烷醇化合物(A)的特定官能部分和硅烷化合物(B)的可硅氢加成部分X来进行,例如使得这些部分在反应期间保持完整(即,不反应和/或不转化)。
通常,催化剂(C)包含,另选地为碱催化剂、酸催化剂、金属催化剂(例如过渡金属催化剂)或它们的组合。然而,如上所介绍,特定催化剂将基于特定组分(A)和(B),即基于存在于组分(A)的官能部分Y中的官能团(例如,环氧基、丙烯酸酯基或烷氧基)和组分(B)的可水解基团Z(例如,烷氧基、氯、肟、乙酰氧基或氨氧基)来选择。例如,如本领域技术人员所理解的,Si-OH基团与Si-Cl基团的反应不需要催化剂,但通常将在存在碱(例如吡啶等)的情况下进行以中和所产生的HCl。否则,此类HCl将催化Si-OH基团缩合反应、环氧化物基团(例如,任选的官能部分Y)的开环反应等。又如,Si-OH基团与烷氧基甲硅烷基基团(例如Si-OCH3)的反应通常需要催化剂(例如酸/碱/金属)。然而,当组分(A)包含烷氧基甲硅烷基基团官能部分Y并且组分(B)包含烷氧基可水解基团Z时,将不选择该特定反应,因为所需的催化剂还将催化Si-OH基团与官能部分Y的烷氧基甲硅烷基基团(即,不仅仅与组分(B)的烷氧基可水解基团Z)的反应。类似地,当组分A的官能部分Y是环氧化物官能的时,通常将不使用酸和/或金属催化剂,因为此类催化剂可有利于环氧化物基团的开环。然而,这些选择示例应理解为例示性的而非限制性的,因为可采用特定的条件来使用具有组分(A)和(B)的任何官能团的任何催化剂体系,并最大程度减少不想要的副反应,如本领域技术人员所理解的。
合适的碱催化剂(其也被称为“碱性”催化剂)的示例是多种多样的,并且包括本领域已知的充当或以其他方式用作布朗斯特-劳里型碱的组合物和/或化合物。碱催化剂的具体示例包括碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铯(CsOH)等)、碱金属醇盐、碱金属氢氧化物与醇的络合物、碱金属硅烷醇盐(例如硅烷醇钾或三甲基硅烷醇钾)、四烷基氢氧化鏻、四烷基硅烷醇鏻、作为氯磷腈的磷腈卤化物、磷腈碱、磺酸、金属羧酸盐和胺(例如伯胺、仲胺和叔胺,诸如氨、烷基胺(例如三乙胺等)、氨基醇、杂环胺(例如吡啶)、复合胺(例如四甲基胍、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1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)等))等,以及它们的衍生物和组合。
在某些实施方案中,催化剂(C)包含,另选地为叔胺化合物,诸如三甲胺、三乙胺等。在某些实施方案中,催化剂(C)包含,另选地为亚胺化合物诸如本领域中被称为席夫碱的那些,以及杂环亚胺诸如嘧啶化合物(例如吡啶)。
合适的酸催化剂(其也被称为“酸性”催化剂)的示例是多种多样的,并且包括本领域已知的充当或以其他方式用作布朗斯特-劳里型(即,“质子酸”)或路易斯型酸(即,“路易斯酸”)的组合物和/或化合物。酸催化剂的具体示例包括羧酸(例如,辛酸、乙酸、三氟乙酸(TFAA)等)、磺酸(例如,三氟甲磺酸等)、无机酸(例如,硫酸、盐酸等)、路易斯酸(例如,三氟化硼FeCl3、AlCl3、ZnCl2、ZnBr2等)等,以及它们的衍生物和组合。
合适的金属催化剂的示例不受限制,并且通常包括选自过渡金属和p-嵌段金属的金属,但也可使用更高阶的s-嵌段金属。金属催化剂的一般示例包括包含锡、铅、锑、铁、镉、钡、锰、锌、铬、钴、镍、钛、铝、镓、锗、锆的那些。此类催化剂是本领域熟知的,并且可包含任何类型的有机配体和/或抗衡离子、无机和/或元素抗衡离子以及它们的组合。
当使用时,金属催化剂通常选自锡催化剂、钛催化剂、锆酸盐催化剂和锆催化剂。合适的锡催化剂的一般示例包括锡的化合价为+4或+2的有机锡化合物(例如锡(IV)化合物或锡(II)化合物)。锡(IV)化合物的具体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、二(正丁基)双酮锡、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(II)化合物的具体示例包括: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、油酸亚锡、乙酸亚锡、月桂酸亚锡、硬脂酸亚锡、萘酸亚锡、己酸亚锡、琥珀酸亚锡、辛酸亚锡以及它们的组合。合适的钛催化剂的示例包括:钛酯,诸如四正丁基钛酸酯、四异丙基钛酸酯、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;以及二羰基钛化合物,诸如乙基乙酰乙酸钛、二异丙基二(乙氧基乙酰乙酰基)钛和双(乙酰丙酮基)-二异丙氧基钛(IV)。
制备上文例示的催化剂(C)的方法是本领域熟知的,其中催化剂本身和/或用于制备该催化剂的化合物可从多个供应商商购获得。因此,催化剂(C)可作为该方法的一部分制备,或以其他方式获得(即,作为所制备的化合物)。催化剂(C)的制剂可在组分(A)与(B)反应之前形成,或原位形成(即,在组分(A)与(B)的反应期间)。
催化剂(C)可以任何形式使用,诸如纯形式(即,不存在溶剂、载体媒介物、稀释剂等),或设置在载体媒介物诸如溶剂或分散剂(例如,诸如上文关于有机硅烷醇化合物(A)所列出的那些中的任一者)中。在一些实施方案中,在不存在与有机硅烷醇化合物(A)、硅烷化合物(B)和/或催化剂(C)本身反应的水和载体媒介物/挥发物的情况下(即,在与组分(A)和(B)混合之前)使用催化剂(C)。例如,在某些实施方案中,该方法可包括汽提挥发物和/或溶剂(例如,水、有机溶剂等)的催化剂(C)。用于汽提催化剂(C)的技术是本领域已知的,并且可包括加热、干燥、施加减压/真空、与溶剂共沸、使用分子筛等,以及它们的组合。在特定实施方案中,催化剂(C)可用作组分(A)与(B)的反应中的载体。例如,在某些实施方案中,催化剂(C)为可用于携带组分(A)和/或(B)或多官能有机硅化合物的液体(例如吡啶)。
催化剂(C)可以本领域技术人员将例如取决于所选择的特定催化剂(C)、所采用的反应参数、反应规模(例如组分(A)和(B)的总量)等选择的任何量使用。用于反应中的催化剂(C)与组分(A)和/或(B)的摩尔比可影响组分(A)与(B)反应以由其制备多官能有机硅化合物的速率和/或量。因此,与组分(A)和/或(B)相比,催化剂(C)的量以及它们之间的摩尔比可变化。通常,选择这些相对量和摩尔比以最大程度增加组分(A)和(B)的偶联以制备有机硅烷醇化合物,同时最大程度减小催化剂(C)的负载(例如,以增加反应的经济效率、增加所形成的反应产物的纯化容易度等)。
在某些实施方案中,催化剂(C)以基于所用的组分(A)的总量计0.001摩尔%至10摩尔%的量用于反应中。例如,催化剂(C)可以基于所用的组分(A)的总量计0.005摩尔%至10摩尔%、另选地0.005摩尔%至5摩尔%、另选地0.01摩尔%至5摩尔%的量使用。
在特定实施方案中,催化剂(C)以基于所用的组分(B)的总量计0.001摩尔%至10摩尔%的量用于反应中。例如,催化剂(C)可以基于所用的组分(B)的总量计0.005摩尔%至10摩尔%、另选地0.005摩尔%至5摩尔%、另选地0.01摩尔%至5摩尔%的量使用。
在某些实施方案中,催化剂(C)以与组分(A)和(B)中的一者相当的量用于反应中。例如,硅烷化合物(B)和催化剂(C)可以5:1至1:10的(B):(C)摩尔比使用。例如,在某些实施方案中,硅烷化合物(B)和催化剂(C)以1:1至1:5,诸如1:1至1:4、另选地1:1至1:3,或者另选地1:1至1:2、另选地1:1.1至1:2的(A):(B)摩尔比使用。应当理解,也可利用这些范围之外的比率。例如,在某些实施方案中,诸如当催化剂(C)在反应期间用作载体(即,溶剂、稀释剂等)时,催化剂(C)以显著过量(例如,以≥10倍、另选地≥15倍、另选地≥20倍的硅烷化合物(B)的摩尔量的量)使用。
在某些实施方案中,有机硅烷醇化合物(A)和硅烷化合物(B)在存在(D)反应抑制剂的情况下反应。反应抑制剂(D)不受限制,并且可包含,另选地可为能够防止、抑制或以其他方式阻止反应(例如,不是制备多官能有机硅化合物所期望和/或必需的反应)的任何化合物或组合物。
在一些实施方案中,例如在有机硅烷醇化合物(A)是丙烯酰氧基官能的情况下,反应抑制剂(D)包含,另选地为聚合抑制剂。
聚合抑制剂不受限制,并且可包含,另选地可为自由基清除剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂等,或它们的组合。此类化合物是本领域已知的,并且通常为或包括能够与自由基相互作用,例如通过与自由基形成共价键而消除自由基以使自由基失活的化合物或部分。聚合抑制剂(D)还可为,或另选地为聚合阻滞剂,即降低自由基聚合的引发和/或增长速率的化合物。例如,在一些实施方案中,聚合抑制剂(D)包含,另选地为氧气。一般来讲,聚合抑制剂(D)用于防止和/或抑制副产物的形成,该副产物可通过有机硅烷醇化合物(A)、硅烷化合物(B)(例如,当包含烯键式不饱和部分时)和/或多官能有机硅化合物(例如,当包含烯键式不饱和部分、丙烯酰氧基部分等时)的自由基聚合形成。
在某些实施方案中,聚合抑制剂(D)包含,另选地为酚类化合物、醌或氢醌化合物、N-氧基化合物、吩噻嗪化合物、受阻胺化合物或它们的组合。
酚类化合物的示例包括苯酚、烷基苯酚、氨基苯酚(例如,对氨基苯酚)、亚硝基苯酚和烷氧基苯酚。此类苯酚化合物的具体示例包括邻甲酚、间甲酚和对甲酚(甲基苯酚)、2-叔丁基-4-甲基苯酚、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2-甲基-4-叔丁基苯酚、4-叔丁基-2,6-二甲基苯酚或2,2'-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、4,4'-氧基联苯、3,4-亚甲基二氧基联苯酚(芝麻酚)、3,4-二甲基苯酚、焦儿茶酚(1,2-二羟基苯)、2-(1'-甲基环己-1'-基)-4,6-二甲基苯酚、2-或4-(1'-苯基乙-1'-基)苯酚、2-叔丁基-6-甲基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、壬基苯酚、辛基苯酚、2,6-二甲基苯酚、双酚A、双酚B、双酚C、双酚F、双酚S、3,3',5,5'-四溴双酚A、2,6-二叔丁基-对甲酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸甲酯、4-叔丁基焦儿茶酚、2-羟基苄醇、2-甲氧基-4-甲基苯酚、2,3,6-三甲基苯酚、2,4,5-三甲基苯酚、2,4,6-三甲基苯酚、2-异丙基苯酚、4-异丙基苯酚、6-异丙基间甲酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷基酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基乙基异氰脲酸酯、1,3,5-三(2,6-二甲基-3-羟基-4-叔丁基苄基)异氰脲酸酯或季戊四醇四[对-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,6-二叔丁基-4-二甲基氨基甲基苯酚、6-仲丁基-2,4-二硝基苯酚、3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸十六烷基酯、3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸辛酯、3-硫代-1,5-戊二醇双[(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯]、4,8-二氧杂-1,11-十一烷二醇双[(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯]、4,8-二氧杂-1,11-十一烷二醇双[(3'-叔丁基-4'-羟基-5'-甲基苯基)丙酸酯]、1,9-壬二醇双[(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯]、1,7-庚二胺双[3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酰胺]、1,1-甲烷二胺双[3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酰胺]、3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酰肼、3-(3',5'-二甲基-4'-羟基苯基)丙酸酰肼、双(3-叔丁基-5-乙基-2-羟基苯-1-基)甲烷、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯-1-基)甲烷、双[3-(1'-甲基环己-1'-基)-5-甲基-2-羟基苯-1-基]甲烷、双(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯-1-基)甲烷、1,1-双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯-1-基)乙烷、双(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯-1-基)硫化物、双(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯-1-基)硫化物、1,1-双(3,4-二甲基-2-羟基苯-1-基)-2-甲基丙烷、1,1-双(5-叔丁基-3-甲基-2-羟基苯-1-基)丁烷、1,3,5-三-[1'-(3Δ,5”-二叔丁基-4”-羟基苯-1”-基)甲-1'-基]-2,4,6-三甲基苯、1,1,4-三(5'-叔丁基-4'-羟基-2'-甲基苯-1'-基)丁烷和叔丁基表儿茶酚、对亚硝基苯酚、对亚硝基邻甲酚、甲氧基苯酚(愈创木酚、焦儿茶酚单甲醚)、2-乙氧基苯酚、2-异丙氧基苯酚、4-甲氧基苯酚(氢醌单甲醚)、一或二-叔丁基-4-甲氧基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醚、3-羟基-4-甲氧基苄醇、2,5-二甲氧基-4-羟基苄醇(丁香醇)、4-羟基-3-甲氧基苯甲醛(香草醛)、4-羟基-3-乙氧基苯甲醛(乙基香草醛)、3-羟基-4-甲氧基苯甲醛(异香草醛)、1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)乙酮(乙酰香草酮)、丁子香酚、二氢丁子香酚、异丁子香酚、生育酚(诸如α-、β-、γ-、δ-和ε-生育酚)、母育酚、α-生育酚氢醌、2,3-二氢-2,2-二甲基-7-羟基苯并呋喃(2,2-二甲基-7-羟基香豆素)等。
合适的醌和氢醌包括氢醌、氢醌单甲醚(4-甲氧基苯酚)、甲基氢醌、2,5-二叔丁基氢醌、2-甲基对氢醌、2,3-二甲基氢醌、三甲基氢醌、4-甲基焦儿茶酚、叔丁基氢醌、3-甲基焦儿茶酚、苯醌、2-甲基对氢醌、2,3-二甲基氢醌、td甲基氢醌、叔丁基氢醌、4-乙氧基苯酚、4-丁氧基苯酚、氢醌单苄基醚、对苯氧基苯酚、2-甲基氢醌、四甲基对苯醌、1,4-环己二酮2,5-二羧酸二乙酯、苯基对苯醌、2,5-二甲基-3-苄基对苯醌、2-异丙基-5-甲基对苯醌(百里香醌)、2,6-二异丙基-对苯醌、2,5-二甲基-3-羟基-对苯醌、2,5-二羟基-对苯醌、恩贝酸、四羟基-对苯醌、2,5-二甲氧基-1,4-苯醌、2-氨基-5-甲基-对苯醌、2,5-双苯基氨基-1,4-苯醌、5,8-二羟基-1,4-萘醌、2-苯胺基-1,4-萘醌、蒽醌、N,N-二甲基靛苯胺(N,N-dimethylindoaniline)、N,N-二苯基-对苯醌二亚胺、1,4-苯醌二肟、木醋醌、3,3'-二叔丁基-5,5'-二甲基联苯醌、对玫红酸(金精)、2,6-二叔丁基-4-亚苄基苯醌、2,5-二叔戊基氢醌等。
合适的N-氧基化合物(即硝酰基或N-氧基自由基)包括具有至少一个N—O●基团的化合物,诸如4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基化合物、4-氧代-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基化合物、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基化合物、4-乙酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基化合物、2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基化合物(TEMPO)、4,4',4”-三(2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基)亚磷酸酯、3-氧代-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-N-氧基化合物、1-氧基-2,2,6,6-四甲基-4-甲氧基哌啶、1-氧基-2,2,6,6-四甲基-4-三甲基甲硅烷氧基哌啶、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基2-乙基己酸酯、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基癸二酸酯、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基硬脂酸酯、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基苯甲酸酯、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基(4-叔丁基)苯甲酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)琥珀酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)己二酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)1,10-癸二酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)正丁基丙二酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)邻苯二甲酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)间苯二甲酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)对苯二甲酸酯、双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)六氢对苯二甲酸酯、N,N'-双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)己二酰二胺、N-(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)己内酰胺、N-(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)十二烷基琥珀酰亚胺、2,4,6-三[N-丁基-N-(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基]三嗪、N,N'-双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-N,N'-双甲酰基-1,6-二氨基己烷、4,4'-亚乙基双(1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌嗪-3-酮)等。
适用于或适用作聚合抑制剂(D)的其他化合物包括吩噻嗪(PTZ)和具有类似结构的化合物,诸如吩噁嗪、普马嗪、N,N'-二甲基吩嗪、咔唑、N-乙基咔唑、N-苄基吩噻嗪、N-(1-苯乙基)吩噻嗪、N-烷基化吩噻嗪衍生物诸如N-苄基吩噻嗪和N-(1-苯乙基)吩噻嗪等。当然,聚合抑制剂(D)可包括任何数量的特定化合物,这些化合物可各自独立地选择并且与聚合抑制剂(D)的任何其他化合物相同或不同。
在特定实施方案中,聚合抑制剂(D)包括,另选地为(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基(TEMPO)、4-羟基(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基(4HT)、双(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基癸二酸酯(Bis-TEMPO)、聚合物结合的TEMPO或它们的组合。
当使用时,聚合抑制剂(D)可作为分立的组分添加到反应中,或者可在组分(A)与(B)反应之前与另一组分(例如,有机硅烷醇化合物(A))组合。聚合抑制剂(D)可以本领域技术人员将例如取决于所选择的特定聚合抑制剂(D)、所采用的反应参数、反应规模(例如组分(A)和/或(B)的总量)、反应气氛、反应温度和/或压力等选择的任何量使用。在某些实施方案中,聚合抑制剂(D)以50ppm至2000ppm的量,诸如以50ppm、另选地100ppm、另选地250ppm、另选地500ppm、另选地1000ppm、另选地1500ppm、另选地2000ppm的量存在于反应中。然而,本领域技术人员将容易理解,也可使用这些范围和示例性量之外的量,例如,在反应规模和/或条件需要额外量的聚合抑制剂(D)的情况下。
在该方法中聚合抑制剂(D)可在任何时间使用,包括在组分(A)与(B)反应之前、期间和之后使用。另外,除了在反应本身中使用之外,在该方法期间反应抑制剂(D)还可在周边,例如在真空阱、蒸馏罐和/或接收罐等中使用。此外,除了上述量之外或作为上述量的替代,可将氧气作为单独的组分(例如,代替选自上述化合物的分立的聚合抑制剂(D)或除该聚合抑制剂之外)添加到反应中。在此类情况下,可任选地在存在其他气体(例如,以空气的形式)的情况下,将氧以氧气的形式引入到反应中。当使用时,将氧气的量选择成使得反应混合物上方的气相保持低于爆炸极限。
通常,用以制备多官能有机硅化合物的组分(A)与(B)的反应在容器或反应器中进行。当如下文所述在高温或低温下进行反应时,可以任何合适的方式,例如通过护套、罩、交换器、浴、线圈等加热或冷却容器或反应器。
组分(A)、(B)和(C)以及任选的(D)可一起或单独地进料到容器中,或者可以任何添加顺序以及以任何组合设置在容器中。例如,在某些实施方案中,将组分(B)和(C)添加到盛有组分(A)和任选的组分(D)的容器中。在此类实施方案中,组分(B)和(C)可先在添加之前组合,或者可顺序地添加到容器中(例如,先添加(C)然后添加(B))。一般来讲,本文中对“反应混合物”的提及通常是指包含组分(A)、(B)和(C)的混合物(例如,通过组合这些组分而获得,如上文所述)。当然,当使用时,组分(D)也可包含在反应混合物中。
该方法还可包括搅拌反应混合物。当例如在其反应混合物中组合时,搅拌可增强组分(A)、(B)和(C)的混合并接触在一起。此类接触可独立地使用其他条件,并且加以搅拌(例如,同时或顺序地)或不加以搅拌(即,独立于搅拌,另选地代替搅拌)。可定制其他条件以增强有机硅烷醇化合物(A)与硅烷化合物(B)的接触,从而增强两者之间的反应(即,水解)以制备多官能有机硅化合物。其他条件可以是用于提高反应产率或最大程度减少连同多官能有机硅化合物包含在反应产物内的特定反应副产物的量的对结果有效的条件。
在某些实施方案中,组分(A)与(B)的反应在存在载体媒介物或溶剂(例如上文所述那些中的一者或多者)的情况下进行。例如,可将载体媒介物或溶剂的部分分立地,与组分(A)、(B)、(C)和/或(D)的混合物共同地,或与反应混合物作为整体添加到有机硅烷醇化合物(A)、硅烷化合物(B)、催化剂(C)和/或反应抑制剂(D)(即,当存在时)中或以其他方式与有机硅烷醇化合物(A)、硅烷化合物(B)、催化剂(C)和/或反应抑制剂(D)(即,当存在时)组合。存在于反应混合物中的载体媒介物/溶剂的总量将由本领域技术人员例如基于所选择的特定组分(A)、(B)和/或(C)、所采用的反应参数等选择。
反应的温度将取决于所选择的特定有机硅烷醇化合物(A)、所选择的特定硅烷化合物(B)、所选择的特定催化剂(C)、所制备的特定多官能有机硅化合物以及它们的组合来选择和控制。具体地讲,如本领域技术人员将理解的,反应温度通常将基于硅烷化合物(B)的特定可水解基团Z来选择。因此,根据所选择的反应条件和参数以及本文的描述,本领域的技术人员将容易选择温度。
一般来讲,反应可在-78℃至100℃的温度下进行。然而,可基于发生反应的组分(A)和(B)来选择具体范围(例如-10℃至10℃、20℃至25℃、20℃至60℃等)。
在某些实施方案中,反应在低温下进行。低温通常低于25℃(环境温度),诸如-78℃至低于环境温度、另选地-30℃至低于环境温度、另选地-15℃至低于环境温度、另选地-10℃至低于环境温度、另选地-10℃至20℃、另选地-5℃至20℃。在一些实施方案中,反应在约0℃的温度下进行(例如,通过使用冰浴,或使用冰和/或0℃的设定点的循环器或冷却器)。在一些实施方案中,反应在室温(即20℃至25℃)下进行。
应当理解,反应温度也可不同于上文示出的范围。例如,在某些实施方案中,反应在诸如大于25℃至100℃的高温下进行。在一些此类实施方案中,高温为大于25℃至90℃、另选地30℃至90℃、另选地30℃至80℃、另选地30℃至60℃。
同样,还应当理解,在组分(A)与(B)的反应期间可修改反应参数。例如,在反应期间可独立地选择或修改温度、压力和其他参数。这些参数中的任一个参数可独立地为环境参数(例如,室温和/或大气压)和/或非环境参数(例如,低温或高温以及/或者低压或高压)。也可动态地修改、实时地修改即在该方法期间修改任何参数,或者任何参数可为不变的(例如,在反应的持续时间内,或在其任何部分内)。
进行组分(A)与(B)的反应以制备多官能有机硅化合物的时间随规模、反应参数和条件、特定组分的选择等而变化。在某些实施方案中,进行反应的时间大于0至48小时,诸如1分钟至48小时。在相对较大的规模(例如大于1kg、另选地5kg、另选地10kg、另选地50kg、另选地100kg)上,反应可进行数小时,诸如1小时至48小时、另选地2小时至36小时、另选地4小时至24小时,另选地进行6小时、12小时、18小时、24小时、36小时或48小时,如将由本领域技术人员(例如,通过监测有机硅烷醇化合物(A)的转化、多官能有机硅化合物的产生等,诸如通过色谱和/或光谱学方法)容易确定的。在相对较小的规模(例如克级,或小于10kg、另选地5kg、另选地1kg)上,反应可进行1分钟至4小时诸如1分钟至1小时、5分钟至35分钟的时间,或10分钟、15分钟、20分钟、25分钟或30分钟的时间。
一般来讲,组分(A)与(B)的反应制备包含多官能有机硅化合物的反应产物。具体地讲,在反应过程中,包含组分(A)、(B)、(C)和(D)(当存在时)的反应混合物包含大量的多官能有机硅化合物和少量的组分(A)和(B)。一旦反应完成(例如,消耗组分(A)或(B)中的一者,不制备额外的多官能有机硅化合物等),反应混合物就可被称为包含多官能有机硅化合物的反应产物。这样,反应产物通常包含任何剩余量的组分(A)、(B)、(C)和(D)(当存在时),以及它们的降解和/或反应产物(例如,先前未通过任何蒸馏、汽提等移除的材料)。如果反应在任何载体媒介物或溶剂中进行,则反应产物也可包含此类载体媒介物或溶剂。
在某些实施方案中,该方法还包括从反应产物中分离和/或纯化多官能有机硅化合物。如本文所用,分离多官能有机硅化合物通常被定义为增加多官能有机硅化合物相比于与其组合的其他化合物(例如在反应产物中或其纯化型式)的相对浓度。因此,如本领域所理解的,分离/纯化可包括从此类组合中移除其他化合物(即,例如在反应产物中,减少与多官能有机硅化合物组合的杂质的量)以及/或者从该组合中移除多官能有机硅化合物本身。可使用任何合适的分离技术和/或方案。合适的分离技术的示例包括蒸馏、汽提/蒸发、提取、过滤、洗涤、分配、相分离、色谱法等。如本领域技术人员将理解的,这些技术中的任何技术可与任何其他技术组合(即,顺序地)使用以分离多官能有机硅化合物。应当理解,分离可包括并因此可被称为纯化多官能有机硅化合物。然而,与用于分离多官能有机硅化合物的那些技术相比,纯化多官能有机硅化合物可包括另选的和/或另外的技术。无论所选择的特定技术如何,多官能有机硅化合物的分离和/或纯化都可以按反应本身依次(即,根据反应本身)进行,因此可以是自动的。在其他情况下,纯化可以是包含多官能有机硅化合物的反应产物所经受的独立过程。
在特定实施方案中,分离多官能有机硅化合物包括过滤反应产物(例如以从其中移除固体、盐和其他沉淀的或悬浮的材料)。在此类实施方案中,可使用溶剂和/或稀释剂(例如,有机溶剂,诸如甲苯、二乙醚等)来溶解反应产物的各种组分和/或使反应产物的各种组分沉淀,以有利于分离多官能有机硅化合物,如本领域技术人员所理解的。在这些或其他实施方案中,分离多官能有机硅化合物包括从反应产物中蒸馏和/或汽提挥发物。例如,在某些实施方案中,例如在使用载体媒介物的情况下,从包含多官能有机硅的反应混合物中蒸馏和/或汽提挥发物。在两种情况或任一种情况下(例如,在通过过滤移除固体以及/或者通过汽提/蒸馏移除挥发物之后),反应产物(即,现在与固体和/或挥发物分离)可被称为分离的多官能有机硅化合物。
在特定实施方案中,该方法还包括纯化多官能有机硅化合物。可使用任何合适的纯化技术。在某些实施方案中,纯化多官能有机硅化合物包括蒸馏,以移除多官能有机硅化合物(例如作为馏出物)或从其中汽提其他化合物/组分(即,在罐中留下多官能有机硅化合物作为反应混合物或纯化的反应混合物的高沸点组分)。如本领域技术人员将理解的,蒸馏反应产物或纯化的反应产物以纯化和/或分离多官能有机硅化合物通常在高温和减压下进行。高温和减压是例如基于反应的特定组分、所制备的特定多官能有机硅化合物、所用的其他分离/纯化技术等独立选择的,如本领域技术人员将容易确定的。在一些实施方案中,纯化多官能有机硅化合物可被定义为纯化分离的多官能有机硅化合物(例如,其中纯化在分离多官能有机硅化合物之后进行)。
还提供了一种官能化硅氧烷化合物。该官能化硅氧烷化合物具有以下通式:
[R5 3SiO1/2]e[R5 2SiO2/2]f[R5SiO3/2]g[SiO4/2]h
其中下标e、f、g和h各自为摩尔份数,使得e+f+g+h=1,前提条件是e+f+g>0;并且每个R5被独立地选择并在下文描述。
关于上述官能化硅氧烷化合物的通式,本领域技术人员将理解,由下标e、f、g和h指示的部分分别表示对应于[M]、[D]、[T]和[Q]单元的甲硅烷氧基基团,这些基团各自为存在于有机聚硅氧烷中的各个官能团的结构单元。更具体地讲,根据本领域技术人员理解的常规硅氧烷命名,[M]表示通式R5 3SiO1/2的一官能单元;[D]表示通式R5 2SiO2/2的双官能单元;[T]表示通式R5SiO3/2的三官能单元;并且[Q]表示通式SiO4/2的四官能单元,如以下甲硅烷氧基基团的通式所示:
Figure BDA0003121350240000331
具体关于官能化硅氧烷化合物,并且具体地关于其[M]、[D]和[T]甲硅烷氧基单元,每个R5被独立地选择并且可与官能化硅氧烷化合物的任何其他R5相同或不同。此外,每个特定[M]和/或[D]甲硅烷氧基单元的每个R5可与相同甲硅烷氧基单元的任何其他或每个其他R5相同或不同。在某些实施方案中,官能化硅氧烷化合物包含至少2个、另选地至少3个、另选地至少4个彼此不相同的R5取代基。
如本领域所理解的,适用于甲硅烷氧基单元的具体取代基,诸如官能化硅氧烷化合物的那些取代基通常不受限制,并且可为一价或多价的、单原子或多原子的、有机或无机的、直链或支链的、取代或未取代的、芳族的、脂族的、饱和或不饱和的、以及它们的组合。适用于R5的一般取代基包括烃基基团、甲硅烷氧基基团和H。更具体地讲,每个R5通常独立地选自取代或未取代的烃基基团、甲硅烷氧基基团和H。然而,任何R5可包含此类烃基基团和甲硅烷氧基基团的组合,如从本文的描述将理解的。
用作R5的合适的取代或未取代的烃基基团的示例如上文关于R所示出。因此,适用于本文所述的R的烃基基团的示例同样适用于R5。换句话讲,任何R5可包含,另选地为本文所述的烃基基团中的任何烃基基团,诸如上文关于取代基R所述的那些基团,以及它们的各种衍生物、改性物和组合,如本领域技术人员将容易理解的。
适用于或适用作R5的甲硅烷氧基基团的示例可包括[M]、[D]、[T]和[Q]单元,如上文所述,这些单元各自表示存在于有机聚硅氧烷中的各个官能团的结构单元。关于取代基R5,适用于其中的甲硅烷氧基单元包括通式R6 3SiO1/2的[M]单元;通式R6 2SiO2/2的[D]单元;通式R6SiO3/2的[T]单元;以及通式SiO4/2的[Q]单元;其中每个R6独立地选自H和取代或未取代的烃基基团,诸如本文所述的那些中的任一者。通常,每个R6为独立选择的烷基基团。在特定实施方案中,每个R6为甲基。
虽然官能化硅氧烷化合物的每个R5是独立地选择的,但至少一个R5为具有以下通式的有机硅部分:
Figure BDA0003121350240000341
其在本文中被称为“有机硅部分A”。根据上文对多官能有机硅化合物的描述,本领域技术人员将容易理解对有机硅部分A的限制的特定变型形式。因此,在式、结构、部分、基团或其他此类基序在有机硅部分A与多官能有机硅化合物(以及同样,制备方法中所用的有机硅烷醇化合物(A)和/或硅烷化合物(B)的相关部分)之间共用的情况下,上文关于此类共有基序的描述同样可描述有机硅部分A(例如,关于每个R、R1、下标a、下标b、官能部分Y等)。
具体地,关于有机硅部分A,每个Y独立地选自烷氧基硅烷部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;每个D1为独立选择的二价连接基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。根据本文的描述,本领域技术人员将容易设想有机硅部分A的各种构型。例如,在一些实施方案中,每个R为甲基。在这些或其他实施方案中,每个R1为甲基。在这些或其他实施方案中,在由下标a指定的每个部分中,下标b独立地为0或1。
每个D1(即,官能化硅氧烷化合物的每个有机硅部分A的D1)为独立选择的二价连接基团。通常,每个D1为取代或未取代的烃基团。例如,在一些实施方案中,D1包含具有式-(CH2)m-的烃部分,其中下标m为1至16,另选地1至6。通常,下标m为至少2,使得D1包含,另选地为亚乙基基团。
就官能化硅氧烷化合物作为整体而言,大多数取代基R5通常为未取代的烃基基团。例如,在特定实施方案中,官能化硅氧烷化合物的大多数取代基R5为甲基基团。在这些或其他实施方案中,官能化硅氧烷化合物的至少一个、另选地至少两个取代基R5为H。在这些或其他实施方案中,官能化硅氧烷化合物的至少一个、另选地至少两个取代基R5为烯基或炔基基团。在这些或其他实施方案中,至少一个、另选地至少两个、另选地至少三个取代基R5为有机硅部分A。
本领域技术人员应当理解,由官能化硅氧烷化合物的下标e、f、g和h指示的甲硅烷氧基部分分别对应于如上文所介绍和描述的[M]、[D]、[T]和[Q]甲硅烷氧基单元。在一些实施方案中,官能化硅氧烷化合物包含重复的[D]单元,即,其中下标f>0。在这些实施方案中,下标f通常为0.3至1(例如,0.3≤f≤1),诸如0.3至0.9999、另选地0.3至0.999、另选地0.3至0.99、另选地0.3至0.9、另选地0.5至0.999、另选地0.6至0.999、另选地0.7至0.99、另选地0.8至0.99、另选地0.85至0.99、另选地0.9至0.99的值。下标e通常为0至0.1(0≤e≤0.1),诸如0至0.099、另选地0至0.09、另选地0至0.085、另选地0至0.08、另选地0至0.075、另选地0至0.07、另选地0至0.065、另选地0至0.06、另选地0至0.055、另选地0至0.05、另选地0.001至0.05、另选地0.002至0.05、另选地0.005至0.01的值。下标g和h通常各自为0至0.1(例如0≤g≤0.1且0≤h≤0.1),诸如0至0.09、另选地0至0.075、另选地0至0.05、另选地0至0.025、另选地0至0.009、另选地0至0.001、另选地0至0.0001的独立选择的值。在某些实施方案中,官能化硅氧烷化合物包含直链硅氧烷链段,其中下标f为0.9至1,下标e为0至0.1,并且下标g和h各自为0。当官能化硅氧烷化合物包含重复的[D]单元时,任何一个硅氧烷链段中的特定[D]单元的数量(即,聚合度DP)不受限制。通常,此类硅氧烷链段包含1个至700个重复的[D]单元,诸如2个至600个、另选地2个至500个、另选地5个至400个、另选地5个至300个、另选地10个至250个、另选地10个至200个、另选地15个至150个、另选地15个至100个、另选地15个至50个重复的[D]单元。
官能化硅氧烷化合物中[M]、[D]、[T]和[Q]单元的存在和比例是独立选择的,其每个甲硅烷氧基单元的每个R5以及任何特定甲硅烷氧基单元的每个R6的特定取代基也是独立选择的。总体而言,通常将[T]和[Q]单元的比例选择成为或约为0以增加官能化硅氧烷化合物的线性,诸如当官能化硅氧烷化合物包含,另选地为直链有机聚硅氧烷时。本领域的技术人员应当理解,此类有机聚硅氧烷通常为直链或基本上直链的,但可包括可归属于[T]和/或[Q]单元的一些支链(例如,其中g+h>0)。当官能化硅氧烷化合物为支链或树脂状时,将[T]和/或[Q]单元的比例选择为大于0。因此,本领域技术人员将例如基于官能化硅氧烷化合物或用其制备的组合物的期望/预期性质和/或特性(例如物理特性、化学特性、美学特性等)来选择硅氧烷链段的组成以控制官能化硅氧烷化合物的组成。例如,期望官能化硅氧烷化合物和/或用其制备的组合物具有高熔融温度和/或软化点,或用其制备的制剂为特定形式(例如,固体、凝胶等形式),并且选择官能化硅氧烷化合物的组成可允许本领域技术人员实现一系列此类期望特性。一般来讲,在有机聚硅氧烷中使用直链硅氧烷链段以形成与使用可归属于[T]和/或[Q]单元的支链增加的有机聚硅氧烷的那些相比,具有改善的感觉(例如,舒适的沉积)和柔韧性的层或涂层。同样,与使用更多直链的有机聚硅氧烷的那些相比,树脂状有机聚硅氧烷用于形成具有增大的硬度、抗转移性等的产物。
还提供了一种制备官能化硅氧烷化合物的方法(“第二制备方法”或“第二方法”)。第二方法包括使多官能有机硅化合物与聚硅氧烷在存在硅氢加成催化剂的情况下反应,从而制备官能化硅氧烷化合物。
根据本文的描述,本领域的技术人员将会理解,用于第二方法中的聚硅氧烷形成官能化硅氧烷化合物的对应于上文介绍和描述的官能化硅氧烷化合物的通式的一部分,并且用于第二方法中的多官能有机硅化合物形成硅氧烷化合物的对应于官能化硅氧烷化合物的对应于有机硅部分A的通式的一部分。
官能化硅氧烷化合物的二价连接基团D1通常在制备方法期间通过多官能有机硅化合物与聚硅氧烷的反应形成。更具体地讲,如根据本文的描述将理解的,制备方法通常包括通过硅氢加成反应将多官能有机硅化合物与聚硅氧烷偶联在一起。因此,多官能有机硅化合物和聚硅氧烷各自包含可硅氢加成基团,选择这些可硅氢加成基团以有利于化合物的可硅氢加成偶联。换句话讲,并且如下文进一步详细描述,多官能有机硅化合物和聚硅氧烷中的一者包含烯键式不饱和基团,并且另一者包含硅键合的氢原子。这些可硅氢加成基团的硅氢加成共同形成官能化硅氧烷化合物的二价连接基团D1。如本领域的技术人员根据本文的描述将理解的,可硅氢加成基团无需形成整个二价连接基团D1,而是可形成其一部分。
一般来讲,当聚硅氧烷包含烯键式不饱和基团时,多官能有机硅化合物包含硅键合的氢原子,并且当聚硅氧烷包含硅键合的氢原子时,多官能有机硅化合物包含硅键合的烯键式不饱和基团。本领域技术人员将例如根据所制备的特定官能化硅氧烷、所用的特定多官能有机硅化合物和/或所用的特定聚硅氧烷来进行这两种情形之间的特定选择。可用于该选择的具体因素包括本文所述的各种多官能有机硅化合物和聚硅氧烷的位阻、电子学、反应性、易制备性和/或商业可用性。
多官能有机硅化合物在上文中有详细描述。关于多官能有机硅化合物,并且如根据本文的描述将理解的,取代基X包含可硅氢加成基团中的一个可硅氢加成基团,这些基团共同形成官能化硅氧烷的二价连接基团D1。具体地,X选自H和烯键式不饱和部分。如上文所介绍,当X为H时,聚硅氧烷包含烯键式不饱和基团,如下文进一步详细描述的。同样,当X包含烯键式不饱和基团时,聚硅氧烷包含硅键合的氢原子。
在某些实施方案中,多官能有机硅化合物的X为H。在其他实施方案中,多官能有机硅化合物的X为烯键式不饱和部分。合适的烯键式不饱和部分的示例如上文所述,并且通常包括具有至少一个烯烃或炔烃官能团的取代和未取代的烃基团。例如,在某些实施方案中,X包含,另选地为烯基基团或炔基基团。在某些实施方案中,X包含,另选地为具有式-(CH2)nCHCH2的烯基部分,其中下标n为0至4。在某些实施方案中,多官能有机硅化合物的X为具有通式-[D2]i-R6的烯键式不饱和部分,其中每个D2为独立选择的二价基团;下标i为0或1至10;并且R6为烯基基团或烷基基团,诸如上述烯基基团或烷基基团中的一者。在具体的实施方案中,下标i为1并且D2包含具有通式-(CH2)j的部分,其中1≤j≤10。
如从对官能化硅氧烷化合物的描述将会理解,除非另外指明,否则应当理解这同样适用于第二方法,对多官能有机硅化合物的R、R1、Y、下标a和下标b中的每一者的选择仅受本文所述的界限和前提条件的限制,因此包括用于制备如上文所述的官能化硅氧烷化合物所必需的任何和所有选择以及选择的组合。
聚硅氧烷具有通式:
[R5 3SiO1/2]e[R5 2SiO2/2]f[R5SiO3/2]g[SiO4/2]h
其中每个R5以及下标e、f、g和h如上文关于官能化硅氧烷化合物所定义,前提条件是至少一个R5为包含硅键合的氢原子或烯键式不饱和基团的可硅氢加成部分。
聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5包含可硅氢加成基团中的一个可硅氢加成基团,这些基团共同形成官能化硅氧烷的二价连接基团D1。因此,官能化合物的聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5可包含硅键合的氢原子或烯键式不饱和基团。同样,当聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5包含硅键合的氢原子时,多官能有机硅化合物的取代基X包含烯键式不饱和基团。类似地,当聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5包含烯键式不饱和基团时,多官能有机硅化合物的取代基X为H。
聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5的合适烯键式不饱和基团的具体示例包括本文所述的那些烯键式不饱和基团。例如,在某些实施方案中,聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5包含,另选地为烯基基团或炔基基团,诸如上文所述的那些中的任一个基团。又如,在某些实施方案中,聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5包含,另选地为具有式-(CH2)oCHCH2的烯基部分,其中下标o为0至4。在某些实施方案中,聚硅氧烷的可硅氢加成部分R5包含具有通式R8-[D3]j-的可硅氢加成基团,其中每个D3为独立选择的二价基团;下标j为0或1至10;并且R8为硅键合的氢原子或式CH2C(R9)-的烯基基团,其中R9为烷氧基基团、甲硅烷基基团、具有1个至6个碳原子的烃基基团或H。在一些此类实施方案中,D3包含具有通式-(CH2)d的部分,其中1≤d≤10。
硅氢加成催化剂不受限制,并且可以是用于催化硅氢加成反应的任何已知的硅氢加成催化剂。可使用不同硅氢加成催化剂的组合。
在某些实施方案中,硅氢加成催化剂包含VIII族至XI族过渡金属。VIII族至XI族过渡金属是指现代IUPAC命名法。VIII族过渡金属是铁(Fe)、钌(Ru)、锇(Os)和铪(Hs);IX族过渡金属为钴(Co)、铑(Rh)和铱(Ir);X族过渡金属是镍(Ni)、钯(Pd)和铂(Pt);并且XI族过渡金属是铜(Cu)、银(Ag)和金(Au)。它们的组合、它们的络合物(例如有机金属络合物)以及其他形式的此类金属可用作硅氢加成催化剂。
适用于硅氢加成催化剂的催化剂的附加示例包括铼(Re)、钼(Mo)、IV族过渡金属(即钛(Ti)、锆(Zr)和/或铪(Hf))、镧系元素、锕系元素以及I族和II族金属络合物(例如,包含钙(Ca)、钾(K)、锶(Sr)等的那些)。它们的组合、它们的络合物(例如有机金属络合物)以及其他形式的此类金属可用作硅氢加成催化剂。
硅氢加成催化剂可以是任何合适的形式。例如,硅氢加成催化剂可以是固体,其示例包括铂基催化剂、钯基催化剂和类似的贵金属基催化剂,以及镍基催化剂。其具体示例包括镍、钯、铂、铑、钴和类似元素,以及铂-钯、镍-铜-铬、镍-铜-锌、镍-钨、镍-钼和包括多种金属的组合的类似催化剂。固体催化剂的附加示例包括Cu-Cr、Cu-Zn、Cu-Si、Cu-Fe-Al、Cu-Zn-Ti和类似的含铜催化剂等。
硅氢加成催化剂可以在固体载体中或固体载体上。载体的示例包括活性炭、二氧化硅、二氧化硅氧化铝、氧化铝、沸石和其他无机粉末/颗粒(例如硫酸钠)等。硅氢加成催化剂也可以设置于媒介物中,例如,溶解硅氢加成催化剂的溶剂,另选地仅携带但不溶解硅氢加成催化剂的媒介物。此类媒介物是本领域已知的。
在具体的实施方案中,硅氢加成催化剂包含铂。在这些实施方案中,硅氢加成催化剂的示例有例如:铂黑,诸如氯铂酸、氯铂酸六水合物、氯铂酸与一元醇的反应产物、双(乙基乙酰乙酸)铂、双(乙酰丙酮)铂、氯化铂的化合物以及此类化合物与烯烃或有机聚硅氧烷的络合物,以及微封装于基质或核壳型化合物中的铂化合物。微封装的硅氢加成催化剂及其制备方法是本领域已知的,如美国专利号4,766,176和5,017,654中所例示的,这些专利以引用方式全文并入本文。
适合用作硅氢加成催化剂的铂与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。另选地,硅氢加成催化剂可包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与铂的络合物。硅氢加成催化剂可以通过包括使氯铂酸与脂族不饱和有机硅化合物诸如二乙烯基四甲基二硅氧烷或烯烃-铂-甲硅烷基络合物反应的方法制备。烯烃-铂-甲硅烷基络合物可以例如通过将0.015摩尔(COD)PtCl2与0.045摩尔COD以及0.0612摩尔HMeSiCl2(其中COD表示环辛二烯)混合来制备。
用于组分的合适的硅氢加成催化剂的附加示例描述于例如美国专利号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;其公开内容全文以引用方式并入本文。
硅氢加成催化剂还可以或另选地为可光活化的硅氢加成催化剂,其可以通过辐射和/或加热来引发固化。可光活化的氢化硅烷化催化剂可以为特别是能够在暴露于波长为150纳米至800纳米(nm)的辐射时催化氢化硅烷化反应的任何氢化硅烷化催化剂。
多官能有机硅化合物和聚硅氧烷通常以1.5:1至1:1.5、另选地1.4:1至1:1.4、另选地1.3:1至1:1.3、另选地1.2:1至1:1.2、另选地1.1:1至1:1.1、另选地1.1:1至1:1的摩尔比反应。然而,本领域技术人员将例如根据所制备的特定官能化硅氧烷化合物、所用的特定多官能有机硅化合物和/或聚硅氧烷、官能化硅氧烷化合物的期望用途等来选择所用的特定比率。
还提供了一种包含官能化硅氧烷化合物的粘合剂组合物。一般来讲,粘合剂组合物包含官能化硅氧烷化合物,但不限于此。准确地说,如根据本文的描述将理解的,粘合剂组合物可以本领域已知的任何方式配制并且适合与官能化硅氧烷化合物一起使用。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含缩合反应催化剂。在此类实施方案中,缩合反应催化剂不受限制,并且在一些实施方案中,其示例有锡催化剂、钛催化剂、锆酸盐催化剂和锆催化剂。合适的锡催化剂的一般示例包括锡的化合价为+4或+2的有机锡化合物(例如锡(IV)化合物或锡(II)化合物)。锡(IV)化合物的具体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、二(正丁基)双酮锡、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)化合物的附加示例是本领域已知的并且可商购获得的,诸如来自欧洲瑞士的阿西马特殊化学品公司(Acima Specialty Chemicals of Switzerland,Europe)的
Figure BDA0003121350240000411
740和
Figure BDA0003121350240000412
4202,该公司是陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的业务部门,以及来自路易斯安那州哈恩维尔的加拉塔化工公司(Galata Chemicals,Hahnville,LA)的
Figure BDA0003121350240000413
UL-28。锡(II)化合物的具体示例包括: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、油酸亚锡、乙酸亚锡、月桂酸亚锡、硬脂酸亚锡、萘酸亚锡、己酸亚锡、琥珀酸亚锡、辛酸亚锡以及它们的组合。合适的钛催化剂的示例包括:钛酯,诸如四正丁基钛酸酯、四异丙基钛酸酯、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;以及二羰基钛化合物,诸如乙基乙酰乙酸钛、二异丙基二(乙氧基乙酰乙酰基)钛和双(乙酰丙酮基)-二异丙氧基钛(IV)。这些钛催化剂中的许多钛催化剂是可商购获得的,诸如来自德克萨斯州休斯顿的道夫凯特专用催化剂公司(Dorf Ketal Specialty Catalysts LLC,Houston,TX)的TyzorTM DC、TyzorTM TnBT和TyzorTM 9000。在某些实施方案中,缩合反应催化剂为钛催化剂,诸如上文例示的那些中的一者,例如其中粘合剂组合物为室温硫化粘合剂组合物或可被配制为室温硫化粘合剂组合物。存在于粘合剂组合物中的缩合反应催化剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料的类型和/或量等),并且可易于由本领域的技术人员确定。通常,粘合剂组合物包含基于存在于粘合剂组合物中的官能化硅氧烷化合物的总重量计0.2重量份至6重量份、另选地0.5重量份至3重量份的量的缩合反应催化剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物还包含一种或多种添加剂。可存在于粘合剂组合物中的合适添加剂的示例包括填料、处理剂(例如填料处理剂)、交联剂、增粘剂、表面改性剂、干燥剂、增量剂、杀生物剂、阻燃剂、增塑剂、封端剂、粘结剂、抗老化添加剂、释水剂、颜料、流变改性剂、载体、增粘剂、缓蚀剂、催化剂抑制剂、粘度调节剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、光稳定剂等,以及它们的组合。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含填料。填料可为或可包括增强性填料、增量性填料、传导性填料(例如,导电填料、导热填料或两者)等,或它们的组合。合适的增强填料的示例包括沉淀碳酸钙和增强二氧化硅填料,诸如热解法二氧化硅、二氧化硅气溶胶、二氧化硅干凝胶和沉淀二氧化硅。具体合适的沉淀碳酸钙包括来自索尔维集团(Solvay)的
Figure BDA0003121350240000421
SPM和来自特种矿物公司(Specialty Minerals,Inc)的
Figure BDA0003121350240000422
Figure BDA0003121350240000423
100。热解法二氧化硅的示例是本领域已知的并且可商购获得的,诸如由美国马萨诸塞州卡博特公司(Cabot Corporation,Massachusetts,U.S.A.)以名称CAB-O-SIL出售的那些。合适的增量性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、沉淀碳酸钙)、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。增量性填料的示例是本领域已知的并且可商购获得的,包括由西弗吉尼亚州伯克利斯普林斯市的美国二氧化硅公司(U.S.Silica,Berkeley Springs,WV)以名称MIN-U-SIL出售的石英粉。可商购获得的增量性填料的其他示例包括由英格瓷公司(Imerys)以名称CS-11出售的碳酸钙、由琥珀公司(Huber)以名称G3T出售的碳酸钙、由特种矿物公司(Specialty Minerals,Inc)以名称Pfinyl 402出售的碳酸钙,以及由欧米亚公司(Omya)以名称Omyacarb 2T出售的碳酸钙。存在于粘合剂组合物中的填料的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料的类型和/或量等),并且可易于由本领域的技术人员确定。用于粘合剂组合物的具体实施中的填料的确切量还取决于是否使用多于一种类型的填料。通常,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的重量计0.1重量%至95重量%、另选地1重量%至60重量%、另选地1重量%至20重量%的量的填料。
在特定实施方案中,粘合剂组合物包含处理剂。处理剂不受限制,并且可以是适用于处理(例如,表面处理)粘合剂组合物的添加剂的任何处理剂,诸如填料和可存在于粘合剂组合物中的其他添加剂(例如,物理干燥剂、阻燃剂、颜料和/或释水剂)。更具体地讲,可在添加到粘合剂组合物中之前用处理剂处理固体和/或粒状添加剂。另选地或除此之外,固体和/或粒状添加剂可用处理剂原位处理。合适的处理剂的一般示例包括: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(例如二甲基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷)、脂肪酸(例如硬脂酸盐,诸如硬脂酸钙)等以及它们的组合的那些。处理剂的具体示例包括烷基硫醇、脂肪酸、钛酸盐、钛酸盐偶联剂、锆酸盐偶联剂等,以及它们的组合。
在一些实施方案中,处理剂为或包含有机硅填料处理剂。此类有机硅填料处理剂的示例包括适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(例如六烷基二硅氮烷)和有机烷氧基硅烷(例如CH3Si(OCH3)3、C6H13Si(OCH3)3、C8H17Si(OC2H5)3、C10H21Si(OCH3)3、C12H25Si(OCH3)3、C14H29Si(OC2H5)3、C6H5CH2CH2Si(OCH3)3等)等。在这些或其他实施方案中,处理剂为或包含具有式(X)的烷氧基硅烷:R10 ASi(OR11)4-A。在式(X)中,下标A为1至3的整数,诸如1、2或3。每个R10为独立选择的一价有机基团,诸如具有1个至50个碳原子、另选地8个至30个碳原子、另选地8个至18个碳原子、另选地1个至5个碳原子的一价烃基团。R10可为饱和的或不饱和的,以及支链的或非支链的。另选地,R10可为饱和的且非支链的。R10的示例有烷基基团,诸如甲基、乙基、己基、辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基;烯基基团,诸如乙烯基;和芳基基团,诸如苄基和苯乙基。每个R11为独立选择的具有1个至4个碳原子、另选地1个至2个碳原子的饱和烃基团。有机硅填料处理剂的具体示例还包括己基三甲氧基硅烷、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。
在一些实施方案中,处理剂为或包含烷氧基官能低聚硅氧烷。合适的烷氧基官能低聚硅氧烷的示例包括具有通式(XI)的那些:(R12O)BSi(OSiR13 2R14)(4-B)。在式(XI)中,下标B为1、2或3。在具体的实施方案中,下标B为3。每个R12为独立选择的烷基基团。每个R13为独立选择的具有1个至10个碳原子的不饱和一价烃基团。每个R14为独立选择的具有至少10个碳原子的不饱和一价烃基团。
在某些实施方案中,处理剂为或包含能够氢键合的聚有机硅氧烷。此类处理剂利用聚集和/或分散的多个氢键作为将增容部分固定到待处理的粘合剂组合物组分(例如填料)的表面的手段。能够氢键合的合适的聚有机硅氧烷平均每分子具有至少一个能够氢键合的硅键合的基团,该基团通常选自具有多个羟基官能团的有机基团、具有至少一个氨基官能团的有机基团以及它们的组合。换句话讲,能够氢键合的聚有机硅氧烷通常利用氢键合作为连接至填料的主要方式。因此,在一些实施方案中,聚有机硅氧烷不能与填料形成共价键。聚有机硅氧烷可以不含可缩合甲硅烷基基团(例如硅键合的烷氧基基团、硅氮烷和硅烷醇)。适用于或适用作粘合剂组合物的聚有机硅氧烷的示例包括糖-硅氧烷聚合物、氨基官能聚有机硅氧烷以及它们的组合。在具体实施方案中,粘合剂组合物包含聚有机硅氧烷,该聚有机硅氧烷包括糖-硅氧烷聚合物。
存在于粘合剂组合物中的处理剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料(诸如用处理剂处理的那些)的类型和/或量等),并且可易于由本领域的技术人员确定。通常,处理剂的量可取决于所选处理剂的类型、待处理微粒的类型和/或量,以及微粒在添加到粘合剂组合物中之前是否经过处理或就地处理而变化。通常,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的重量计0.01重量%至20重量%、另选地0.1重量%至15重量%、另选地0.5重量%至5重量%的量的处理剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含聚合物添加剂,诸如交联剂、增链剂、增塑剂、封端剂等,或它们的组合。一般来讲,合适的聚合物添加剂包括具有这样的官能团的化合物:该官能团与存在于粘合剂组合物的官能化硅氧烷化合物中的官能团反应或与存在于已与其反应的另一种聚合物添加剂中的官能团反应。某些聚合物添加剂可基于预期功能(例如,用以交联、用以延长链、用以封端等)来命名。然而,应当理解,各类型的聚合物添加剂之间的功能可存在重叠,因为本文所述的某些聚合物添加剂可具有多于一种功能,如本领域的技术人员将容易理解的。例如,合适的交联剂包括包含这样的化合物的那些交联剂:该化合物平均每分子具有两个或更多个可与存在于官能化硅氧烷化合物内的烷氧基基团反应的取代基,并且合适的增链剂包括包含这样的化合物的那些增链剂:该化合物平均每分子具有两个可与存在于官能化硅氧烷化合物内的烷氧基基团反应或可与存在于与官能化硅氧烷化合物反应的另一种聚合物添加剂内的基团反应的取代基。因此,如本领域技术人员所理解的,多种化合物可用作交联剂和/或增链剂。类似地,由下文所述的特定增塑剂例示的多种增塑剂也可互换用于或用作粘合剂组合物的交联剂和/或增链剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含交联剂。合适的交联剂的一些示例包括具有可水解基团的硅烷交联剂或者它们的部分或完全水解产物。此类硅烷交联剂的示例包括包含具有通式(XII):R15 CSi(R16)(4-C)的硅化合物的那些硅烷交联剂,其中每个R15为独立选择的一价烃基团,诸如烷基基团;每个R16为可水解取代基,例如卤素原子、乙酰胺基团、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C为0-3,诸如0、1、2或3。通常,下标C的平均值大于2。另选地,下标C的值可在3至4的范围内。通常,每个R16独立地选自羟基、烷氧基、乙酰氧基、酰胺基或肟。合适的硅烷交联剂的具体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。
在一些实施方案中,交联剂包括酰氧基硅烷、烷氧基硅烷、酮肟基硅烷、肟基硅烷等,或它们的组合。
合适的乙酰氧基硅烷交联剂的示例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以及它们的组合。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,诸如苯甲基或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。在一些实施方案中,交联剂包括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。
适用于或适用作交联剂的氨基官能烷氧基硅烷的示例有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。
合适的肟基硅烷交联剂的示例包括: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。
合适的酮肟基硅烷交联剂的示例包括甲基三(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。
在某些实施方案中,交联剂包括烷氧基硅烷,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;它们的部分或完全水解产物;或它们的组合。合适的三烷氧基硅烷的示例包括甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、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。适合的四烷氧基硅烷的示例包括四乙氧基硅烷。在具体实施方案中,交联剂包括,另选地为甲基三甲氧基硅烷。
在某些实施方案中,交联剂为聚合物型。例如,交联剂可包括二硅烷,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、双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物、双(三甲氧基甲硅烷基)己烷、双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷以及它们的组合。在这些或其他实施方案中,交联剂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,这两种或更多种交联剂例如基于以下方面彼此不同:键合到硅的可水解取代基和其他有机基团,以及当使用聚合物交联剂时,硅氧烷单元、结构、分子量、顺序等。
存在于粘合剂组合物中的交联剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料(诸如其他聚合物添加剂)的类型和/或量、所用的交联剂的类型等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于官能化硅氧烷化合物的重量计0.5重量%至15重量%、另选地1重量%至10重量%、另选地3重量%至10重量%的量的交联剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含增塑剂。合适的增塑剂的示例包括有机增塑剂,诸如包括羧酸酯(例如,多种羧酸酯)、邻苯二甲酸酯(例如,多种邻苯二甲酸酯)、羧酸酯(例如,多种羧酸酯)、己二酸酯(例如,多种己二酸酯)或它们的组合的那些。合适的有机增塑剂的具体示例包括对苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、1,4-苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、甲基-1,4-苯二甲酸2-乙基己酯、(支链和直链)1,2-环己烷二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸双(2-丙基庚基)酯、己二酸二异壬酯以及它们的组合。
在某些实施方案中,增塑剂是平均每分子具有至少一个下式的基团的酯:
Figure BDA0003121350240000481
其中R17表示氢原子或一价有机基团(例如,支链或直链一价烃基团,诸如具有4个至15个碳原子、另选地9个至12个碳原子的烷基基团)。在这些或其他实施方案中,增塑剂具有平均每分子至少两个各自与环状烃中的碳原子键合的上式基团。在此类情况下,增塑剂可具有通式:
Figure BDA0003121350240000482
在该式中,D为具有3个或更多个碳原子、另选地3个至15个碳原子的碳环基团,其可以是不饱和的、饱和的或芳族的。下标E为1至12。每个R18独立地为支链或直链一价烃基团,诸如具有4个至15个碳原子的烷基基团(例如,烷基基团诸如甲基、乙基、丁基等)。每个R19独立地为氢原子或者支链或直链、取代或未取代的一价有机基团。例如,在一些实施方案中,至少一个R19为包含酯官能团的部分。
在具体实施方案中,粘合剂组合物包含聚合物增塑剂。聚合物增塑剂的示例包括:烯基聚合物(例如,通过各种方法使乙烯基或烯丙基单体聚合得到的那些);聚亚烷基二醇酯(例如,二乙二醇二苯甲酸酯、三乙二醇、二苯甲酸季戊四醇酯等);聚酯增塑剂(例如,由二元酸诸如癸二酸、己二酸、壬二酸、邻苯二甲酸等与二元醇诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇等获得的那些);聚酯,包括各自具有不小于500的分子量的聚酯多元醇(例如,聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等);聚苯乙烯(例如,聚苯乙烯、聚-α-甲基苯乙烯等);聚丁烯和聚丁二烯(例如,聚异丁烯、丁二烯丙烯腈等);以及聚氯丁二烯。在各种实施方案中,低分子量增塑剂和较高分子量聚合物增塑剂可组合存在于粘合剂组合物中。
具体增塑剂是本领域已知的并可商购获得。此类增塑剂可单独或组合存在于粘合剂组合物中。例如,增塑剂可包括邻苯二甲酸酯,诸如:邻苯二甲酸二烷基酯,诸如邻苯二甲酸二丁酯(EastmanTM DBP增塑剂)、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯或邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸双(2-丙基庚基)酯(BASF
Figure BDA0003121350240000491
DPHP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(EastmanTM DOP增塑剂)、邻苯二甲酸二甲酯(EastmanTM DMP增塑剂);邻苯二甲酸二乙酯(EastmanTM DMP增塑剂);邻苯二甲酸丁苄酯和对苯二甲酸双(2-乙基己基)酯(EastmanTM 425增塑剂);二羧酸酯,诸如苄基、C7-C9直链和支链烷基酯、1,2-苯二羧酸(Ferro
Figure BDA0003121350240000492
261A)、1,2,4-苯三羧酸(BASF
Figure BDA0003121350240000493
TOTM-I)、双(2-乙基己基)-1,4-苯二羧酸酯(EastmanTM 168增塑剂);2-乙基己基甲基-1,4-苯二羧酸酯;支链和直链1,2-环己烷二甲酸二壬酯(BASF
Figure BDA0003121350240000494
DINCH);己二酸二异壬酯;偏苯三酸酯,诸如偏苯三酸三辛酯(EastmanTM TOTM增塑剂);双(2-乙基己酸)三甘醇酯(EastmanTM TEG-EH增塑剂);甘油三乙酸酯(EastmanTM甘油三乙酸酯);非芳族二元酸酯,诸如己二酸二辛酯、己二酸二(2-乙基己基)酯(EastmanTM DOA增塑剂和EastmanTM DOA增塑剂,Kosher)、己二酸二-2-乙基己酯(BASF
Figure BDA0003121350240000501
DOA)、癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯和丁二酸二异癸酯;脂族酯,诸如油酸丁酯和乙酰基蓖麻醇酸甲酯;磷酸酯,如磷酸三甲苯酯和磷酸三丁酯;氯化石蜡;烃油,诸如烷基联苯和部分氢化三联苯;工艺油;环氧增塑剂,诸如环氧化大豆油和环氧硬脂酸苯甲酯;三(2-乙基己基)酯;脂肪酸酯;以及它们的组合。其他合适的增塑剂及其商业来源的例子包括BASF
Figure BDA0003121350240000502
652和Eastman 168XtremeTM增塑剂。
存在于粘合剂组合物中的增塑剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料(诸如其他聚合物添加剂)的类型和/或量、所用的交联剂的类型等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计5重量份至150重量份的量的增塑剂。在具体实施方案中,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计0.1重量%至10重量%的量的增塑剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含增量剂。合适的增量剂的示例包括非官能聚有机硅氧烷,诸如包含式R20 2SiO2/2的双官能单元和式R21 3SiD'-的末端单元的那些,其中每个R20和每个R21独立地为一价有机基团,诸如一价烃基团,一价烃基团的示例有:烷基,诸如甲基、乙基、丙基和丁基;烯基,诸如乙烯基、烯丙基和己烯基;芳基,诸如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基;以及芳烷基基团,诸如苯乙基;并且D'为氧原子或二价基团。非官能化的聚有机硅氧烷是本领域已知的,并且可商购获得。适合的非官能化聚有机硅氧烷的例子由(但不限于)聚二甲基硅氧烷所例示。此类聚二甲基硅氧烷包括
Figure BDA0003121350240000503
200流体,其可从美国密歇根州米德兰市的陶氏有机硅公司(Dow Silicones Corporation of Midland,Mich.,U.S.A.)商购获得,并且可具有5×10-5m2/s至0.1m2/s、另选地5×10-5m2/s至0.05m2/s以及另选地0.0125m2/s至0.06m2/s范围内的粘度。存在于粘合剂组合物中的增量剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料(诸如其他聚合物添加剂)的类型和/或量、所用的交联剂的类型等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计0.1重量%至10重量%的量的增量剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含封端剂。合适的封端剂包含M单元,即式R22 3SiO1/2的硅氧烷单元,其中每个R22独立地表示一价有机基团,诸如一价烃基团。此类封端剂的一般示例包括包含聚有机硅氧烷(例如,聚二有机硅氧烷诸如聚二甲基硅氧烷)的那些封端剂,该聚有机硅氧烷在一末端处被三有机甲硅烷基基团例如(CH3)3SiO—封端并且在另一末端处被羟基基团封端。合适的封端剂的其他示例包括具有羟基端基和三有机甲硅烷基端基二者的聚二有机硅氧烷,诸如超过50%、另选地超过75%的总端基是羟基基团的那些。存在于此类封端剂中的三有机甲硅烷基基团的量可改变并通常用于调节通过粘合剂组合物的缩合反应制备的反应产物的模量。不希望受理论束缚,据认为,在某些固化产物中,越高的三有机甲硅烷基端基浓度可以提供越低的模量。在一些实施方案中,粘合剂组合物的封端剂包含单一封端化合物。然而,在其他实施方案中,粘合剂组合物的封端剂包含两种或更多种不同的封端化合物,这些封端化合物例如在包括结构、粘度、平均分子量、聚合物单元、序列等或它们的组合的特性方面彼此不同。存在于粘合剂组合物中的封端剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、存在于粘合剂组合物中的任何附加材料(诸如其他聚合物添加剂)的类型和/或量、所用的封端剂的类型等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于官能化硅氧烷化合物的总重量计0重量%至50重量%、另选地0重量%至30重量%、另选地0重量%至15重量%的量的封端剂。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含表面改性剂。合适的表面改性剂包括增粘剂、剥离剂等,以及它们的组合。通常,表面改性剂用于改变粘合剂组合物的反应产物表面的外观。例如,表面改性剂可用于增加此类反应产物的表面光泽度。合适的表面改性剂的具体示例包括具有烷基和芳基基团的聚二有机硅氧烷。例如,
Figure BDA0003121350240000511
550流体是粘度为0.000125m2/s的可从陶氏有机硅公司商购获得的三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基/甲基苯基)硅氧烷。合适的表面改性剂的这些和其他示例包括天然油(例如,获自植物或动物来源的那些),诸如亚麻籽油、桐油、大豆油、蓖麻油、鱼油、大麻籽油、棉籽油、奥蒂树油、油菜籽油等,以及它们的组合。
在一些实施方案中,表面改性剂为增粘剂。合适的增粘剂可包括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、环氧基官能硅烷、巯基官能硅烷或它们的组合。增粘剂是本领域已知的,并且可包含具有式R23 FR24 GSi(OR25)4-(F+G)的硅烷,其中每个R23独立地为具有至少3个碳原子的一价有机基团;R24含有至少一个具有增粘基团(诸如氨基、环氧基、巯基或丙烯酸根基团)的SiC键合的取代基;每个R25独立地为一价有机基团(例如,甲基、乙基、丙基、丁基等);下标F的值在0至2的范围内;下标G为1或2;并且(F+G)的总和不大于3。在某些实施方案中,增粘剂包括以上硅烷的部分缩合物。在这些或其他实施方案中,增粘剂包括烷氧基硅烷与羟基官能聚有机硅氧烷的组合。
在一些实施方案中,增粘剂包括不饱和化合物或环氧官能化合物。在此类实施方案中,增粘剂可为或包括不饱和的或环氧官能的烷氧基硅烷,诸如具有式(XIII)的那些:R26 HSi(OR27)(4-H),其中下标H为1、2或3,另选地下标H为1。每个R26独立地为一价有机基团,前提条件是至少一个R26为不饱和有机基团或环氧官能有机基团。用于R26的环氧官能有机基团的示例有3-缩水甘油氧基丙基和(环氧基环己基)乙基。用于R26的不饱和有机基团的示例有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团,诸如乙烯基、烯丙基、己烯基、十一碳烯基。每个R27独立地为具有1个至4个碳原子、另选地1个至2个碳原子的饱和烃基团。R27的示例有甲基、乙基、丙基和丁基。
合适的环氧官能化烷氧基硅烷的具体示例包括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、及其组合。
在一些实施方案中,增粘剂包括环氧官能硅氧烷,诸如羟基封端的聚有机硅氧烷与环氧官能烷氧基硅烷(例如,诸如上文所述的那些中的一者)的反应产物,或羟基封端的聚有机硅氧烷与环氧官能烷氧基硅烷的物理共混物。增粘剂可包含环氧官能化烷氧基硅烷和环氧官能化硅氧烷的组合。例如,增粘剂的例子有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。
在某些实施方案中,增粘剂包括氨基官能硅烷,诸如氨基官能烷氧基硅烷,其示例有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)乙二胺等,以及它们的组合。在这些或其他实施方案中,增粘剂包括巯基官能烷氧基硅烷,诸如3-巯丙基三甲氧基硅烷或3-巯丙基三乙氧基硅烷。
表面改性剂的附加示例包括增粘剂,其为环氧烷基烷氧基硅烷(诸如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷)与氨基取代的烷氧基硅烷(诸如3-氨基丙基三甲氧基硅烷),任选与烷基烷氧基硅烷(诸如甲基三甲氧基硅烷)的反应产物。
在一些实施方案中,表面改性剂包括,另选地为剥离剂。适合的脱模剂的例子有氟化化合物,诸如氟官能化有机硅或氟官能化有机化合物。在具体实施方案中,粘合剂组合物包含多种表面改性剂,诸如一种或多种增粘剂、一种或多种剥离剂、一种或多种天然油或它们的组合。
存在于粘合剂组合物中的表面改性剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型,存在于粘合剂组合物中的任何附加材料的类型和/或量、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计0.01重量份至50重量份、另选地0.01重量份至10重量份、另选地0.01重量份至5重量份的量的表面改性剂。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含干燥剂,诸如物理干燥剂(例如吸附剂)、化学干燥剂等。一般来讲,干燥剂结合来自各种来源的水和低分子量醇。例如,干燥剂可结合涉及官能化硅氧烷化合物的缩合反应的副产物,诸如水和醇。物理干燥剂通常捕集和/或吸附此类水和/或副产物,其中化学干燥剂通常通过化学手段(例如,通过共价键合)结合水和/或其他副产物。适用于粘合剂组合物中的干燥剂的示例包括吸附剂,例如包含无机颗粒的那些。此类吸附剂通常具有10微米或更小、另选地5微米或更小的粒度,以及足以吸附水和低分子量醇的平均孔径(例如,
Figure BDA0003121350240000541
或更小、另选地
Figure BDA0003121350240000542
或更小、另选地
Figure BDA0003121350240000543
或更小的平均孔径)。此类吸附剂的具体示例包括沸石(例如菱沸石、丝光沸石和方沸石)和包含碱金属硅酸铝、硅胶、二氧化硅-氧化镁凝胶、活性炭、活性氧化铝、氧化钙以及它们的组合的分子筛。可商购获得的干燥剂的示例包括干分子筛,诸如由格雷斯戴维森公司(GraceDavidson)以商标
Figure BDA0003121350240000544
出售和由美国肯塔基州路易斯维尔的奇奥化学公司(Zeochem,Louisville,Ky.,U.S.A.)以商品名PURMOL出售的
Figure BDA0003121350240000545
分子筛,以及由英格兰沃灵顿的英力士二氧化硅公司(Ineos Silicas,Warrington,England)以商品名Doucil沸石4A出售的
Figure BDA0003121350240000546
分子筛。合适的干燥剂的其他示例包括:MOLSIV吸附剂型号13X、3A、4A和5A分子筛,它们全部都从美国伊利诺斯州的环球油品公司(UOP,Illinois,U.S.A.)商购获得;得自美国宾夕法尼亚州费城的阿托菲纳公司(Atofina,Philadelphia,Pa.,U.S.A.)的SILIPORITE NK 30AP和65xP分子筛;以及可以各种名称购自美国马里兰州格雷斯公司(W.R.Grace,Maryland,U.S.A.)的分子筛。化学干燥剂的示例包括硅烷,例如上文关于交联剂所述的那些。例如,适合作为干燥剂的烷氧基硅烷包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷以及它们的组合。如本领域技术人员所理解的,可将化学干燥剂添加到粘合剂组合物中,或添加到粘合剂组合物的一部分中(例如,其中粘合剂组合物为多部分组合物)以保持粘合剂组合物或其部分不含水。因此,可在形成粘合剂组合物之前将干燥剂添加到粘合剂组合物的一部分(例如,干燥部分)中,从而使该部分架藏稳定。另选地或除此之外,干燥剂可保持粘合剂组合物在配制之后(例如,在粘合剂组合物的各部分组合/混合在一起之后)不含水。存在于粘合剂组合物中的干燥剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型,存在于粘合剂组合物中的任何附加材料的类型和/或量、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计0.1重量份至5重量份的量的干燥剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含生物杀灭剂。合适的生物杀灭剂的一般示例包括杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、抗微生物剂等,以及它们的组合。例如,在某些实施方案中,生物杀灭剂包括,另选地为杀真菌剂。杀真菌剂的具体示例包括N取代的苯并咪唑氨基甲酸酯和苯并咪唑基氨基甲酸酯,诸如2-苯并咪唑基氨基甲酸甲酯、2-苯并咪唑基氨基甲酸乙酯、2-苯并咪唑基氨基甲酸异丙酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)-5-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-甲基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-甲基氨甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-甲基氨甲酰基)-5-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸乙酯、N-{2-[2-(N-甲基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸乙酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸乙酯、N-{2-[1-(N-甲基氨甲酰基)-6-甲基苯并咪唑基]}氨基甲酸乙酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸异丙酯、N-{2-[1-(N-甲基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸异丙酯、N-{2-[1-(N-丙基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-丁基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-丙基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲氧基乙酯、N-{2-[1-(N-丁基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲氧基乙酯、N-{2-[1-(N-丙基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸乙氧基乙酯、N-{2-[1-(N-丁基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸乙氧基乙酯、N-{1-(N,N-二甲基氨甲酰氧基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[N-甲基氨甲酰氧基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-丁基氨甲酰氧基)苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯、N-{2-[1-(N-丙基氨甲酰基)苯并咪唑基]}氨基甲酸乙氧基乙酯、N-{2-[1-(N-丁基氨甲酰氧基)苯并咪唑基]}氨基甲酸乙氧基乙酯、N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)-6-氯苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯和N-{2-[1-(N,N-二甲基氨甲酰基)-6-硝基苯并咪唑基]}氨基甲酸甲酯;10,10'-氧代双吩噁砒(商品名:Vinyzene,OBPA);二碘甲基对甲苯基砜;苯并噻吩-2-环己基甲酰胺-S,S-二氧化物;N-(氟二氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺(商品名:Fluor-Folper,Preventol A3);甲基-苯并咪唑-2-基氨基甲酸酯(商品名:Carbendazim,Preventol BCM);锌-双(2-吡啶硫代-1-氧化物);吡啶硫酮锌;2-(4-噻唑基)-苯并咪唑;N-苯基-碘代炔丙基氨基甲酸酯;N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮;4,5-二氯化物-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮;正丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮;三唑基化合物,诸如戊唑醇;等,以及它们的组合。在特定实施方案中,此类杀真菌剂与一种或多种无机材料组合使用,该一种或多种无机材料诸如矿物(例如沸石)、金属(例如铜、银、铂等)以及它们的组合。
在特定实施方案中,生物杀灭剂包括,另选地为除草剂。除草剂的具体示例包括酰胺除草剂,诸如二丙烯草胺N,N-二烯丙基-2-氯乙酰胺;CDEA 2-氯-N,N-二乙基乙酰胺;苯氧草胺(RS)-2-[5-(2,4-二氯苯氧基)-2-硝基苯氧基]-N-乙基丙酰胺;酰苯胺除草剂,诸如咯草隆顺式-2,5-二甲基吡咯烷-1-甲酰苯胺;氟噻草胺4'-氟-N-异丙基-2-[5-(三氟甲基)-1,3,4-噻二唑-2-基氧基]乙酰苯胺;萘丙胺(RS)-α-2-萘氧基丙酰胺苯;芳基丙氨酸除草剂,诸如新燕灵N-苯甲酰基-N-(3,4-二氯苯基)-DL-丙氨酸;高效麦草伏N-苯甲酰基-N-(3-氯-4-氟苯基)-D-丙氨酸;氯乙酰苯胺除草剂,诸如丁草胺N-丁氧基甲基-2-氯-2',6'-二乙基乙酰苯胺;吡草胺2-氯-N-(吡唑-1-基甲基)乙酰-2',6'-二甲苯胺;丙炔草胺(RS)-2-氯-N-(1-甲基丙-2-炔基)乙酰苯胺;磺酰苯胺除草剂,诸如氯酯磺草胺3-氯-2-(5-乙氧基-7-氟[1,2,4]三唑并[1,5-c]嘧啶-2-基磺酰胺基)苯甲酸;磺草唑胺2',6'-二氯-5,7-二甲氧基-3'-甲基[1,2,4]三唑并[1,5-a]嘧啶-2-磺酰苯胺;抗生素除草剂,诸如双丙氨膦4-[羟基(甲基)膦酰]-L-高丙氨酰-L-丙氨酰-L-丙氨酸;苯甲酸除草剂,诸如草灭平3-氨基-2,5-二氯苯甲酸;2,3,6-TBA 2,3,6-三氯苯甲酸;嘧啶基氧基苯甲酸除草剂,诸如双草醚2,6-双(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基氧基)苯甲酸;嘧啶基硫代苯甲酸除草剂,诸如嘧硫草醚2-氯-6-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基硫代)苯甲酸;邻苯二甲酸除草剂,诸如敌草索四氯对苯二甲酸;吡啶甲酸除草剂,诸如氯氨吡啶酸4-氨基-3,6-二氯吡啶-2-羧酸;喹啉羧酸除草剂,诸如二氯喹啉酸3,7-二氯喹啉-8-羧酸;含砷除草剂,诸如CMA双(氢甲基胂酸)钙;MAMA氢甲基胂酸铵;亚砷酸钠;苯甲酰环己烷二酮除草剂,诸如甲基磺草酮2-(4-甲磺酰基-2-硝基苯甲酰)环己烷-1,3-二酮;苯并呋喃基烷基磺酸盐除草剂,诸如呋草黄2,3-二氢-3,3-二甲基苯并呋喃-5-基乙烷磺酸盐;氨基甲酸酯除草剂,诸如特噁唑威5-叔丁基-1,2-噁唑-3-基氨基甲酸甲酯;酰苯磺威4-[2-(4-氯邻甲苯氧基)乙酰胺基]苯基磺酰基氨基甲酸甲酯;苯氨甲酸酯除草剂,诸如BCPC(RS)-仲丁基3-氯苯氨甲酸酯;甜菜安3-苯基氨基甲酰氧基苯基氨基甲酸乙酯;灭草灵3,4-二氯苯基氨基甲酸甲酯;环己烯肟除草剂,诸如丁氧环酮(RS)-(EZ)-5-(3-丁酰基-2,4,6-三甲基苯基)-2-(1-乙氧基亚氨基丙基)-3-羟基环己-2-烯-1-酮;得杀草(RS)-(EZ)-2-{1-[(2E)-3-氯烯丙氧基亚氨基]丙基}-3-羟基-5-全氢吡喃-4-基环己-2-烯-1-酮;环丙基异噁唑除草剂,诸如异噁氯草酮4-氯-2-甲磺酰基苯基5-环丙基-1,2-噁唑-4-基酮;二甲酰亚胺除草剂,诸如氟奋乃静2-甲基-4-(α,α,α-三氟-间甲苯基)-1,2,4-噁二嗪-3,5-二酮;二硝基苯胺除草剂,诸如乙丁烯氟灵N-乙基-α,α,α-三氟-N-(2-甲基烯丙基)-2,6-二硝基-对甲苯胺;氨基丙乐灵5-二丙基氨基-α,α,α-三氟-4,6-二硝基-邻甲苯胺;二硝基苯酚除草剂,诸如丙硝酚4,6-二硝基-邻伞花烃-3-醇;硝草酚α-乙氧基-4,6-二硝基-邻甲基苯酚;二苯基醚除草剂,诸如氟乳醚O-[2-氯-5-(2-氯-α,α,α-三氟-对甲苯氧基)苯甲酰]-L-乳酸;硝基苯基醚除草剂,诸如苯草醚2-氯-6-硝基-3-苯氧基苯胺;除草醚2,4-二氯苯基4-硝基苯基醚;二硫代氨基甲酸酯除草剂,诸如棉隆3,5-二甲基-1,3,5-噻二嗪-2-硫酮;卤代脂族除草剂,诸如茅草枯2,2-二氯丙酸;氯乙酸;咪唑啉酮除草剂,诸如灭草烟(RS)-2-(4-异丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)烟酸;无机除草剂,诸如十水四硼酸二钠;叠氮化钠;腈除草剂,诸如羟敌草腈3,5-二氯-4-羟基-苯甲腈;碘苯腈4-羟基-3,5-二-碘苯甲腈;有机磷除草剂,诸如莎稗磷O,O-二甲基二硫代磷酸S-4-氯-N-异丙基苯氨甲酰基甲酯;草铵膦4-[羟基(甲基)膦酰基]-DL-高丙氨酸;苯氧基除草剂,诸如稗草胺(RS)-2-(2,4-二氯-间甲苯氧基)丙酰苯胺;氯苯氧乙醇2-(2,4,5-三氯苯氧基)乙醇;苯氧基乙酸除草剂,诸如MCPA(4-氯-2-甲基苯氧基)乙酸;苯氧基丁酸除草剂,诸如MCPB 4-(4-氯-邻甲苯氧基)丁酸;苯氧基丙酸除草剂,诸如涕丙酸(RS)-2-(2,4,5-三氯苯氧基)丙酸;芳氧基苯氧基丙酸除草剂,诸如异噁草醚(RS)-2-[2-[4-(3,5-二氯-2-吡啶氧基)苯氧基]丙酰基]异噁唑烷;苯二胺除草剂,诸如敌乐胺N1,N1-二乙基-2,6-二硝基-4-三氟甲基-间苯二胺;吡唑氧基苯乙酮除草剂,诸如苄草唑2-[4-(2,4-二氯苯甲酰基)-1,3-二甲基吡唑-5-基氧基]苯乙酮;吡唑基苯基除草剂,诸如吡草醚2-氯-5-(4-氯-5-二氟甲氧基-1-甲基吡唑-3-基)-4-氟苯氧基乙酸;哒嗪除草剂,诸如吡啶达醇6-氯-3-苯基哒嗪-4-醇;哒嗪酮除草剂,诸如氯草敏5-氨基-4-氯-2-苯基哒嗪-3(2H)-酮;草哒松5-溴-1,6-二氢-6-氧代-1-苯基哒嗪-4-基草氨酸;吡啶除草剂,诸如氯氟吡氧乙酸4-氨基-3,5-二氯-6-氟-2-吡啶氧基乙酸;噻草啶甲基2-二氟甲基-5-(4,5-二氢-1,3-噻唑-2-基)-4-异丁基-6-三氟甲基烟酸酯;嘧啶二胺除草剂,诸如丙草定6-氯-N4-异丙基嘧啶-2,4-二胺;季铵除草剂,诸如迭森快1,1'-双(二乙基氨甲酰基甲基)-4,4'-联吡啶鎓;百草枯1,1'-二甲基-4,4'-联吡啶鎓;硫代氨基甲酸酯除草剂,诸如环草特S-环己基(乙基)硫代氨基甲酸乙酯;仲草丹S-二-仲丁基硫代氨基甲酸苄基酯;硫代碳酸酯除草剂,诸如EXD O,O-二乙基二硫代双(硫代甲酸酯);硫脲除草剂,诸如灭草恒1,1-二甲基-3-间甲苯基-2-硫脲;三嗪除草剂,诸如三嗪氟草胺(RS)-N-[2-(3,5-二甲基苯氧基)-1-甲基乙基]-6-(1-氟-1-甲基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;氯三嗪除草剂,如环丙津6-氯-N2-环丙基-N4-异丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;扑灭津6-氯-A2,N4-二异丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;甲氧基三嗪除草剂,如扑灭通N2,N4-二异丙基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;甲硫基三嗪除草剂,诸如氰草净2-(4-乙氨基-6-甲基硫基-1,3,5-三嗪-2-基氨基)-2-甲基丙腈;三嗪酮除草剂,诸如环嗪酮3-环己基-6-二甲氨基-1-甲基-1,3,5-三嗪-2,4(1H,3H)-二酮;三唑除草剂,诸如艾丙诺斯N-乙基-N-丙基-3-丙基磺酰基-1H-1,2,4-三唑-1-甲酰胺;三唑酮除草剂,诸如唑酮草酯(RS)-2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧代-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸;三唑并嘧啶除草剂,诸如双氟磺草胺2',6',8-三氟-5-甲氧基[1,2,4]三唑并[1,5-c]嘧啶-2-磺酰苯胺;尿嘧啶除草剂,诸如氟丙铂秀2-氯-5-(1,2,3,6-四氢-3-甲基-2,6-二氧代-4-三氟甲基嘧啶-1-基)苯甲酸异丙酯;脲除草剂,诸如环莠隆3-环辛基-1,1-二甲基脲;特噁唑隆1-(5-叔丁基-1,2-噁唑-3-基)-3-甲基脲;苯基脲除草剂,诸如氯草隆3-[4-(4-氯苯氧基)苯基]-1,1-二甲基脲;环草隆1-(2-甲基环己基)-3-苯基脲;嘧啶基磺酰脲除草剂,诸如啶嘧磺隆1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-3-(3-三氟甲基-2-吡啶基磺酰基)脲;吡嘧磺隆5-[(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基氨基甲酰基)氨磺酰基]-1-甲基吡唑-4-羧酸;三嗪基磺酰脲除草剂,诸如噻吩磺隆3-(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基氨甲酰基氨磺酰基)噻吩-2-羧酸;噻二唑基脲除草剂,诸如特丁噻草隆1-(5-叔丁基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,3-二甲基脲;和/或未分类的除草剂,诸如伐草克(2,3,6-三氯苯基)乙酸;灭草唑2-(3,4-二氯苯基)-4-甲基-1,2,4-噁二唑啉-3,5-二酮;草达克(RS)-1-(2,3,6-三氯苯甲氧基)丙-2-醇;2,4-D、氯嘧磺隆和噁唑禾草灵;等,以及它们的组合。
在一些实施方案中,生物杀灭剂包含,另选地为杀虫剂。杀虫剂的一般示例包括驱昆虫剂,诸如N,N-二乙基-间甲苯酰胺;和拟除虫菊酯,诸如除虫菊酯。杀虫剂的具体示例包括阿特拉津、二嗪农和氯蜱硫磷。在这些或其他实施方案中,生物杀灭剂包括,另选地为抗微生物剂。抗微生物剂的类型和性质可变化,并且可易于由本领域的技术人员确定。在某些实施方案中,生物杀灭剂包括,另选地为含硼材料,诸如硼酸酐、硼砂或八硼酸二钠四水合物。在各种实施方案中,粘合剂组合物包含两种或更多种生物杀灭剂,该两种或更多种生物杀灭剂各自独立地选自本文例示的杀真菌剂、除草剂、杀虫剂、抗微生物剂和其他生物杀灭组分。
存在于粘合剂组合物中的生物杀灭剂的量取决于多种因素(例如,所用的生物杀灭剂的类型、官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计0.01重量%至10重量%、另选地0.1重量%至5重量%的量的生物杀灭剂或生物杀灭剂的组合。
在特定实施方案中,粘合剂组合物包含阻燃剂。合适的阻燃剂的示例包括有机/含碳阻燃剂(例如炭黑等)、无机/基于矿物的阻燃剂(例如水合氢氧化铝、硅酸盐诸如硅灰石、铂和/或铂的金属络合物等)等,以及它们的组合。合适的阻燃剂的附加示例包括基于卤素的阻燃剂,诸如十溴二苯醚、八溴二苯醚、六溴环十二烷、十溴二苯醚、二苯氧基苯、亚乙基-双四氯邻苯二甲酰亚胺、五溴乙基苯、丙烯酸五溴苄酯、三溴苯基马来酰亚胺、四溴双酚A、双-(三溴苯氧基)乙烷、双-(五溴苯氧基)乙烷、聚二溴苯醚、三溴苯基烯丙基醚、双-二溴丙基醚、四溴邻苯二甲酸酐、二溴新戊二醇、二溴乙基二溴环己烷、五溴二苯醚、三溴苯乙烯、五溴氯环己烷、四溴二甲苯、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、十四溴二苯氧基苯、三氟丙烯和PVC。基于磷的阻燃剂,诸如磷酸(2,3-二溴丙基)酯、磷、环状磷酸酯、磷酸三芳酯、喷替酸双-三聚氰铵(bis-melaminium pentate)、季戊四醇二环磷酸酯、磷酸二甲基甲酯、氧化膦二醇、磷酸三苯酯、磷酸三-(2-氯乙基)酯、磷酸酯(诸如磷酸三甲苯酯、磷酸三二甲苯基酯、磷酸异癸基二苯酯、磷酸乙基己基二苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯和磷酸三丁氧基乙酯)以及各种胺的磷酸盐(例如磷酸铵);四烷基铅化合物,诸如四乙基铅;五羰基铁;甲基环戊二烯基三羰基锰;三聚氰胺及其衍生物,诸如三聚氰胺盐;胍;双氰胺;氨基磺酸铵;氢氧化铝;氢氧化镁氢氧化铝;等,以及它们的衍生物、改性物和组合。存在于粘合剂组合物中的阻燃剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件、存在或不存在媒介物/溶剂等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计0.01重量%至15重量%、另选地0.1重量%至10重量%的量的阻燃剂。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含粘结剂。通常,粘结剂是非反应性、弹性体有机聚合物,即不与官能化硅氧烷化合物反应的弹性体有机聚合物。另外,粘结剂通常与官能化硅氧烷化合物相容,即,当与官能化硅氧烷化合物配制成粘合剂组合物时,粘结剂不形成两相体系。一般来讲,合适的粘结剂具有低透气性和透湿性,并且通常具有30,000至75,000的数均分子量(Mn)。然而,粘结剂可包括多种非反应性弹性体有机聚合物的共混物(例如,具有高分子量的此类聚合物与具有低分子量的那些聚合物的共混物)。在此类情况下,较高分子量的聚合物通常具有100,000至600,000的Mn,而较低分子量的聚合物通常具有900至10,000、另选地900至3,000的Mn。如本领域的技术人员所理解的,通常将Mn范围的下限值选择成使得粘结剂与官能化硅氧烷化合物和粘合剂组合物的其他成分相容。粘结剂可包含或为一种非反应性弹性体有机聚合物,或者另选地可包含两种或更多种非反应性弹性体有机聚合物,该两种或更多种非反应性弹性体有机聚合物例如基于结构、粘度、平均分子量(Mn或Mw)、聚合物单元、序列等或它们的组合彼此不同。
合适的粘结剂的示例包括本领域已知的并可商购获得的聚异丁烯。聚异丁烯的具体示例包括由德国的巴斯夫公司(BASF Corporation,Germany)以商标
Figure BDA0003121350240000611
销售的那些,以及由日本油脂株式会社(NOF Corp.,Japan)以商标
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销售的各种等级的氢化聚异丁烯。合适的聚异丁烯的附加示例可以商标
Figure BDA0003121350240000613
从美国德克萨斯州贝敦的埃克森美孚化工公司(ExxonMobil Chemical Co.,Baytown,Tex.,U.S.A.)商购获得。这些包括
Figure BDA0003121350240000614
MML-80、MML-100、MML-120和MML-140,它们是石蜡烃聚合物,由仅含有链端烯键的长、直链大分子构成。
Figure BDA0003121350240000615
MM聚异丁烯具有70,000至90,000的粘均分子量,并且
Figure BDA0003121350240000616
LM聚异丁烯(例如LM-MS)为具有8,700至10的粘均分子量的较低分子量聚异丁烯。聚异丁烯的附加示例包括VISTANEX LM-MH(粘均分子量为10,000至11,700);来自美国伊利诺斯州芝加哥的阿莫科公司(Amoco Corp.,Chicago,Illinois,U.S.A.)的Soltex PB-24(Mn 950)、
Figure BDA0003121350240000617
H-100(Mn 910)、
Figure BDA0003121350240000618
H-1200(Mn2100);来自英国伦敦的BP化工公司(BP Chemicals,London,England)的
Figure BDA0003121350240000619
Figure BDA00031213502400006110
(例如
Figure BDA00031213502400006111
200、D10和DE3;以及
Figure BDA00031213502400006112
200)。
Figure BDA00031213502400006113
聚异丁烯通常具有900至1300的Mn。除聚异丁烯之外或作为替代,粘结剂可包括或为丁基橡胶、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物、聚烯烃塑性体或它们的组合。SEBS和SEPS嵌段共聚物是本领域已知的,并且可以
Figure BDA00031213502400006114
G聚合物从美国德克萨斯州休斯顿市的美国科腾聚合物有限责任公司(Kraton Polymers U.S.LLC,Houston,Tex.,U.S.A.),以及以Septon聚合物从美国纽约州纽约市的美国可乐丽公司(Kuraray America,Inc.,New York,N.Y.,U.S.A.)商购购得。聚烯烃塑性体也是本领域已知的,并且可以
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GA1900和
Figure BDA00031213502400006116
GA1950组合物从美国密歇根州米德兰的道康宁公司弹性体和特殊产品部门(Dow Chemical Company,Elastomers&SpecialtyProducts Division,Midland,Mich.,U.S.A.)商购获得。
存在于粘合剂组合物中的粘结剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件、存在或不存在媒介物/溶剂等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计,粘合剂组合物包含1重量份至50重量份、另选地5重量份至40重量份、另选地5重量份至35重量份的量的粘结剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含抗老化添加剂。抗老化添加剂的示例包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂和/或光稳定剂、热稳定剂以及它们的组合。抗老化添加剂可以是或包括一种抗老化添加剂,或者另选地可包括两种或更多种不同的抗老化添加剂。此外,一种特定的抗老化添加剂可起到多种作用(例如,作为紫外线吸收剂和紫外线稳定剂两者,作为抗氧化剂和紫外线吸收剂两者等)。许多合适的抗老化添加剂是本领域已知的并可商购获得。例如,合适的抗氧化剂包括酚抗氧化剂(例如,完全位阻酚和部分位阻酚)以及酚抗氧化剂与稳定剂的组合(例如,位阻胺,诸如四甲基哌啶衍生物,也称为“受阻胺光稳定剂”(HALS))。合适的酚抗氧化剂包括维生素E和来自巴斯夫公司的
Figure BDA0003121350240000621
1010。
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1010包含季戊四醇四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)。UV吸收剂的例子包括支链和直链2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基-苯酚(
Figure BDA0003121350240000623
571)。紫外稳定剂的例子包括双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯;1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基/癸二酸甲酯;以及它们的组合(
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272)。这些和其他
Figure BDA0003121350240000625
添加剂(诸如
Figure BDA0003121350240000626
765)可从巴斯夫公司商购获得。其他UV和光稳定剂可商购获得,并且例子有来自科聚亚公司(Chemtura)的LowLite、来自普立万公司(PolyOne)的OnCap和来自美国特拉华州的杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours andCompany of Delaware,U.S.A)的Light Stabilizer 210。低聚(较高分子量)稳定剂也可用于抗老化添加剂中或用作抗老化添加剂,例如以使抗老化添加剂从粘合剂组合物或其固化产物中迁移出来的可能性降至最低。此类低聚抗氧化稳定剂的示例包括
Figure BDA0003121350240000627
622,其是丁烯二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇共聚的二甲酯。热稳定剂的示例包括氧化铁、炭黑、羧酸铁盐、水合铈、锆酸钡、辛酸铈和辛酸锆、卟啉等,以及它们的组合。
存在于粘合剂组合物中的抗老化添加剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计大于0重量%至5重量%、另选地0.1重量%至4重量%、另选地0.5重量%至3重量%的量的抗老化添加剂。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含释水剂,即,随时间推移(例如,响应于所施加的条件,诸如温度和/或压力)释放水的组分。通常,释水剂含有足以部分地、另选地完全地使粘合剂组合物反应的量的水,并因此被选择成当暴露于所施加的条件(例如,粘合剂组合物的使用温度)足够长的时间时释放所述量的水。然而,一般来讲,将释水剂选择成充分地结合水,从而防止过多的水在制备和/或储存粘合剂组合物期间释放出来。例如,释水剂通常在粘合剂组合物的配混/配制期间充分地结合水,使得足够的水可在使用粘合剂组合物的应用过程中或之后供官能化硅氧烷组合物的缩合反应使用。这种“控释”性质还可以提供防止在应用过程中释放过多水和/或水过于快速释放的有益效果,这是因为释放过多水和/或水过于快速释放可能在由粘合剂组合物的官能化硅氧烷化合物的缩合反应形成的反应产物中产生气泡或空洞。所选择的特定释水剂可取决于多种因素(例如,粘合剂组合物的其他组分、官能化硅氧烷化合物的量/类型、缩合反应催化剂的类型、配制粘合剂组合物的工艺条件等),并且将易于由本领域的技术人员确定。合适的释水剂的示例有金属盐水合物、水合分子筛和沉淀的碳酸盐。特定示例包括以商标
Figure BDA0003121350240000631
SPM购自索尔维集团的沉淀碳酸钙。在某些实施方案中,将释水剂选择成包括、另选地为沉淀碳酸钙。可将释水剂选择成确保在配混过程中不释放出所有的水含量,同时当暴露于应用温度范围足够长的时间时释放出足量的水以供官能化硅氧烷化合物的缩合反应使用。存在于粘合剂组合物中的释水剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的透水性、存在/不存在媒介物/溶剂、存在/不存在干燥剂、配制/制备粘合剂组合物的方法等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计,粘合剂组合物包含1重量份至50重量份、另选地5重量份至40重量份、另选地5重量份至30重量份的量的释水剂。
在一些实施方案中,粘合剂组合物包含颜料(即,赋予粘合剂组合物和/或其反应产物颜色的组分)。此类颜料可包括任何无机化合物,例如金属的无机化合物诸如氧化铬、氧化钛、钴颜料,以及不基于此类金属的无机化合物,例如非金属无机化合物。合适的颜料的示例包括靛青、二氧化钛、炭黑以及它们的组合,以及其他可商购获得的颜料,诸如可购自普立万公司(PolyOne)的Stan-Tone 505P01绿。在某些实施方案中,颜料包括炭黑。炭黑的具体示例包括:可从雪佛龙菲利浦化学公司(Chevron Phillips Chemical Company LP)商购获得的Shawinigan乙炔黑;由美国伊利诺斯州费尔维尤高地的海名斯颜料公司(Elementis Pigments Inc.,Fairview Heights,Ill.U.S.A.)供应的
Figure BDA0003121350240000641
炭黑(例如,LB-1011);由美国俄亥俄州阿克伦市的西德·理查德森碳公司(Sid RichardsonCarbon Co,Akron,Ohio U.S.A.)供应的SR511;和N330、N550、N762、N990(来自美国新泽西州帕西帕尼市的德固萨工程碳公司(Degussa Engineered Carbons of Parsippany,N.J.,U.S.A.))。存在于粘合剂组合物中的颜料的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、存在或不存在媒介物/溶剂等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计大于0重量%至20重量%、另选地0.001重量%至10重量%、另选地0.001重量%至5重量%的量的颜料。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含流变添加剂,诸如流变改性剂和/或粘度调节剂。合适的流变添加剂的示例包括蜡;聚酰胺;聚酰胺蜡;氢化蓖麻油衍生物;金属皂,诸如硬脂酸钙、硬脂酸铝和/或硬脂酸钡;等,以及它们的衍生物、改性物和组合。在特定实施方案中,将流变改性剂选择成有利于填料的掺入,有利于粘合剂组合物的配混、脱气和/或混合(例如,在其制备过程中),如本领域的技术人员所熟知的。流变添加剂的具体示例包括本领域已知的可商购获得的那些。此类流变添加剂的示例包括:可从赢创公司(Evonik)商购获得的Polyvest;可从金氏工业公司(King Industries)商购获得的Disparlon;可从杜邦公司(Du Pont)商购获得的Kevlar纤维纸浆;可从Nanocor公司商购获得的Rheospan;可从路博润公司(Lubrizol)商购获得的Ircogel;可从Palmer Holland商购获得的
Figure BDA0003121350240000642
SLX等,以及它们的组合。
在一些实施方案中,流变改性剂包括,另选地为蜡(例如石蜡、微晶蜡或它们的组合)。蜡通常包括一种或多种非极性烃,其可包含支链结构、环状结构或它们的组合。合适的蜡的示例包括以名称SP 96(熔点为62℃至69℃)、SP 18(熔点为73℃至80℃)、SP 19(熔点为76℃至83℃)、SP 26(熔点为76℃至83℃)、SP 60(熔点为79℃至85℃)、SP 617(熔点为88℃至93℃)、SP 89(熔点为90℃至95℃)和SP 624(熔点为90℃至95℃)购自美国纽约州西巴比伦的史东毕斯公司(Strahl&Pitsch,Inc.,West Babylon,N.Y.,U.S.A.)的石油微晶蜡。合适的蜡的另外示例包括由美国宾夕法尼亚州彼得罗利亚的康普顿公司(CromptonCorporation,Petrolia,Pa.,U.S.A.)以商标
Figure BDA0003121350240000651
出售的那些。此类蜡包括:
Figure BDA0003121350240000652
180-W,其包含饱和支链和环状非极性烃,并且具有从79℃至87℃的熔点;
Figure BDA0003121350240000653
W-445,其包含饱和支链和环状非极性烃,并且具有从76℃至83℃的熔点;以及
Figure BDA0003121350240000654
W-835,其包含饱和支链和环状非极性烃,并且具有从73℃至80℃的熔点。在某些实施方案中,蜡包括,另选地为在室温(25℃)下呈固体的微晶蜡。在一些实施方案中,将蜡选择为具有处于期望应用温度范围(即,旨在使用/施加粘合剂组合物的温度范围)内的熔点。据认为,蜡在熔融时充当加工助剂,从而实质上使混配期间填料掺入组合物、混配过程本身以及脱气步骤期间(在使用时)变得容易。例如,在某些实施方案中,蜡具有低于100℃的熔融温度,并且即使在简单的静态搅拌器中也可有利于在施加之前混合各部分(例如,当粘合剂组合物为多部分组合物时)。在此类情况中,蜡还可有利于在从80℃至110℃、另选地从90℃至100℃的温度下施加具有良好流变特性的粘合剂组合物。
存在于粘合剂组合物中的流变添加剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件、存在或不存在媒介物/溶剂等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计,粘合剂组合物包含大于0重量份至20重量份、另选地1重量份至15重量份、另选地1重量份至5重量份的量的流变添加剂。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含媒介物(例如,载体媒介物,诸如溶剂和/或稀释剂)。取决于对粘合剂组合物的各种组分的选择,载体媒介物可以是例如油(例如,有机油和/或硅油)、溶剂、水等。如本领域技术人员将理解的,将所用的特定媒介物(如果有的话)选择成有利于(例如,增加)粘合剂组合物或其一部分(例如,当粘合剂组合物是多部分组合物时,粘合剂组合物的一个或多个部分)的流动;以及某些组分(例如官能化硅氧烷化合物、增链剂、封端剂等)的引入。因此,合适的媒介物可变化,并且通常包括有助于使粘合剂组合物的一种或多种组分流态化但基本上不与此类组分中的任何组分反应的那些。因此,可基于粘合剂组合物的一种或多种组分的溶解度、挥发性或两者来选择媒介物。在这个意义上,溶解度是指媒介物足以溶解和/或分散粘合剂组合物的一种或多种组分,并且挥发性是指媒介物的蒸气压。如果媒介物的挥发性太高(即,蒸气压对于预期用途而言太高),则在施加温度下可能在粘合剂组合物中形成气泡,这可能导致裂缝和/或以其他方式弱化或不利地影响由粘合剂组合物形成的固化产物的特性。然而,如果媒介物的挥发性不足(即,蒸气压对于预期用途而言过低),则媒介物可保留在粘合剂组合物的固化产物中并且/或者用作其中的增塑剂。合适的媒介物的示例通常包括硅氧烷流体、有机流体以及它们的组合。
在一些实施方案中,粘合剂组合物的媒介物包括,另选地为硅氧烷流体。硅氧烷流体通常为低粘度和/或挥发性硅氧烷。在一些实施方案中,硅氧烷流体为低粘度有机聚硅氧烷、挥发性甲基硅氧烷、挥发性乙基硅氧烷、挥发性甲基乙基硅氧烷等,或它们的组合。通常,硅氧烷流体在25℃下具有在1mm2/s至1,000mm2/s范围内的粘度。在一些实施方案中,硅氧烷流体包括具有通式(R28R29SiO)I的硅氧烷,其中每个R28和R29独立地选自H和取代或未取代的烃基基团,并且下标I为3至8。合适的硅氧烷流体的具体示例包括六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、十六甲基七硅氧烷、七甲基-3-{(三甲基甲硅烷基)氧基)}三硅氧烷、六甲基-3,3-双{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷、五甲基{(三甲基甲硅烷基)氧基}环三硅氧烷,以及聚二甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、辛基聚甲基硅氧烷、六甲基二硅氧烷、七甲基辛基三硅氧烷、己基聚三甲基硅氧烷等,以及它们的衍生物、改性物和组合。合适的硅氧烷流体的附加示例包括具有合适蒸气压(例如5×10-7m2/s至1.5×10-6m2/s)的聚有机硅氧烷,包括
Figure BDA0003121350240000671
200流体和
Figure BDA0003121350240000672
OS流体,它们可从美国密歇根州米德兰市的陶氏有机硅公司商购获得。
在某些实施方案中,粘合剂组合物的媒介物包括,另选地为有机流体,其通常包括包含挥发性和/或半挥发性烃、酯和/或醚的有机油。此类有机流体的一般示例包括挥发性烃油,诸如C6-C16烷烃、C8-C16异烷烃(例如,异癸烷、异十二烷、异十六烷等)、C8-C16支链酯(例如新戊酸异己酯、新戊酸异癸酯等)等,以及它们的衍生物、改性物和组合。合适的有机流体的附加示例包括芳族烃、脂族烃、醛、酮、胺、酯、醚、二醇、二醇醚、烷基卤化物、芳族卤化物、具有多于3个碳原子的醇以及它们的组合。烃包括异十二烷、异十六烷、异十六烷L(C11-C13)、异十六烷H(C11-C12)、氢化聚癸烯。醚和酯包括新戊酸异癸酯、庚酸新戊二醇酯、二硬脂酸二醇酯、碳酸二辛酯、碳酸二乙基己酯、丙二醇正丁基醚、乙基-3乙氧基丙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、新戊酸十三烷酯、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇甲醚(PGME)、新戊酸十八烷酯、己二酸二异丁酯、己二酸二异丙酯、二辛酸丙二醇酯/二癸酸丙二醇酯、辛基醚、棕榈酸辛酯以及它们的组合。
在一些实施方案中,媒介物包括,另选地为有机溶剂。有机溶剂的示例包括包含以下物质的那些有机溶剂:醇,诸如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或正丙醇;酮,诸如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮;芳族烃,诸如苯、甲苯和二甲苯;脂族烃,诸如庚烷、己烷和辛烷;二醇醚,诸如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁醚、丙二醇正丙醚和乙二醇正丁醚;卤代烃,诸如二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷和二氯甲烷;氯仿;二甲基亚砜;二甲基甲酰胺、乙腈;四氢呋喃;石油溶剂;溶剂油;石脑油;N-甲基吡咯烷酮;等,以及它们的衍生物、改性物和组合。
其他媒介物也可用于粘合剂组合物中。例如,在一些实施方案中,媒介物包括,另选地为离子液体。离子液体的示例包括阴离子-阳离子组合。通常,阴离子选自基于烷基硫酸根的阴离子、甲苯磺酸根阴离子、基于磺酸根的阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺阴离子、双(氟代磺酰基)亚胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、四氟硼酸根阴离子等,并且阳离子选自基于咪唑鎓的阳离子、基于吡咯烷鎓的阳离子、基于吡啶鎓的阳离子、锂阳离子等。然而,也可使用多种阳离子和阴离子的组合。离子液体的具体示例通常包括1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双-(三氟甲烷磺酰基)亚胺、3-甲基-1-丙基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、正丁基-3-甲基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-甲基-1-丙基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、二烯丙基二甲基铵双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、甲基三辛基铵双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-乙烯基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-烯丙基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂等,以及它们的衍生物、改性物和组合。
存在于粘合剂组合物中的媒介物的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的配制方式、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计1重量%至99重量%、另选地1重量%至75重量%、另选地2重量%至60重量%、另选地2重量%至50重量%的量的媒介物。
在特定实施方案中,粘合剂组合物包含增粘剂。合适的增粘剂的一般示例通常包括包含以下物质的那些增粘剂:脂族烃树脂(例如具有6个至20个碳原子的氢化聚烯烃)、氢化萜烯树脂、松香酯、氢化松香甘油酯或它们的组合。合适的增粘剂的具体示例包括天然或改性的松香,诸如脂松香、木松香、塔罗油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香和聚合松香;天然或改性松香的甘油酯和季戊四醇酯,诸如苍木松香的甘油酯、氢化松香的甘油酯、聚合化松香的甘油酯、氢化松香的季戊四醇酯和酚醛改性的松香季戊四醇酯;天然萜烯的共聚物和/或三元共聚物,诸如苯乙烯/萜烯和/或α甲基苯乙烯/萜烯聚合物;如通过ASTM方法E28测定的具有60℃至150℃的软化点的聚萜烯树脂,诸如在Friedel-Crafts催化剂以及其氢化产物(例如氢化聚萜烯)的存在下通过萜烯烃(例如蒎烯)聚合产生的那些;酚改性的萜烯树脂及其氢化衍生物,诸如通过二环萜烯和酚的酸介导的缩合产生的那些;脂族石油烃树脂,诸如通过主要由烯烃和二烯烃组成的单体的聚合产生的那些,具有60℃至135℃的环球软化点的那些,以及氢化脂族石油烃树脂;脂环族石油烃树脂及其氢化衍生物;脂族/芳族或脂环族/芳族共聚物及其氢化衍生物;以及它们的组合。在一些实施方案中,粘合剂组合物包含固体增粘剂(即,具有高于25℃的环球法软化点的增粘剂)。合适的增粘剂的其他示例包括可商购获得的品种,诸如由得自埃克森化工公司(Exxon Chemical)的ESCOREZ1102、1304、1310、1315和5600以及得自伊士曼公司(Eastman)的Eastotac H-100、H-115E和H-130L例示的脂族烃树脂;由得自荒川化学公司(Arakawa Chemicals)的Arkon P 100和得自古德伊尔公司(Goodyear)的Wingtack 95例示的氢化萜烯树脂;由得自赫克力士公司(Hercules)的Staybelite Ester 10和Foral例示的氢化松香甘油酯;由得自赫克力士公司的Piccolyte A125例示的聚萜烯;由得自埃克森化工公司(Exxon Chemical)的ECR 149B和ECR 179A例示的脂族/芳族和/或脂环族/芳族树脂;以及它们的组合。存在于粘合剂组合物中的增粘剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的其他组分的类型和/或量、粘合剂组合物的预期用途等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物中所有组分的合并重量计1重量份至20重量份的量的增粘剂。
在某些实施方案中,粘合剂组合物包含抗蚀剂。合适的抗蚀剂的示例包括苯并三唑、巯基苯并三唑等,以及它们的组合。合适的抗蚀剂的具体示例是本领域已知的并且可商购获得,诸如可购自美国康涅狄格州诺瓦克的范德比尔特公司(R.T.Vanderbilt,Norwalk,Conn.,U.S.A.)的
Figure BDA0003121350240000691
826(例如2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑衍生物)和
Figure BDA0003121350240000692
484(烷基噻二唑)。
存在于粘合剂组合物中的抗蚀剂的量取决于多种因素(例如,官能化硅氧烷化合物的量和/或类型、粘合剂组合物的预期用途、粘合剂组合物旨在暴露于的固化条件等),并且可易于由本领域的技术人员确定。一般来讲,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计0.05重量%至0.5重量%的量的抗蚀剂。
如上文各个部分中所介绍的,粘合剂组合物的各种组分可用于多种目的,因此某些添加剂可相对于本文所述的组分有重叠。例如,某些烷氧基硅烷可用作填料处理剂、粘附促进剂、以及交联剂。另外,粘合剂组合物还可包含上文未描述的附加添加剂,诸如催化剂抑制剂、固化促进剂、变色添加剂等。独立地选择此类附加添加剂,并且每种添加剂在粘合剂组合物中的用量基于其预期用途来选择,如易于由本领域技术人员确定的。通常,当存在时,粘合剂组合物包含基于粘合剂组合物的总重量计0.001重量%至10重量%、另选地0.01重量%至5重量%、另选地0.1重量%至1重量%的量的此类附加添加剂中的每种附加添加剂。
应当理解,所附权利要求不限于具体实施方式中描述的专门和特定的化合物、组合物或方法,其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施方案之间变化。就本文为描述各种实施方案的特定特征或方面而依赖的任何马库什组而言,可以从独立于所有其他马库什成员的相应的马库什组的每个成员获得不同、特殊和/或意料之外的结果。马库什组的每个成员可以被单独地和/或组合地依赖,并且为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。
此外,在描述本发明的各种实施方案中依赖的任何范围和子范围独立地且共同地落入所附权利要求的范围内,并且应理解为描述和设想在其中包括全部和/或部分值的所有范围,即使本文未明确写出这样的值。本领域的技术人员将容易认识到,列举的范围和子范围充分地描述了本发明的各种实施方案并使它们成为可能,并且这样的范围和子范围可以被进一步描绘成相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例,“0.1至0.9”的范围可以被进一步描绘为下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)和上三分之一(即0.7至0.9),其单独地且共同地在所附权利要求的范围内,并且可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。此外,就诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等限定或修饰范围的语言而言,应当理解,此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例,“至少10”的范围本质上包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等,并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。最后,在所公开的范围内的独立数值可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。例如,“1至9”的范围包括诸如3的各个单个的整数,以及诸如4.1的包括小数点(或分数)的单个数,其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。
以下实施例旨在示出本发明,而不应以任何方式看作是对本发明的范围的限制。下文紧接着的概要提供了关于实施例中所用的某些缩写、缩略符号和组分的信息。
有机硅烷醇化合物
“AMA-硅烷醇”是具有以下通式的有机硅烷醇化合物:
Figure BDA0003121350240000711
“ETM-硅烷醇”是具有以下通式的有机硅烷醇化合物:
Figure BDA0003121350240000712
“VCMX-硅烷醇”是具有以下通式的有机硅烷醇化合物:
Figure BDA0003121350240000713
“AGE-硅烷醇”是具有以下通式的有机硅烷醇化合物:
Figure BDA0003121350240000721
多官能有机硅化合物
“双官能-AMA Si-H转化体”或“四氢化硅二甲基丙烯酸酯转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000722
并在下面的实施例2中制备。
“二甲基丙烯酸乙烯酯Si-乙烯基转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000723
并在下面的实施例3中制备。
“三官能-AMA Si-H转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000731
并在下面的实施例4中制备。
“三官能-AMA Si-己烯基转化体”或“三甲基丙烯酸己烯酯转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000732
并在下面的实施例5中制备。
“混合AMA:ETM Si-H转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000733
其中a'+b'=2;并在下面的实施例6中制备。
“双官能-VCMX Si-乙烯基转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000741
并在下面的实施例7中制备。
“双官能-AGE Si-H转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000742
并在下面的实施例8中制备。
“双官能-ETM Si-H转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000743
并在下面的实施例9中制备。
“双官能-ETM Si-乙烯基转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000751
并在下面的实施例10中制备。
“双官能-AGE Si-乙烯基转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000752
并在下面的实施例11中制备。
“双官能-VCMX Si-H转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000753
并在下面的实施例12中制备。
“混合AMA:AGE Si-H转化体”是具有以下通式的多官能有机硅化合物:
Figure BDA0003121350240000761
其中a'+b'=2;并在下面的实施例13中制备。
聚硅氧烷
“Si-H化合物”为1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷。
“MViD493MVi”为乙烯基官能MD硅氧烷聚合物,其中每个MVi表示乙烯基二甲基硅氧基单元并且每个D表示二甲基硅氧基单元。
“MViD178.5MVi”为乙烯基官能MD硅氧烷聚合物,其中每个MVi表示乙烯基二甲基硅氧基单元并且每个D表示二甲基硅氧基单元。
“MD92.3D'6.2M”为氢化官能MD硅氧烷流体,其中每个M表示三甲基硅氧基单元,每个D表示二甲基硅氧基单元,并且每个D'表示甲基氢硅氧基单元。
“M'D100.35M”为氢化官能MD硅氧烷聚合物,其中每个M'表示氢二甲基硅氧基单元并且每个D表示二甲基硅氧基单元。
“硅氧烷树脂1”为乙烯基官能MQ硅氧烷树脂。
“远螯乙烯基硅氧烷(约810dp)”为乙烯基官能硅氧烷,其具有0.090%的乙烯基含量和约810的聚合度(DP)。
“远螯乙烯基硅氧烷(约125dp)”为乙烯基官能硅氧烷,其具有0.585%的乙烯基含量和约125的聚合度(DP)。
硅氢加成催化剂
“硅氢加成催化剂1”为Pt在异丙醇(IPA)中的1重量%溶液。
抑制剂
“BHT”为丁基化羟基甲苯。
粘合剂添加剂
“烷氧基硅烷增粘剂浆液”为缩水甘油氧基三甲氧基硅烷和氨基丙基三甲氧基硅烷的混合物。
多官能有机硅化合物实施例
实施例1:三甲基氯硅烷与AMA-硅烷醇的缩合
向配备有磁力搅拌棒的40mL小瓶中装入AMA-硅烷醇(4.1193g)、THF(10mL)和NEt3(2340μL;1.05当量)以形成混合物。将三甲基氯硅烷(2000μL;1.05当量)的THF(4mL)溶液缓慢添加到该混合物中,以得到反应混合物,将该反应混合物在氮气气氛下在室温下搅拌过夜。然后将己烷(20mL)添加到反应混合物中,并且将所得混合物过滤通过细砂芯漏斗以去除盐。将滤液浓缩以汽提出THF和己烷,并且用20微米注射器过滤器从浓缩物中过滤附加的盐沉淀。去除剩余的挥发物以得到产物(“单官能-AMA Si-Me化合物”),然后通过NMR分析产物(回收量:5.1g;收率:98%;纯度:95%)。
实施例2:双官能-AMA Si-H转化体的制备
1000mL三颈烧瓶配备有氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口,以及具有特氟隆搅拌棒的机械搅拌器。向烧瓶中装入MeHSiCl2(10.6mL;100mmol)和乙醚(400mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入AMA-硅烷醇(55.22g;200mmol)和吡啶(16.1mL;200mmol),并且在约15分钟的时间内(约5mL/min),将所得混合物滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。添加后立即形成白色沉淀。在添加完成后,GCMS指示硅烷醇转化率为约97%并形成缩合产物。然后通过过滤去除沉淀盐,并用乙醚(约100mL)洗涤滤饼。合并有机物,用HCl(1M;150mL)、饱和NaHCO3(150mL)和盐水(150mL)洗涤,用MgSO4(约10g)干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),得到澄清液体,然后将该澄清液体在高真空下干燥2小时,以得到产物(通过GC-MS分析为88.9%)。
实施例3:双官能-AMA Si-乙烯基转化体的制备
100mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口。向烧瓶中装入MeViSiCl2(1.63mL;12.5mmol)和甲苯(50mL),以得到混合物,搅拌该混合物并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入AMA-硅烷醇(6.9g;25mmol)和吡啶(2.2mL;27.5mmol),然后在约15分钟的时间内,将它们滴加到烧瓶中搅拌的混合物中,以得到反应混合物。添加后立即形成白色沉淀。在添加完成后,GCMS指示硅烷醇转化率为约90%并形成缩合产物。然后添加附加部分的MeViSiCl2(0.16mL)和吡啶(0.22mL)。然后通过过滤去除沉淀(盐),并用甲苯洗涤滤饼。合并有机物,用HCl(1M;50mL)、饱和NaHCO3(50mL)和盐水(50mL)洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),得到澄清液体,然后将该澄清液体在高真空下干燥,以得到产物(回收量:6.52g;收率:84%;通过GC-MS分析,纯度:89.3%)。
实施例4:三官能-AMA Si-H转化体的制备
200mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气出口、热电偶和加料漏斗。向烧瓶中装入HSiCl3(1.4mL;14mmol)和乙醚(75mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入AMA-硅烷醇(10.4g;40mmol)、吡啶(3.75mL;40.7mmol)和乙醚(约5mL;总体积为20mL),然后在约25分钟的时间内,将它们滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。添加后形成白色沉淀。在添加完成后,GC-MS指示硅烷醇转化率为>99%并形成缩合产物。然后将反应混合物过滤通过0.45μm玻璃料到分液漏斗中以去除沉淀(盐),用乙醚(约50mL)洗涤滤饼,并且将合并的有机物用HCl(1M;20mL)、饱和NaHCO3(20mL)和盐水(20mL)洗涤,用MgSO4(约2g)干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),得到澄清液体,然后将该澄清液体在高真空下干燥,以得到产物(回收量:10.8g;收率:95%;通过GC-MS分析,纯度:77%)。
实施例5:三官能-AMA Si-己烯基转化体的制备
250mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口。向烧瓶中装入CH2CH(CH2)4SiCl3(3.3mL;16.66mmol)和甲苯(100mL),以得到溶液,搅拌该溶液并使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入AMA-硅烷醇(13.8g;50mmol)和吡啶(4.4mL;55mmol),然后在约25分钟的时间内,将它们滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。添加后形成白色沉淀。在添加完成后,GC-MS指示硅烷醇转化率为约90%。然后将反应混合物过滤以去除沉淀(盐),并且将滤液用HCl(1M)、饱和NaHCO3和盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩,以得到包含产物的反应产物,然后通过NMR分析该产物(回收量:14.62g;66%三转化体(产物)、11%双转化体、11%硅烷醇、12%其他物质)。
实施例6:混合AMA:ETM Si-H转化体的制备
250mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气进料、热电偶和隔膜。向烧瓶中装入乙醚(100mL),并且使用冰浴将其冷却至0℃。然后将MeHSiCl2(2.5mL;25.2mmol)添加到烧瓶中以形成混合物。然后在约30分钟的时间内通过注射器泵将ETM-硅烷醇(4.77g;16mmol)、AMA-硅烷醇(8.89g)和吡啶(4mL;50.4mmol)的混合物添加到烧瓶中搅拌的混合物中,以得到反应混合物。添加后立即形成白色沉淀。添加完成后,将反应混合物搅拌5分钟,并通过GC-MS分析(指示约90%的硅烷醇转化率)。然后添加附加部分的MeHSiCl2(0.25mL)和吡啶(0.4mL),将反应混合物搅拌35分钟,并且通过GC-MS分析(指示约95%的硅烷醇转化率)。然后将反应混合物过滤以去除沉淀(盐),并且将滤液用HCl(1M)、饱和NaHCO3和盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),得到包含产物的反应产物,然后将该反应产物在高真空且搅拌过夜下干燥,以得到产物(回收量:12g;收率:82%;纯度:51%混合加合物(a'=1;b'=1)、32%双-AMA加合物(a'=2;b'=0)、6.5%双-ETM加合物(a'=0;b'=2))。
实施例7:双官能-VCMX Si-乙烯基转化体的制备
100mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口。向烧瓶中装入MeViSiCl2(0.82mL;6.25mmol)和乙醚(25mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入VCMX-硅烷醇(3.35g;12.2mmol)和吡啶(1.1mL;13.75mmol),然后在约10分钟的时间内,将它们滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。添加后形成白色沉淀。然后通过过滤去除沉淀(盐),并且将滤液用HCl(1M)、饱和NaHCO3和盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩,以得到产物(回收量:3g;收率:81%;通过GC-MS分析,纯度:约85%)。
实施例8:双官能-AGE Si-H转化体的制备
50mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气进料、热电偶和隔膜。向烧瓶中装入MeHSiCl2(0.27mL;约2.6mmol;1当量)和甲苯(10mL),以得到混合物,搅拌该混合物并且使用冰浴将其冷却至0℃。将AGE-硅烷醇(1.32g,5mmol;约1.9当量)和吡啶(0.89mL,11mmol)在注射器中合并,然后缓慢添加到烧瓶中搅拌的混合物中以得到反应混合物,将该反应混合物在氮气下搅拌40分钟。然后通过过滤去除反应期间形成的沉淀(盐),并且将滤液用HCl(1M)、饱和NaHCO3和盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩,以得到包含产物的反应产物,然后将该反应产物在高真空且搅拌过夜下干燥,以得到产物(回收量:1.15g;收率:85%;纯度:约80%)。
实施例9:双官能-ETM Si-H转化体的制备
500mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口。向烧瓶中装入MeHSiCl2(5.4mL;51.25mmol)和甲苯(200mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入ETM-硅烷醇(29.85g;100mmol)、吡啶(9mL;112.5mmol)和甲苯(约10mL),然后在约40分钟的时间内(约1mL/min)将它们滴加到烧瓶中的搅拌溶液中,以得到反应混合物。添加后形成白色沉淀。然后将反应混合物过滤以去除沉淀(盐),并且将滤液用HCl(1M;50mL)、饱和NaHCO3(50mL)和盐水(50mL)洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),以得到反应产物(回收量:27.7g;收率:93%)。
实施例10:双官能-ETM Si-乙烯基转化体的制备
100mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口。向烧瓶中装入MeViSiCl2(0.82mL;6.25mmol)和甲苯(25mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入ETM-硅烷醇(3.72g;12.5mmol)和吡啶(1.1mL;13.75mmol),然后在约15分钟的时间内,将它们滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。然后将反应混合物过滤以去除沉淀(盐),并且将滤液用HCl(1M)、饱和NaHCO3和盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),以得到反应产物(回收量:2.6g;收率:63%)。
实施例11:双官能-AGE Si-乙烯基转化体的制备
1000mL三颈烧瓶配备有氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口,以及具有特氟隆搅拌棒的机械搅拌器。向烧瓶中装入MeViSiCl2(9.7mL;74.2mmol)和甲苯(285mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入AGE-硅烷醇(37.85g;143mmol)和吡啶(12mL;148mmol),并且在约30分钟的时间内(约2mL/min),将所得混合物滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。添加后,立即形成白色沉淀,并且观察到温和放热(约3℃)。将反应混合物搅拌1小时,用HCl(1M)相分离并去除有机物,用NaOH(1M),然后用盐水洗涤,用MgSO4(约10g)干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),以得到包含产物的反应产物,然后将该反应产物在高真空下干燥,以得到产物(回收量:36.13g;收率:84.8%)。
实施例12:双官能-VCMX Si-H转化体的制备
1000mL三颈烧瓶配备有氮气出口和热电偶、加料漏斗和氮气入口,以及具有特氟隆搅拌棒的机械搅拌器。向烧瓶中装入MeHSiCl2(10.6mL;101mmol)和甲苯(400mL),以得到溶液,搅拌该溶液并且使用冰浴将其冷却至0℃。向加料漏斗中装入VCMX-硅烷醇(52.8g;192.3mmol)和吡啶(17.5mL;211.5mmol),并且在约60分钟的时间内(约2mL/min),将所得混合物滴加到烧瓶中搅拌的溶液中,以得到反应混合物。添加后,立即形成白色沉淀,并且观察到温和放热(约3℃)。将反应混合物过滤以去除沉淀(盐),用甲苯洗涤滤饼,并且将合并的有机物用HCl(1M;150mL)、饱和NaHCO3(150mL)和盐水(150mL)洗涤,用MgSO4(约2g)干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),得到液体,然后将该液体在高真空下干燥,以得到产物(回收量:39.24g;收率:69%;通过NMR分析,纯度:93%)。
实施例13:混合AMA:AGE Si-H转化体的制备
100mL三颈烧瓶配备有磁力搅拌棒、氮气进料、热电偶和隔膜。向烧瓶中装入甲苯(20mL),使用冰浴将其冷却至0℃。然后向烧瓶中装入MeHSiCl2(0.48mL;4.6mmol)以得到混合物,在0℃下搅拌该混合物。将AGE-硅烷醇(0.78g,2.94mmol)、AMA-硅烷醇(1.63g;5.88mmol)和吡啶(0.78mL,9.7mmol)在注射器中合并,然后在10分钟的时间内缓慢添加到烧瓶中搅拌的混合物中,以得到反应混合物。添加后,立即形成白色沉淀。将反应混合物在氮气下搅拌1小时,过滤以去除沉淀(盐),用HCl(1M)、饱和NaHCO3和盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤并浓缩(旋转蒸发器),以得到产物(回收量:2.3g;收率:85%;通过NMR分析,纯度:88%;通过1H积分,AMA:AGE为约2:1(即,平均:a'=1.33;b'=约0.67))。
官能化硅氧烷化合物实施例
实施例14:MViD493MVi和双官能-AMA Si-H转化体的硅氢加成
向1000mL三颈烧瓶中装入MViD493MVi(338.54g)和双官能-AMA Si-H转化体(11.76g)以形成混合物,然后将它们混合并加热至80℃保持约45分钟。一旦温度稳定于80℃,就添加硅氢加成催化剂1(180μL)以得到反应混合物,并且在添加催化剂后未观察到放热。将反应混合物在80℃下搅拌,直至通过FT-IR显示完全Si-H转化(约1小时),然后冷却至室温以得到产物。
实施例15:MViD178.5MVi和双官能-AMA Si-H转化体的硅氢加成
向1000mL三颈烧瓶中装入MViD178.5MVi(300.35g)和双官能-AMA Si-H转化体(28.12g)以形成混合物,然后将它们混合并加热至75℃保持约45分钟。一旦温度稳定于75℃,就添加硅氢加成催化剂1(89μL)以得到反应混合物,并且在添加催化剂后未观察到放热。将反应混合物在75℃下搅拌,然后加热至并在80℃下保持2小时。将附加部分的硅氢加成催化剂1(45μL)添加到反应混合物中,然后将其在80℃下搅拌直至通过FT-IR(约45min)显示完全Si-H转化。然后将反应混合物冷却至室温以得到产物。
实施例16:1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和三官能-AMA Si-己烯基转化体的硅 氢加成
在室温下向配备有磁力搅拌棒的0.5盎司样品小瓶中装入Si-H化合物(0.67g)、三官能-AMA Si-己烯基转化体(3.47g)和硅氢加成催化剂1(6.0μL)以得到反应混合物,然后将其加热至并在70℃下保持1小时,同时加以混合。将附加部分的硅氢加成催化剂1(1μL)添加到反应混合物中,然后将其在70℃下搅拌3小时,此时通过FT-IR显示完全Si-H转化。然后将反应混合物冷却至室温以得到产物。
实施例17:MD92.3D'6.2M和三官能-AMA Si-己烯基转化体的硅氢加成向配备有磁力搅拌棒的0.5盎司样品小瓶中装入MD92.3D'6.2M(5.32g)、三官能-AMA Si-己烯基转化体(5.30g)和BHT(0.01g)以得到混合物。将混合物加热至60℃,同时加以混合,期间当混合物达到55℃时添加硅氢加成催化剂1(0.11g),以得到反应混合物。在催化剂加入约15-30分钟内,反应混合物交联形成凝胶,此时撤去热源并且将溶液冷却至室温,以得到产物。
实施例18:M'D100.35M'和三官能-AMA Si-己烯基转化体的硅氢加成
向配备有磁力搅拌棒的0.5盎司样品小瓶中装入M'D100.35M'(7.73g)和三官能-AMASi-己烯基转化体(2.48g)以得到混合物。将混合物加热至60℃,同时加以混合,期间当混合物达到57℃时添加硅氢加成催化剂1(0.05g),以得到反应混合物。在添加催化剂后,观察到约6℃的放热连同起泡。将反应混合物在60℃下保持约1小时,此时通过FT-IR显示完全Si-H转化。然后将反应混合物冷却至室温以得到产物。
实施例19:MD92.3D'6.2M和双官能-AMA Si-乙烯基转化体的硅氢加成
向配备有磁力搅拌棒的0.5盎司样品小瓶中装入MD92.3D'6.2M(6.14g)和双官能-AMA Si-乙烯基转换体(3.92g)以得到混合物。将混合物加热至60℃,同时加以混合,然后装入硅氢加成催化剂1(0.19g),在添加后未观察到放热。将反应混合物在60℃下保持约1小时,在此期间在反应混合物中形成小凝胶。然后将反应混合物冷却至室温以得到产物。
实施例20:‘M'D100.35M'和双官能-AMA Si-乙烯基转化体的硅氢加成
向配备有磁力搅拌棒的0.5盎司样品小瓶中装入M'D100.35M'(8.41g)和双官能-AMASi-乙烯基转化体(1.79g)以得到混合物。将混合物加热至60℃,同时加以混合,然后装入硅氢加成催化剂1(0.15g)。将反应混合物在60℃下保持约1.5小时,此时通过FT-IR显示完全Si-H转化。然后将反应混合物冷却至室温以得到产物。
实施例21:乙烯基官能MQ硅氧烷树脂和双官能-AMA Si-H转化体的硅氢加成
向配备有磁力搅拌棒的0.5盎司样品小瓶中装入硅氧烷树脂1(10.10g;通过78.19重量%二甲苯溶液稀释)和双官能-AMA Si-H转化体(1.11g)以得到混合物。将混合物加热至75℃,同时加以混合,然后装入硅氢加成催化剂1(3μL)。将反应混合物在75℃下保持2小时,此时通过FT-IR显示完全Si-H转化。然后将反应混合物冷却至室温以得到产物。
实施例22:远螯乙烯基硅氧烷(约810dp)与双官能-AMA Si-H转化体的硅氢加成
250mL三颈烧瓶配备有搅拌机构、水冷冷凝器、加热套和热电偶。然后向烧瓶中装入远螯乙烯基硅氧烷(约810dp)(98.10g)、双官能-AMA Si-H转化体(1.90g;Si-H:乙烯基化学计量比为0.98)和BHT(0.03g)以形成混合物,然后将其共混并在氮气下加热至70℃。达到70℃后,添加Karstedt催化剂的稀溶液(0.08g,按重量计约4ppm铂),并且将所得反应混合物在70℃下保持1小时,并加以混合。然后将反应混合物冷却至室温,并且倒入125mLNalgene瓶中,以得到产物(双官能甲基丙烯酸酯转化的聚合物1)。通过1H NMR分析产物样品,以示出完全Si-H转化(未剩余残余的Si-H和痕量乙烯基官能团),这表明反应完全。在环境条件下使用Brookfield DV-II旋转粘度计分析产物的粘度,提供98,500cP的粘度。
实施例23:远螯乙烯基硅氧烷(约125dp)与双官能-AMA Si-H转化体的硅氢加成
250mL三颈烧瓶配备有搅拌机构、水冷冷凝器、加热套和热电偶。然后向烧瓶中装入远螯乙烯基硅氧烷(约125dp)(89.10g)、双官能-AMA Si-H转化体(10.90g;Si-H:乙烯基化学计量比为0.95)和BHT(0.03g)以形成混合物,然后将其共混并在氮气下加热至60℃。达到60℃后,添加Karstedt催化剂的稀溶液(0.04g,按重量计约4ppm铂),并且将所得反应混合物加热至并在70℃下保持1小时,并加以混合。然后将反应混合物冷却至室温,并且倒入125mL Nalgene瓶中,以得到产物。通过1H NMR分析产物样品,以示出完全Si-H转化(未剩余残余的Si-H和痕量乙烯基官能团),这表明反应完全。
实施例24:远螯乙烯基硅氧烷(约810dp)与三官能-AMA Si-H转化体的硅氢加成
250mL三颈烧瓶配备有搅拌机构、水冷冷凝器、加热套和热电偶。然后向烧瓶中装入远螯乙烯基硅氧烷(约810dp)(27.08g)、三官能-AMA Si-H转化体(0.73g;Si-H:乙烯基化学计量比为0.95)、BHT(0.008g)和甲苯(28.0g;试剂级)以形成混合物,然后将其共混并在氮气下加热至100℃。在达到100℃时,添加Karstedt催化剂的稀溶液(0.085g,按重量计约15ppm铂),并且将所得反应混合物在100℃下保持20小时,同时加以混合,此时通过1H NMR分析产物样品,以示出完全Si-H转化(未剩余残余的Si-H和痕量乙烯基官能团),这表明反应完全。然后使用旋转蒸发器(浴温:120℃;真空:15mmHg)汽提反应混合物,冷却至室温,并且倒入125mL Nalgene瓶中,以得到产物。在环境条件下使用Brookfield DV-II旋转粘度计分析产物的粘度,提供103,200cP的粘度。
实施例25:远螯乙烯基硅氧烷(约810dp)与混合AMA:ETM Si-H转化体的硅氢加成
250mL三颈烧瓶配备有搅拌机构、水冷冷凝器、加热套和热电偶。然后向烧瓶中装入远螯乙烯基硅氧烷(约125dp)(98.05g)、混合AMA:ETM Si-H转化体(1.95g;SiH:乙烯基化学计量比为0.98)和BHT(0.03g)以形成混合物,然后将其共混并在氮气下加热至70℃。达到70℃后,添加Karstedt催化剂的稀溶液(0.04g,按重量计约4ppm铂),并且将所得反应混合物在70℃下保持1小时,并加以混合。然后将反应混合物冷却至室温,并且倒入125mLNalgene瓶中,以得到产物。通过1H NMR分析产物样品,以示出完全Si-H转化(未剩余残余的Si-H和痕量乙烯基官能团),这表明反应完全。在环境条件下使用Brookfield DV-II旋转粘度计分析产物的粘度,提供123,700cP的粘度。
粘合剂实施例
实施例26:用双官能-AMA转化的聚合物制备的粘合剂制剂
向200mL齿杯中装入双官能甲基丙烯酸酯转化的聚合物1(89.133g;如实施例22中那样制备)、氧化铁颜料(0.301g)、热解法二氧化硅(7.59g)和10微米石英粉(46.40g),并且通过用刮刀手动混合,然后使用双轴离心混合器(1800rpm;30秒)的循环掺入组分。重复组分掺入循环,直至填料分散,并且将所得混合物转移到铝盘中。然后将盘置于加热至70℃的真空烘箱中并排空至约27英寸汞柱保持1小时。然后将盘从烘箱中取出,冷却至室温,并且将混合物转移到200mL齿杯中。向冷却的混合物中添加烷氧基硅烷增粘剂浆液(3.022g),并且通过用刮刀手动混合,接着使用双轴离心混合器(1200rpm;30秒)的四个循环掺入组分。然后添加过氧化甲基苯甲酰(3.45g,50重量%活性糊剂)和二异丙氧二(乙氧乙酰乙酰)合酞(即,“双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯”或“TDIDE”)(0.149g),并且通过用刮刀手动混合,接着使用双轴离心混合器(1200rpm;30秒)的两个循环掺入组分。然后将所得材料在真空(约27英寸汞柱)下真空脱气5分钟。
为了表征的目的,使用动模流变仪测试所得的粘合剂,使用30分钟测试和100℃预加热板。粘合剂在8.3分钟内达到90%的最终扭矩(14.5英寸-磅)以及3.92英寸-磅/分钟的最大速率,这比下文实施例27中制备和分析的基于单甲基丙烯酸酯类聚合物的粘合剂类似物更快地固化。
实施例27:用单官能-AMA转化的聚合物制备的比较粘合剂
使用单官能甲基丙烯酸酯聚合物重复上述实施例26的过程以制备比较粘合剂组合物。具体地讲,使用实施例1的单官能-AMA Si-Me化合物重复实施例22的过程以得到单官能甲基丙烯酸酯转化的聚合物。然后向200mL齿杯中装入单官能甲基丙烯酸酯转化的聚合物(89.081g)、氧化铁颜料(0.311g)、热解法二氧化硅(7.589g)和10微米石英粉(46.401g),以得到混合物。然后通过用刮刀手动混合,接着使用双轴离心混合器(1800rpm;30秒)的循环掺入混合物的组分,并且重复组分掺入循环直至将填料分散。将所得掺入的混合物转移到铝盘中,然后将其置于加热至70℃的真空烘箱中并抽空至约27英寸汞柱保持1小时。然后将盘从烘箱中取出,冷却至室温,并且将混合物转移到200mL齿杯中。向冷却的混合物中添加烷氧基硅烷增粘剂浆液(3.017g),并且通过用刮刀手动混合,接着使用双轴离心混合器(1200rpm;30秒)的四个循环掺入组分。然后添加过氧化甲基苯甲酰(3.45g,50重量%活性糊剂)和TDIDE(0.150g),并且通过用刮刀手动混合,接着使用双轴离心混合器(1200rpm;30秒)的两个循环掺入组分。然后将所得材料在真空(约27英寸汞柱)下真空脱气5分钟。
为了表征的目的,使用动模流变仪测试所得的粘合剂,使用30分钟测试和100℃预加热板。粘合剂在15.4分钟内达到90%的最终扭矩(12.9英寸-磅)以及1.73英寸-磅/分钟的最大速率,这比上文实施例26的基于双官能甲基丙烯酸酯类聚合物的粘合剂类似物更慢地固化。
已通过示例性方式对本发明进行了描述,并且应当理解已经使用的术语旨在具有描述性而不是限制性词语的性质。显然,按照上面的教导内容,本发明的许多修改形式和变型形式是可能的。可以按具体地描述之外的方式实施本发明。

Claims (20)

1.一种多官能有机硅化合物,所述多官能有机硅化合物具有以下通式:
Figure FDA0003121350230000011
其中X选自H和烯键式不饱和部分;每个Y独立地包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。
2.根据权利要求1所述的多官能有机硅化合物,其中X选自H和具有式-(CH2)nCHCH2的烯基部分,其中下标n为0至4。
3.根据权利要求1或2所述的多官能有机硅化合物,其中每个Y独立地具有式-D-R2,其中每个D为独立选择的二价连接基团,并且每个R2独立地包含烷氧基甲硅烷基基团、丙烯酰氧基基团或环氧化物基团。
4.根据权利要求3所述的多官能有机硅化合物,其中在至少一个部分Y中:(i)二价连接基团D包含式-(CH2)m-的烃基基团,其中下标m为1至6;(ii)二价连接基团D包含醚部分;或(iii)(i)和(ii)两者。
5.根据权利要求3或4所述的多官能有机硅化合物,其中:
(i)至少一个部分Y的R2为具有下式的烷氧基甲硅烷基基团:
Figure FDA0003121350230000012
其中每个R3为独立选择的烃基基团,下标c为0、1或2,并且每个R如上文所定义;
(ii)至少一个部分Y的R2为具有下式的丙烯酰氧基基团:
Figure FDA0003121350230000021
其中R4为独立选择的烃基基团或H;
(iii)至少一个部分Y的R2为具有式(I)和(II)中的一者的环氧化物基团:
Figure FDA0003121350230000022
Figure FDA0003121350230000023
或者
(iv)(i)至(iii)的任何组合。
6.根据任一前述权利要求所述的多官能有机硅化合物,其中:(i)每个R为甲基;(ii)下标a为2并且R1为甲基;(iii)在由下标a指定的每个部分中,下标b独立地为0或1;或(iv)(i)至(iii)的任何组合。
7.一种制备多官能有机硅化合物的方法,所述方法包括:
使(A)有机硅烷醇化合物与(B)具有至少两个可水解基团的硅烷化合物反应,从而制备所述多官能有机硅化合物;
其中所述多官能有机硅化合物为根据权利要求1至6中任一项所述的多官能有机硅化合物。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述有机硅烷醇化合物(A)具有下式:
Figure FDA0003121350230000031
其中Y包含选自烷氧基甲硅烷基部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分的官能部分;每个R为独立选择的烃基基团;并且下标b为0、1或2。
9.根据权利要求8所述的方法,其中每个Y独立地具有式-D-R2,其中R2包含烷氧基甲硅烷基基团、丙烯酰氧基基团或环氧化物基团;并且D为二价连接基团,所述二价连接基团包含:(i)式-(CH2)m-的烃基团,其中下标m为1至6;(ii)醚部分;或(iii)(i)和(ii)两者。
10.根据权利要求9所述的方法,其中:
(i)至少一个部分Y的R2为具有下式的烷氧基甲硅烷基基团:
Figure FDA0003121350230000032
其中每个R3为独立选择的烃基基团,下标c为0、1或2,并且每个R如上文所定义;
(ii)至少一个部分Y的R2为具有下式的丙烯酰氧基基团:
Figure FDA0003121350230000033
其中R4为独立选择的烃基基团或H;
(iii)至少一个部分Y的R2为具有式(I)和(II)中的一者的环氧化物基团:
Figure FDA0003121350230000041
Figure FDA0003121350230000042
或者
(iv)(i)至(iii)的任何组合。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法,其中在所述有机硅烷醇化合物(A)中:(i)每个R为甲基;(ii)下标b为0或1;或(iii)(i)和(ii)两者。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法,其中所述硅烷化合物(B)具有下式:
Figure FDA0003121350230000043
其中每个Z为独立选择的可水解基团;X选自H和烯键式不饱和部分;每个R1为独立选择的烃基基团;并且下标a为1、2或3。
13.根据权利要求12所述的方法,其中:(i)每个可水解基团Z独立地选自卤素、乙酰氧基基团、烷氧基基团、肟基团和氨氧基基团;(ii)X选自H和具有式-(CH2)nCHCH2的烯基部分,其中下标n为0至4;(iii)下标a为2并且R1为甲基;或(iv)(i)至(iii)的任何组合。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法,所述方法还包括使所述有机硅烷醇化合物(A)与所述硅烷化合物(B)在以下条件下反应:(i)在存在(C)反应催化剂的情况下;(ii)在低于25℃的温度下;或(iii)(i)和(ii)两者。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述有机硅烷醇化合物(A)与所述硅烷化合物(B)在存在所述反应催化剂(C)的情况下反应,并且其中所述反应催化剂(C)包括:(i)碱催化剂;(ii)酸催化剂;(iii)过渡金属催化剂;或(iv)(i)至(iii)的任何组合。
16.一种多官能有机硅化合物,所述多官能有机硅化合物根据权利要求7至15中任一项所述的方法制备。
17.一种官能化硅氧烷化合物,所述官能化硅氧烷化合物具有以下通式:
[R5 3SiO1/2]e[R5 2SiO2/2]f[R5SiO3/2]g[SiO4/2]h
其中下标e、f、g和h各自为摩尔份数,使得e+f+g+h=1,前提条件是e+f+g>0;每个R5独立地选自取代和未取代的烃基基团和A,前提条件是至少一个R5为A;其中每个A独立地具有下式:
Figure FDA0003121350230000051
其中每个Y独立地选自烷氧基硅烷部分、丙烯酰氧基部分和环氧化物部分;每个R为独立选择的烃基基团;每个R1为独立选择的烃基基团;D1为二价连接基团;下标a为1、2或3;并且每个下标b独立地为0、1或2。
18.根据权利要求17所述的官能化硅氧烷化合物,其中在至少一个部分A中:(i)每个R为甲基;(ii)每个R1为甲基;(iii)在由下标a指定的每个部分中,下标b独立地为0或1;(iv)D1包含亚乙基基团;或者(v)(i)至(iv)的任意组合。
19.一种制备官能化硅氧烷化合物的方法,所述方法包括:
使多官能有机硅化合物与聚硅氧烷在存在硅氢加成催化剂的情况下反应,从而制备所述官能化硅氧烷化合物;
其中所述多官能有机硅化合物为根据权利要求1至6和16中任一项所述的多官能有机硅化合物;
前提条件是当所述多官能有机硅化合物的X为H时,所述聚硅氧烷包含至少一个硅键合的烯键式不饱和基团,并且当所述多官能有机硅化合物的X为烯键式不饱和部分时,所述聚硅氧烷包含至少一个硅键合的氢原子。
20.一种粘合剂,所述粘合剂包含根据权利要求17或18所述的官能化硅氧烷化合物。
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