CN117321140A - 耐老化湿固化型组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有氨基官能化合物作为老化稳定剂的基于硅烷官能预聚物的耐老化湿固化型组合物、由其可获得的固化组合物,以及这些湿固化型组合物或固化组合物作为密封剂、胶粘剂和涂料的用途。

Description

耐老化湿固化型组合物
本发明涉及含有氨基官能化合物作为老化稳定剂的基于硅烷官能预聚物的耐老化湿固化型组合物、由其可获得的固化组合物,以及这些湿固化型组合物或固化组合物作为密封剂、胶粘剂和涂料的用途。
基于硅烷官能预聚物(尤其是硅烷封端预聚物,简称为STP)的组合物及其作为胶粘剂、密封剂和涂料的用途早已为人所知。这些硅烷的交联机制是通过两阶段法进行:首先,环境空气湿度将烷氧基硅烷基团水解成羟基硅烷基团。这种羟基硅烷基团可以在第二步骤中与烷氧基硅烷基团或第二羟基硅烷基团缩合。在水解完成后,形成硅氧烷基团的网络。
“硅烷基团”被理解为是指包含硅原子的化学基团,所述硅原子一方面具有至少一个共价硅-碳键,另一方面没有经由氧原子连接至另外的硅原子。含有至少两个经由氧原子彼此连接的硅原子,即含有(Si-O-Si)结构片段的基团是硅氧烷基团。
硅烷封端预聚物(STP)是指在预聚物主链的端部(末端)各自具有硅烷基团的硅烷官能预聚物。
有几个可能方式用于合成硅烷官能预聚物,尤其是硅烷封端预聚物:首先,烷氧基硅烷可以经由作为官能团的异氰酸酯反应性基团,如羟基、氨基或巯基键合至含异氰酸酯的聚氨酯预聚物。或者,异氰酸酯官能的烷氧基硅烷可以键合至带有异氰酸酯反应性基团,例如羟基、氨基或巯基的聚合物。制备硅烷封端预聚物的另一个可能方式是双键的氢化硅烷化。
此外,还有其它可能方式用于制备含烷氧基硅烷的预聚物。例如,也可以使通过单体二异氰酸酯的低聚制备的聚合多异氰酸酯与含有异氰酸酯反应性基团的烷氧基硅烷反应。
含有烷氧基硅烷基团的预聚物也可以通过环氧化物的聚合获得,其中在反应混合物中含有包含烷氧基硅烷基团的环氧化物。EP 2093244描述了一种方法,借此由环氧化物(例如环氧丙烷和含烷氧基硅烷的环氧化物)制备含有烷氧基硅烷基团的聚醚。在所述聚醚中,烷氧基硅烷基团可以任意地嵌段式彼此排列或无规并入改性聚合物链中。在这方面,特别参见该文献的实施例1-4。与上述预聚物相反,烷氧基硅烷不仅连接在链的末端。公开文献DE 102010038768、DE 102010038774和DE 102011006313公开了根据EP 2093244的方法的含烷氧基硅烷基团的聚醚的进一步发展。
DE 102010038768和DE 102010038774描述了稳定或封闭这些烷氧基硅烷聚醚的末端OH基团的可能方式,以使这些OH基团不会与烷氧基硅烷发生不想要的缩合。这些专利申请所基于的烷氧基硅烷聚醚通过EP 2093244所基于的方法制备,并在末端OH基团处改性。
根据专利文献DE 102011006313的技术教导,使用比上述三个文献中更长链的聚醚作为起始剂分子;在其它方面,所述聚合物的合成同样基于EP 2093244的教导。
另一种制备含烷氧基硅烷的聚合物的可能方式基于不饱和化合物的转化。首先,在双键的氢化硅烷化中使具有不饱和基团的聚合化合物与含氢硅烷反应。另一种可能方式是具有C=C双键的不饱和单体与带有烷氧基硅烷基团的具有可聚合C=C双键的单体的共聚。关于这两种可能方式的讨论,参见US 4368297,第3栏,第37-42行。US 4368297在实施例1中描述了含烯丙基的丙烯酸酯聚合物与甲基二甲氧基硅烷的氢化硅烷化。实施例6和7公开了不含烷氧基硅烷基团的不饱和单体化合物(甲基丙烯酸酯化合物和马来酸酐)在一定比例的含烷氧基硅烷的甲基丙烯酸酯化合物存在下的自由基聚合。US 5886125描述了甲基丙烯酸羟丙酯、不饱和的无硅烷单体和乙烯基三甲氧基硅烷的共聚。WO 00/55229同样给出由不饱和单体形成的含烷氧基硅烷的聚合物的实例。硅烷聚合物1(第15页第25行)通过苯乙烯、甲基丙烯酸异冰片酯和两种其它无硅烷单体与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的自由基聚合合成。由不含硅烷的丙烯酸酯、苯乙烯和乙烯基硅烷形成的类似产物描述在WO03/078486的实施例1-11中。在EP 2011834中,实施例1描述了含烯丙基的聚合物与三甲氧基硅烷的氢化硅烷化。
但是,聚合物主链不仅限于上述基团(聚氨基预聚物、聚合多异氰酸酯、含环氧基和C=C基团的聚合物)。此外,还可设想许多其它基团,如EP 2011834第[016]栏中所述。
硅烷官能预聚物,尤其是硅烷封端预聚物(STP)构成用于制备弹性密封剂或胶粘剂,尤其是镶木地板胶粘剂的基础。另外的添加剂如粘合剂、填料、增塑剂和其它添加剂的巧妙选择能够有针对性地调节机械性质和化学性质以及固化速度。弹性胶粘剂已经在工业中、在修理厂、车间中、在专业手工业者和业余手工业者中,例如在车辆制造、建筑业或造船和航空航天中获得稳固的地位。
与经由反应性NCO基团交联的基于聚氨酯的体系相比,基于硅烷官能预聚物的体系的优点包括,在厚层中防止由二氧化碳引起的不想要的起泡,并且在许多情况下可以省去附着力促进层的施加。
抗氧化剂的使用可以提高基于硅烷官能预聚物的胶粘剂、密封剂和涂料配制剂的长期稳定性。迄今在这样的配制剂中仅使用酚类抗氧化剂。这样的酚类抗氧化剂例如以商标名商业化。
通过使用现有技术的老化稳定剂实现的抗老化性和抗氧化性的改进通常是不够的。这会导致胶粘连接、密封和涂层的过早脆化或软化,并导致它们失效。
已经发现,如果它们以使胶粘连接暴露于提高的热应力的方式使用,存在于市场上的基于硅烷官能预聚物的镶木地板胶粘剂并非在所有情况下都满足对胶粘连接的长期寿命的要求(Boden Wand Decke,第1/2016版,第48页)。由于热应力,可以使这样的胶粘剂从固态转变为柔软、糊状、易碎或甚至粉末状态。当胶粘剂用于地暖系统上的地板覆盖物的胶粘时,特别存在这种危险。
因此本发明的目的是提供克服现有技术的缺点的基于硅烷官能预聚物,尤其是硅烷封端预聚物的湿固化型组合物,和提供用于基于硅烷官能预聚物,尤其是硅烷封端预聚物的胶粘剂、密封剂和涂料配制剂的老化稳定剂,该使用改进该组合物在固化状态下的老化稳定性。
根据本发明,通过含有胺类老化稳定剂的基于硅烷官能预聚物,尤其是硅烷封端预聚物的组合物实现这一目的。
本发明的主题因此是尤其用于胶粘、密封或涂覆的组合物,其包含以下组分或由以下组分组成:
A)至少一种具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能预聚物,
B)至少一种充当老化稳定剂的氨基官能化合物,其中在组分B中不包括草酰苯胺类型的化合物和具有2,2,6,6四甲基哌啶基的化合物,
C)任选地,催化剂组分,和
D)任选地,添加剂和/或辅助剂,不包括组分B的定义所涵盖的老化稳定剂。
一般而言,老化稳定剂被理解为是指添加到其它物质或物质混合物中以防止后者发生不想要的老化过程或延缓老化的化学物质。“老化”是物质在较长储存后或使用时的物理和化学性质的变化。
如本申请中所用的术语“脂族”应代表任选取代的、直链或支化的烷基、烯基和炔基,其中非相邻的亚甲基(-CH2-)可被杂原子,特别例如氧和硫,或被仲氨基替代。
如本申请中所用的术语“脂环族”或“环脂族”应代表不属于芳族化合物的任选取代的碳环或杂环化合物,例如环烷烃、环烯烃或氧杂环烷烃、硫杂环烷烃、氮杂环烷烃或硫氮杂环烷烃。其具体实例是环己基、环戊基及其被一个或两个N或O原子间断的衍生物,如嘧啶、吡嗪、四氢吡喃或四氢呋喃。脂环族基团的进一步实例是具有环结构,如亚氨基噁二嗪二酮、噁二嗪三酮、噁唑烷酮、脲基甲酸酯、环状异氰脲酸酯、环状脲二酮、环状氨基甲酸酯、环状缩二脲、环状脲、酰基脲和/或碳二亚胺结构的多异氰酸酯。
如本申请中所用的术语“任选取代的”或“取代的”应特别代表相关结构单元被-F、-Cl、-I、-Br、-OH、-OCH3、-OCH2CH3、-O-异丙基或-O-正丙基、-OCF3、-CF3、-S-、C1-6-烷基和/或另一具有1至12个碳原子并任选经由杂原子连接的直链或支化、脂族和/或脂环族结构单元取代。其优选代表被卤素(尤其是-F、-Cl)、C1-6-烷氧基(尤其是甲氧基和乙氧基)、羟基、三氟甲基和三氟甲氧基取代。
如本申请中所用的术语“低分子质量”应代表分子质量为最多800g/mol的化合物。
如本申请中所用的术语“高分子质量”应代表分子质量超过800g/mol的化合物。
如本申请中所用的术语“多异氰酸酯”应代表NCO官能度>1,优选≥2的脂族、芳族或脂环族多异氰酸酯,更特别是二异氰酸酯和三异氰酸酯。
如本申请中所用的术语“单体”应代表参与聚合物的合成并具有限定摩尔质量的具有官能团的低分子量化合物。
如本申请中所用的术语“聚合物”应代表其中相同或不同种类的单体重复彼此连接并在聚合度、摩尔质量分布和/或链长方面可能不同的化合物。因此,根据本发明的聚合物是在其分子结构中具有至少一种重复至少一次的结构单元的化合物,该结构单元在聚合物合成过程中通过单体的参与共价插入分子结构中。
如本申请中所用的术语“预聚物”应代表具有官能团的聚合物。类似于聚合物定义,至少两种相同或不同类型的单体重复彼此连接而形成预聚物的分子结构。预聚物参与分子量大于预聚物的聚合物的最终合成。术语“预聚物”因此包括各自可经由存在于分子中的至少一个官能团反应并可以随着重复单元的形成而反应形成(优选交联的)聚合物的聚合化合物。“烷氧基硅烷官能化预聚物”含有(任选地除其它官能团之外)至少一个烷氧基硅烷基团作为官能团。术语“烷氧基硅烷官能化预聚物”包括“烷氧基硅烷官能化的聚氨酯预聚物”和“烷氧基硅烷官能化的聚合多异氰酸酯”,以及开头根据公开文献EP 2093244、DE102010038768、DE 102010038774和DE102011006313提到的含烷氧基硅烷基团的聚合物,和根据印刷文献WO 00/55229、WO 03/078486、US 5162426和US 5886125的含烷氧基硅烷的聚合物。
对本申请而言,术语“封闭”是指“可逆封闭”。因此,例如,可以通过加热从封闭的异氰酸酯基团再次释放异氰酸酯;封闭的异氰酸酯基团因此仍然对多元醇有反应性。封闭的异氰酸酯通常被理解为高反应性异氰酸酯与醇(以形成氨基甲酸酯)或胺(以形成脲)的加成化合物,其在较高温度下再次分解成醇或胺以及异氰酸酯。已知的封闭剂是例如乙酰乙酸、丙二酸酯、3,5-二甲基吡唑、丁酮肟、仲胺、己内酰胺或各种醇。
除非上下文另有说明,术语“异氰酸酯基团”在本申请中始终包括游离异氰酸酯基团(-NCO)和封闭异氰酸酯基团。
优选的具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能预聚物具有最大30000g/mol,优选最大20000g/mol,更优选最大15000g/mol的数均分子量Mn。
优选的具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能预聚物具有至少500g/mol,优选至少800g/mol,更优选至少1000g/mol的数均分子量Mn。
在分子质量并非由精确限定的结构式得出的化合物的情况下,例如在聚合物的情况下,分子质量在每种情况下是指数均分子量。数均分子量Mn通过凝胶渗透色谱法(GPC)在四氢呋喃中在23℃下测定。在此根据DIN 55672-1:″凝胶渗透色谱法,第1部分-四氢呋喃作为洗脱剂″(来自PSS Polymer Service的SECurity GPC System,流量1.0ml/min,柱:2×PSSSDV linear M,8×300mm,5μm;RID检测器)进行操作。在此使用已知摩尔质量的聚苯乙烯样品进行校准。通过软件辅助计算数均分子量。基线点和评估限值根据在本专利申请的申请日有效的DIN 55672第1部分规定。
本发明的组合物优选包含至少一种含有至少一个通式(I)的烷氧基硅烷基团(优选至少两个烷氧基硅烷基团)的硅烷官能预聚物
其中
R1是具有1至8个碳原子的烷基;
R2是具有1至12个碳原子的烷基;
R3是具有1至18个碳原子、任选具有芳族部分并任选具有一个或多个杂原子的直链或支化的、任选环状的亚烷基;和
a是1或2或3的值。
式(I)中的*代表该预聚物键合至的由此标识的基团/结构片段的自由价。
根据本发明优选的是,式(I)的R1代表甲基或乙基,更优选甲基。
根据本发明优选的是,对于式(I)的各个-OR2基团,式(I)的R2独立地为甲基或乙基。在这种情况下,硅烷官能预聚物的烷氧基硅烷基团的烷氧基选自乙氧基和/或甲氧基。
根据本发明优选的是,式(I)的R3是具有1至6个碳原子的亚烷基,尤其是亚甲基(-CH2-)、1,3-亚丙基、1,4-亚丁基或3,3-二甲基-1,4-亚丁基。
根据本发明优选的是,a是2或3,尤其是3。
根据本发明优选的是,至少在硅烷官能预聚物的末端各自键合烷氧基硅烷基团。除了或代替在末端形成烷氧基硅烷基团,另外的烷氧基硅烷基团也可以在聚合物主链上分布地键合至该预聚物。
合适的硅烷官能化预聚物是具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚氨酯、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚合多异氰酸酯、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚合多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚醚多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚酯多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚碳酸酯多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚丙烯酸酯多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚甲基丙烯酸酯多元醇和具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚氨酯多元醇。
在第一实施方案中,该硅烷官能预聚物是通过具有至少一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团的硅烷与具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物(后者在下文中也称为:异氰酸酯官能预聚物)的反应可获得的硅烷官能聚氨酯预聚物。这种聚氨酯预聚物通过具有异氰酸酯反应性基团的化合物或这些材料的混合物与多异氰酸酯的反应制备,其中使用相对于异氰酸酯反应性基团过量的异氰酸酯基团。
可用于制备该预聚物的聚合多元醇具有400g/mol至8000g/mol,优选400g/mol至6000g/mol,更优选400g/mol至3000g/mol的数均分子量Mn。它们的羟值为22至400mg KOH/g,优选30至300mg KOH/g,更优选40至250mg KOH/g,并且它们具有1.5至6,优选1.7至5,更优选2.0至5的OH官能度。
用于制备该预聚物的多元醇是聚氨酯涂料技术中已知的有机多羟基化合物,例如常规聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯聚丙烯酸酯多元醇和聚氨酯聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯聚酯多元醇、聚氨酯聚醚多元醇、聚氨酯聚碳酸酯多元醇、聚酯聚碳酸酯多元醇、苯酚/甲醛树脂,单独或为混合物。优选的是聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丙烯酸酯多元醇或聚碳酸酯多元醇,特别优选的是聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇。
聚醚多元醇包括例如氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、表氯醇的加聚产物,以及它们的混合加成和接枝产物,以及通过多元醇或其混合物的缩合获得和通过多元醇、胺和氨基醇的烷氧基化获得的聚醚多元醇。
合适的羟基官能聚醚具有1.5至6.0,优选1.8至3.0的OH官能度,50至700,优选100至600mg KOH/g固体的OH值和106至4000g/mol,优选200至3500的分子量Mn,例如羟基官能的起始剂分子,如乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、山梨糖醇或这些与其它羟基官能化合物的混合物与环氧丙烷或环氧丁烷的烷氧基化产物。优选的聚醚组分是聚环氧丙烷多元醇、聚环氧乙烷多元醇和聚环氧丁烷多元醇。
非常合适的聚酯多元醇的实例是二醇和任选三醇和四醇与二羧酸和任选三羧酸和四羧酸或羟基羧酸或内酯的本身已知的缩聚物。代替游离多羧酸,也可以使用相应的多羧酸酐或相应的多羧酸低碳醇酯制备聚酯。合适的二醇的实例是乙二醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚烷撑二醇,如聚乙二醇,以及丙-1,2-二醇、丙-1,3-二醇、丁-1,3-二醇、丁-1,4-二醇、己-1,6-二醇和异构体、新戊二醇或羟基特戊酸新戊二醇酯,其中优选的是后三种化合物。为了实现>2的官能度,任选可以使用一定比例的官能度为3的多元醇,例如三羟甲基丙烷、甘油、赤藓糖醇、季戊四醇、三羟甲基苯或异氰脲酸三(羟乙基)酯。
可用的二羧酸包括例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、戊二酸、四氯邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丙二酸、辛二酸、2-甲基琥珀酸、3,3-二乙基戊二酸、2,2-二甲基琥珀酸。这些酸的酐同样可用,只要它们存在。对本发明而言,术语“酸”因此涵盖酐。也可以使用单羧酸,如苯甲酸和己烷甲酸,只要多元醇的平均官能度≥2。饱和脂族或芳族酸是优选的,如己二酸或间苯二甲酸。在此任选以较少量一同使用的多羧酸的一个实例是偏苯三酸。
在具有端羟基的聚酯多元醇的制备中可一同用作共反应物的羟基羧酸的实例包括羟基己酸、羟基丁酸、羟基癸酸、羟基硬脂酸等。可用的内酯尤其是ε-己内酯、丁内酯和同系物。
优选的是基于丁二醇和/或新戊二醇和/或己二醇和/或乙二醇和/或二乙二醇与己二酸和/或邻苯二甲酸和/或间苯二甲酸的聚酯多元醇。特别优选的是基于丁二醇和/或新戊二醇和/或己二醇与己二酸和/或邻苯二甲酸的聚酯多元醇。
可用的聚碳酸酯多元醇可通过碳酸衍生物,例如碳酸二苯酯、碳酸二甲酯或光气与二醇的反应获得。可用的这种类型的二醇包括例如乙二醇、丙-1,2-和1,3-二醇、丁-1,3-和1,4-二醇、己-1,6-二醇、辛-1,8-二醇、新戊二醇、1,4-双羟甲基环己烷、2-甲基丙-1,3-二醇、2,2,4-三甲基戊-1,3-二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、双酚A、四溴双酚A,以及内酯改性的二醇。优选地,二醇组分含有40重量%至100重量%的己-1,6-二醇和/或己二醇衍生物,优选不仅具有OH端基、还具有醚或酯基团的那些,例如通过1摩尔己二醇与至少1摩尔,优选1至2摩尔ε-己内酯的反应,或通过己二醇的自醚化以产生二己二醇或三己二醇而获得的产物。也可以使用聚醚聚碳酸酯多元醇。
优选的是基于碳酸二甲酯和己二醇和/或丁二醇和/或ε-己内酯的聚碳酸酯多元醇。非常特别优选的是基于碳酸二甲酯和己二醇和/或ε-己内酯的聚碳酸酯多元醇。
代替上述聚合的聚醚多元醇、聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇,也可以使用分子量范围62-400g/mol的低分子量多元醇来制备含异氰酸酯的预聚物。合适的低分子量多元醇是短链(即含有2至20个碳原子)的脂族、芳脂族或脂环族二醇或三醇。二醇的实例是乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丙-1,2-二醇、丙-1,3-二醇、丁-1,4-二醇、新戊二醇、2-乙基-2-丁基丙二醇、三甲基戊二醇、2,2,4-三甲基戊-1,3-二醇、位置异构的二乙基辛二醇、1,3-丁二醇、环己二醇、环己烷-1,4-二甲醇、己-1,6-二醇、环己烷-1,2-和-1,4-二醇、氢化双酚A(2,2-双(4-羟基环己基)丙烷)、2,2-二甲基-3-羟基丙酸(2,2-二甲基-3-羟丙酯)。优选的是丁-1,4-二醇、环己烷-1,4-二甲醇和己-1,6-二醇。合适的三醇的实例是三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷或甘油,优选的是三羟甲基丙烷。
所述多元醇可以单独使用或混合使用。
上述异氰酸酯反应性化合物可以在实际预聚之前与所有二异氰酸酯(芳族和脂族)反应以产生氨基甲酸酯改性的羟基化合物。
可用的含异氰酸酯的组分包括芳族、脂族和脂环族二异氰酸酯及其混合物。合适的二异氰酸酯是平均分子量低于400g/mol的式PIC(NCO)2的化合物,其中PIC是指芳族C6-C15烃基、脂族C4-C12烃基或脂环族C6-C15烃基,例如选自以下的二异氰酸酯:丁烷二异氰酸酯、戊烷1,5-二异氰酸酯(PDI)、己烷1,6-二异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,HDI)、4-异氰酸根合甲基辛烷1,8-二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯,TIN)、4,4′-亚甲基双(环己基异氰酸酯)、3,5,5-三甲基-1-异氰酸根合-3-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI)、2,4-和/或2,6-甲基环己基二异氰酸酯(H6TDI)和ω,ω′-二异氰酸根合-1,3-二甲基环己烷(H6XDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、4,4′-二异氰酸根合二环己基甲烷、四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(THDI)、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合环己烷、4,4′-二异氰酸根合-3,3′-二甲基二环己基甲烷、4,4′-二异氰酸根合二环己基丙烷-(2,2)、3-异氰酸根合甲基-1-甲基-1-异氰酸根合环己烷(MCI)、1,3-二异辛基氰酸根-4-甲基环己烷、1,3-二异氰酸根合-2-甲基环己烷和1,3-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯和1,4-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(间-和对-四甲基苯二亚甲基,TMXDI)、甲苯2,4-/2,6-二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)。在此优选使用IPDI、HDI、PDI或TDI或MDI衍生物。
当然也包括使用或一同使用下面提到的聚合多异氰酸酯,同样例如以其衍生物的形式,如氨基甲酸酯、缩二脲、脲基甲酸酯、脲二酮、异氰脲酸酯,和这些衍生物的三聚物和混合形式。
原则上也可以使用多种异氰酸酯的混合物,但优选使用仅一种异氰酸酯。
为了合成异氰酸酯官能预聚物,选择过量的多异氰酸酯组分,尤其优选为1.3∶1.0至5.0∶1.0,更优选1.5∶1.0至3.0∶1.0,最优选1.5∶1.0至2.5∶1.0的NCO∶Y-H比(Y=O、N或S)。
该氨基甲酸酯化可以通过催化加速。可用于加速NCO-OH反应的是本身为本领域技术人员已知的氨基甲酸酯化催化剂,例如有机锡化合物、铋化合物、锌化合物、钛化合物、锆化合物或胺类催化剂。
在制备方法中,如果一同使用,这种催化剂组分以基于工艺产物的固含量计0.001重量%至5.0重量%,优选0.001重量%至0.1重量%,更优选0.005重量%至0.05重量%的量使用。
氨基甲酸酯化反应在20℃至200℃,优选40℃至140℃,更优选60℃至120℃的温度下进行。
该反应持续到直至实现异氰酸酯反应性基团的(优选完全)转化。通过检查NCO含量来方便地监测反应进程,并在达到相应的理论NCO含量并且恒定时结束。这可以通过安装在反应容器中的合适测量装置和/或使用对提取样品的分析来监测。合适的方法是本领域技术人员已知的。这些是例如粘度测量、NCO含量测量、折射率测量、OH含量测量、气相色谱法(GC)、核磁共振谱法(NMR)、红外光谱法(IR)和近红外光谱法(NIR)。优选通过滴定手段测定该混合物的NCO含量。
该方法是连续进行(例如在静态混合器、挤出机或捏合机中)还是不连续进行(例如在搅拌反应器中)并不重要。
该方法优选在搅拌反应器中进行。
如果多异氰酸酯的转化不完全,可以通过连续蒸馏从预聚物中除去未反应的多异氰酸酯。连续蒸馏法在此理解为是指其中来自上述方法步骤的预聚物的仅各自的部分量短时间暴露于升高的温度,而尚未处于蒸馏程序的量保持在明显较低温度下的方法。升高的温度在此被理解为是指在相应选择的压力下蒸发挥发性成分所需的温度。
蒸馏优选在小于170℃,特别优选110至170℃,非常特别优选125至145℃的温度下和在小于20毫巴,特别优选小于10毫巴,非常特别优选0.05至5毫巴的压力下进行。
尚未处于蒸馏程序的量的含预聚物的反应混合物的温度优选为0℃至60℃,特别优选15℃至40℃,非常特别优选20℃至40℃。
蒸馏温度和尚未处于蒸馏程序的量的含预聚物的反应混合物的温度之间的温度差优选为至少5℃,特别优选至少15℃,非常特别优选15℃至40℃。
蒸馏优选以这样的速度进行,以使得要蒸馏的含预聚物的反应混合物的一个体积增量暴露于蒸馏温度小于10分钟,特别优选小于5分钟,并随后任选地通过主动冷却再次达到含预聚物的反应混合物在蒸馏前的原始温度。在此经过的温度负荷优选使得蒸馏前的反应混合物的温度或蒸馏后的预聚物的温度比所用的蒸馏温度高至少5℃,特别优选至少15℃,非常特别优选15℃至40℃。
优选的连续蒸馏技术是短程蒸馏、降膜蒸馏和/或薄膜蒸馏(在这方面参见例如Chemische Technik,Wiley-VCH,第1卷,第5版,第333-334页)。
所用的优选连续蒸馏技术是具有上述参数的薄膜蒸馏。
另一个可能方式提供具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能化聚合多异氰酸酯作为在第二实施方案中根据本发明优选的硅烷官能预聚物。所述硅烷官能化聚合多异氰酸酯可以通过聚合多异氰酸酯与带有异氰酸酯反应性基团如氨基、巯基或羟基的烷氧基硅烷的直接反应合成。所用的合适的聚合多异氰酸酯是NCO官能度≥2的芳族、芳脂族、脂族或脂环族聚合多异氰酸酯。它们也可以具有亚氨基噁二嗪二酮、异氰脲酸酯、脲二酮、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、脲、噁二嗪三酮、噁唑烷酮、酰基脲和/或碳二亚胺结构。
用于制备聚合多异氰酸酯的合适的二异氰酸酯是通过光气化或通过无光气法,例如通过热氨基甲酸酯裂解可获得的任意二异氰酸酯,其异氰酸酯基团经由任选支化的脂族基团键合至任选进一步取代的芳烃,例如优选丁烷1,4-二异氰酸酯、戊烷1,5-二异氰酸酯(PDI)、己烷1,6-二异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,HDI)、4-异氰酸根合甲基辛烷1,8-二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯,TIN)、4,4′-亚甲基双(环己基异氰酸酯)、3,5,5-三甲基-1-异氰酸根合-3-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI)、甲基环己基2,4-和/或2,6-二异氰酸酯(H6TDI)和ω,ω′-二异氰酸根合-1,3-二甲基环己烷(H6XDI)、4,4′-二异氰酸根合二环己基甲烷、四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(THDI)、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合环己烷、4,4′-二异氰酸根合-3,3′-二甲基二环己基甲烷、4,4′-二异氰酸根合-2,2-二环己基丙烷、3-异氰酸根合甲基-1-甲基-1-异氰酸根合环己烷(MCI)、1,3-二异辛基氰酸根-4-甲基环己烷、1,3-二异氰酸根合-2-甲基环己烷、甲苯2,4-二异氰酸酯、甲苯2,6-二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、1,3-双(异氰酸根合甲基)苯(间-苯二亚甲基二异氰酸酯、m-XDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)苯(对-苯二亚甲基二异氰酸酯、p-XDI)、1,3-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(间-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯,m-TMXDI)、1,4-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(对-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯,p-TMXDI)、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4-甲基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4-乙基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-5-甲基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4,5-二甲基苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,5-二甲基苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,3,5,6-四甲基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-5-叔丁基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4-氯苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4,5-二氯苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-2,4,5,6-四氯苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,3,5,6-四氯苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,3,5,6-四溴苯、1,4-双(2-异氰酸根合乙基)苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)萘和这些二异氰酸酯的任意混合物。非常特别优选适合作为本发明的聚合多异氰酸酯用于制备所述硅烷官能聚合多异氰酸酯的是上述二异氰酸酯的二聚体、上述二异氰酸酯的三聚体或其组合。
由上述二异氰酸酯借助本身已知的改性反应通过最初存在于起始二异氰酸酯中的一部分异氰酸酯基团反应形成由至少两个二异氰酸酯分子组成的聚合多异氰酸酯分子而制备聚合多异氰酸酯组分。
合适的这种类型的改性反应是例如用于异氰酸酯的催化低聚以形成脲二酮、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构或用于二异氰酸酯的缩二脲化的常规方法,如例如Laas等人,J.Prakt.Chem.336,1994,185-200、DE-A 1 670 666和EP-A 0 798299中所述。
用于制备本发明的硅烷官能化预聚物(尤其是第一和第二实施方案的硅烷官能化预聚物)的异氰酸酯反应性烷氧基硅烷化合物是本领域技术人员充分熟知的。这些的实例包括氨基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、巯基丙基甲基二乙氧基硅烷、氨基甲基三甲氧基硅烷、氨基甲基三乙氧基硅烷、(氨基甲基)甲基二甲氧基硅烷、(氨基甲基)甲基二乙氧基硅烷、N-丁基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-丁基氨基丙基三乙氧基硅烷、N-乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N,N-双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、N,N-双(3-三-异丙氧基甲硅烷基丙基)胺。
此外,所用的异氰酸酯反应性烷氧基硅烷化合物也可以是如EP-A 0 596 360中所述的天冬氨酸酯。在通式III的这些分子中
X是指相同或不同的烷氧基或烷基,其也可以是桥连的,但其中在各Si原子上必须存在至少一个烷氧基,
Q是双官能直链或支化脂族基团,且Z是具有1至10个碳原子的烷氧基。优选使用这样的天冬氨酸酯。特别优选的天冬氨酸酯的实例是N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)天冬氨酸二乙酯、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)天冬氨酸二乙酯和N-(3-二甲氧基甲基甲硅烷基丙基)天冬氨酸二乙酯。
本发明中使用的含烷氧基甲硅烷基的预聚物通过使用异氰酸酯反应性烷氧基硅烷化合物制备——这通过与异氰酸酯反应性烷氧基硅烷化合物反应而将异氰酸酯官能预聚物(优选第一实施方案的那种(异氰酸酯官能聚氨酯)或第二实施方案的那种(聚合多异氰酸酯))转化成硅烷封端预聚物。用异氰酸酯反应性烷氧基硅烷进行的转化在0℃至150℃,优选20℃至120℃的温度范围内进行,其中通常选择用量比,以使每摩尔所用NCO基团使用0.8至1.3摩尔异氰酸酯反应性烷氧基硅烷化合物,优选每摩尔所用NCO基团使用1.0摩尔异氰酸酯反应性烷氧基硅烷化合物。
在第三实施方案中,硅烷官能预聚物是通过异氰酸根合硅烷与具有对异氰酸酯基团呈反应性的官能端基,特别是羟基、巯基和/或氨基的聚合物的反应可获得的硅烷官能预聚物。
含有对异氰酸酯基团呈反应性的官能端基的优选聚合物是上述聚合多元醇,非常特别是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚丙烯酸酯多元醇,以及由多异氰酸酯和所述多元醇制备的聚氨酯多元醇。也可以使用所有所述多元醇的混合物。
合适的异氰酸酯官能的烷氧基硅烷化合物原则上是所有含有烷氧基硅烷基团并具有140g/mol至500g/mol的分子量的单异氰酸酯。这样的化合物的实例是异氰酸根合甲基三甲氧基硅烷、异氰酸根合甲基三乙氧基硅烷、(异氰酸根合甲基)甲基二甲氧基硅烷、(异氰酸根合甲基)-甲基二乙氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基甲基-二甲氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酸根合丙基甲基-二乙氧基硅烷。在此优选使用3-异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷或3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷;非常特别优选使用3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷。
根据本发明也可以使用如US-A 4,146,585或EP-A 1 136 495中所述通过二异氰酸酯与氨基硅烷或硫代硅烷的反应制备的异氰酸酯官能硅烷。
异氰酸根合硅烷与优选使用的多元醇的反应以与上文对由多异氰酸酯组分与多元醇组分制备含异氰酸酯的预聚物所述相同的方式进行。
异氰酸根合硅烷中的NCO基团与异氰酸酯反应性基团,优选多元醇的羟基的比率为0.5∶1至1∶1,优选0.75∶1至1∶1,非常特别优选0.9∶1至1∶1。
在第四实施方案中,硅烷官能预聚物是如例如US 3,971,751和US 6,207,766中所述通过具有末端双键的聚合物,例如聚(甲基)丙烯酸酯聚合物和聚醚聚合物,特别是烯丙基封端的聚氧化烯聚合物的氢化硅烷化反应可获得的硅烷官能预聚物。
此外,根据本发明也可以使用在本申请的引言中引用的公开文献中描述的那些含烷氧基硅烷的预聚物。
上述说明涵盖的合适的市售硅烷官能预聚物尤其是可以商品名MS PolymerTM(来自Kaneka Corp.;尤其是类型S203H、S303H、S227、S810、MA903或S943);MS PolymerTM或SilylTM(来自Kaneka Corp.;尤其是类型SAT010、SAT030、SAT200、SAX350、SAX400、SAX725、MAX450、MAX602或MAX951);(来自Asahi Glass Co.Ltd.;尤其是类型S2410、S2420、S3430或S3630);(来自Momentive Performance Materials;尤其是类型101OLM、1015LM或1050MM);VorasilTM(来自Dow Chemical Co.;尤其是类型602或604);(来自Covestro Deutschland AG;尤其是类型S XP 2458、XP 2636、S XP2749、S XP 2774或S XP 2821);(来自Evonik Industries AG;尤其是类型Seal 100、Bond 150或Bond 250);或STP(来自Wacker Chemie AG;尤其是类型E15或E35、E10和E-30)获得的产品。
本发明的组合物优选含有5重量%至95重量%,更优选10重量%至80重量%,最优选10重量%至50重量%的量的组分A,在每种情况下基于组合物的总重量计。
此外,本发明的组合物包含至少一种充当老化稳定剂的氨基官能化合物(组分B),其中在组分B中不包括草酰苯胺类型的化合物和具有2,2,6,6四甲基哌啶基的化合物。
这些优选是具有至少一个仲氨基的氨基官能化合物,其中至少一个所述基团是任选被烷基、芳烷基、仲氨基(-N(H)-烷基)或叔氨基(-N(烷基1)-烷基2)取代的芳基,优选任选被烷基、芳烷基、仲氨基(-N(H)-烷基)或叔氨基(-N(烷基1)-烷基2)取代的苯基;其中不包括上述组分B类型的化合物。
这些包括例如以下通式IV至VI的氨基官能化合物:
其中R4是具有最多18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化、脂族或脂环族基团或任选取代的芳族或芳脂族基团;并且R5和R6是相同或不同的基团并且是氢、具有最多18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化、脂族或脂环族基团或任选取代的芳族或芳脂族基团,并且其中R5优选是氢。
其中R7至R10基团是相同或不同的基团并且是氢、具有最多18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化、脂族或脂环族基团或任选取代的芳族或芳脂族基团,优选是相同或不同的基团并且是氢或具有最多6个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化脂族基团。
其中R11至R14基团是相同或不同的基团并且是氢、具有最多18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化、脂族或脂环族基团或任选取代的芳族或芳脂族基团,或R11和R12基团和/或R13和R14基团在每种情况下在彼此的邻位键合至所述一个或多个芳族体系并一起形成芳族的、任选取代的环。优选地,R11和R13基团的至少一个,特别优选R11和R13基团两者,是氢,并且各自剩余的基团彼此独立地为具有最多18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化、脂族或脂环族基团或任选取代的芳族或芳脂族基团。
通式IV至VI的化合物包括例如:2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉(TMQ)、N,N′-双-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-异丙基-N′-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺、N-苯基-1-萘胺、N-苯基-1-萘胺、双(4-辛基苯基)胺(也称为辛基化二苯胺)和苯乙烯化二苯胺。
特别优选地,所述至少一种氨基官能化合物选自通式IV和V的化合物。
再更优选地,所述至少一种氨基官能化合物选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉(TMQ)、N,N′-双(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-异丙基-N′-苯基-对苯二胺和N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺。
最优选地,所述至少一种氨基官能化合物选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉(TMQ)和N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺。
本发明的组合物优选含有0.01重量%至2重量%,特别优选0.1重量%至1重量%,再更优选0.1重量%至0.5重量%的量的组分B,在每种情况下基于组合物的总重量计。
组分B可以作为单一组分添加到配制剂中。通常,老化稳定剂、光稳定剂和紫外线稳定剂作为套装添加到基于STP的大多数配制剂中。此外,组分B也可以在STP的生产过程中已经作为稳定剂添加到STP中。
在一个实施方案中,本发明的组合物另外包含至少一种固化催化剂(组分C)。这充当硅烷官能预聚物和其它含硅烷基团的化合物的交联催化剂。
所用的这种催化剂可以是能够催化有机硅烷基团的可水解基团的水解裂解和Si-OH基团随后缩合成硅氧烷基团的所有已知化合物。
合适的固化催化剂是例如钛酸酯,如钛酸四丁酯或四乙酰丙酮钛;铋化合物,如三-2-乙基己酸铋;羧酸锡,如二月桂酸二丁基锡(DBTL)、二乙酸二丁基锡或二乙基己酸二丁基锡;氧化锡,如二丁基氧化锡和二辛基氧化锡;有机铝化合物,如三乙酰丙酮铝;螯合化合物,如四乙酰丙酮锆;胺化合物或其与羧酸的盐,如辛胺、环己胺、苄胺、二丁胺、单乙醇胺、三乙醇胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、三亚乙基二胺、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、6-(二丁基氨基)-1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、N-甲基三氮杂双环癸烯、四甲基胍、2-胍基苯并咪唑、乙酰丙酮胍、1,3-二-邻甲苯基胍(DTG)、1,3-二苯基胍、邻甲苯基双胍、2-叔丁基-1,1,3,3-四甲基胍或N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、胍、吗啉、N-甲基吗啉。
特别优选使用1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和/或1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)。
一个实施方案不使用金属催化剂进行操作;另一个实施方案使用不含重金属如Sn的催化剂。
如果使用催化剂进行操作,本发明的组合物优选包含基于组合物的总重量计0.01重量%至5重量%,优选0.05重量%至2.5重量%,更优选0.1重量%至1重量%的固化催化剂。
在一个实施方案中,不使用催化剂进行操作。但是,优选使用催化剂。
此外,本发明的组合物任选包含添加剂和/或辅助剂(组分D)。这些包括:
i)填料:合适的填料是无机和有机填料,例如天然、研磨或沉淀碳酸钙(其任选用脂肪酸,尤其是硬脂酸涂覆)、硫酸钡(BaSO4,也称为重晶石或重晶石)、煅烧高岭土、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化硅,尤其是来自热解工艺的高度细碎二氧化硅,炭黑,尤其是工业生产的炭黑(炭黑),PVC粉末或中空球。优选的填料是碳酸钙、煅烧高岭土、炭黑、高度细碎二氧化硅和阻燃填料(也参见v))。
本发明的组合物优选包含基于组合物的总重量计2重量%至80重量%,优选40重量%至70重量%,更优选50重量%至60重量%的填料。
ii)增塑剂:合适的增塑剂是例如有机羧酸的酯或其酐,如邻苯二甲酸酯,例如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯,己二酸酯,例如己二酸二辛酯,壬二酸酯和癸二酸酯,环己烷二甲酸二烷基酯,其中酯基团的烷基各自独立地含有1至20个碳原子,多元醇,例如聚氧化烯多元醇或聚酯多元醇,有机磷酸酯和磺酸酯,或聚丁烯。如果没有其它组分含有具有聚醚基团的聚合物,则优选使用至少一种具有聚醚基团的聚合物作为增塑剂。
本发明的组合物优选包含基于组合物的总重量计0重量%至30重量%,优选5重量%至20重量%,更优选7.5重量%至15重量%的增塑剂。
iii)干燥剂:合适的干燥剂是例如乙烯基三甲氧基硅烷、cc-官能硅烷如N-(甲硅烷基甲基)-O-甲基氨基甲酸酯,尤其是N-(甲基二甲氧基甲硅烷基甲基)-O-甲基氨基甲酸酯、(甲基丙烯酰氧基甲基)硅烷、甲氧基甲基硅烷、N-苯基硅烷、N-环己基硅烷和N-烷基硅烷、原甲酸酯、氧化钙或分子筛。所用干燥剂优选是乙烯基改性的有机硅烷,例如乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。在其中该组合物中所含的硅烷基团基本是乙氧基硅烷基团的一个特定实施方案中,优选的是乙烯基三乙氧基硅烷。
本发明的组合物优选包含基于组合物的总重量计0.1重量%至10重量%,优选0.5重量%至7重量%,更优选0.5重量%至5重量%,最优选0.8重量%至3重量%的干燥剂。
iv)附着力促进剂和/或交联剂:这是例如硅烷,特别例如氨基硅烷,特别例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-N′-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺或用乙氧基或异丙氧基代替硅上的甲氧基的它们的类似物、N-苯基硅烷、N-环己基硅烷或N-烷基氨基硅烷,以及巯基硅烷、环氧硅烷、(甲基)丙烯酰基硅烷、酐基硅烷、氨基甲酸酯基硅烷、烷基硅烷、乙烯基硅烷或亚氨基硅烷、或这些硅烷的低聚形式、或伯氨基硅烷与环氧硅烷或(甲基)丙烯酰基硅烷或酐基硅烷的加合物。3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-N′-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基(trinnethoxy)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或用乙氧基代替甲氧基的相应硅烷或这些硅烷的低聚形式尤其合适。
v)附加稳定剂,例如紫外线稳定剂、紫外线吸收剂、HALS胺或酚类抗氧化剂。
-溶剂。
-颜料,尤其是二氧化钛或氧化铁。
-流变改性剂,尤其是增稠剂。
-页硅酸盐,如膨润土、蓖麻油衍生物、氢化蓖麻油、聚酰胺、聚氨酯、脲化合物、气相二氧化硅、纤维素醚或疏水改性的聚氧乙烯。
-纤维,特别是玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维或塑料纤维,如聚酰胺纤维或聚乙烯纤维。
-染料。
-天然树脂、脂肪或油,如松香、虫胶、亚麻籽油、蓖麻油或大豆油。
-非反应性聚合物,例如特别是尤其选自乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、异戊二烯、乙酸乙烯酯或(甲基)丙烯酸烷基酯的不饱和单体的均聚物或共聚物,尤其是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚异丁烯,
-乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或无规立构聚-α-烯烃(APAO)。
-阻燃物质,尤其是上文提到的填料氢氧化铝或氢氧化镁,或尤其是有机磷酸酯,例如特别是磷酸三乙酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯基甲苯酯、磷酸异癸基二苯酯、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(氯异丙基)酯、磷酸三(氯丙基)酯、异丙基化磷酸三苯酯、不同异丙基化程度的磷酸单-、双-或三(异丙基苯基)酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A双(二苯基磷酸酯)或多聚磷酸铵。
-表面活性物质,尤其是润湿剂、流平剂、除气剂或消泡剂。
-杀生物剂,尤其是杀藻剂、杀真菌剂或抑制真菌生长的物质。
-常用于湿固化型组合物的其它物质。
可能有利的是,在并入到组合物中之前通过化学或物理手段干燥某些成分。
本发明的组合物优选含有至少一种选自如上所述的填料、交联剂、增塑剂、溶剂、催化剂、附着力促进剂、干燥剂、稳定剂、颜料和流变助剂的附加成分。
该组合物优选在不存在水分的情况下生产和储存。该组合物通常在合适的包装或配置,尤其例如桶、袋或料筒中在不存在水分的情况下储存稳定。
该组合物可以是单组分组合物的形式或双组分组合物的形式。
在本文中,“单组分”被理解为是指其中该组合物的所有成分混合着储存在同一容器中并且可湿固化的组合物。
术语“可固化”通常特别是指该组合物能够在外部条件的影响下,特别是在环境中存在的和/或有意供应的水分的影响下从相对软质的、任选可塑性变形的状态转化成更硬的状态。除上述水分外,通常还可通过化学和/或物理影响实现交联,即例如也通过以热、光或其它电磁辐射的形式供应能量,以及通过该组合物与空气或反应性组分的简单接触。
在本文中,“双组分”被理解为是指其中该组合物的成分存在于储存在彼此分开的容器中的两个不同组分中的组合物。在该组合物施加前不久或过程中,将这两个组分互相混合以使混合的组合物固化,其中仅通过水分的作用才实现或完成固化。
在将组合物施加在至少一个物体或制品上时,存在的硅烷基团和任选存在的其它湿固化型基团与水分接触,由此使该组合物固化。根据温度、接触类型、水分的量和可能的催化剂的存在,固化以不同速度进行。在借助空气中的水分固化的情况下,最初在组合物的表面形成皮。所谓的结皮时间是固化速度的量度。
本发明的另一方面是通过上述湿固化型组合物的固化可获得的固化聚合物。
在固化状态下,该组合物表现出明显弹性的性质,特别是高强度和高伸展性,以及良好的耐热性和在非常多样化的基底上的良好附着性质。这使其适合许多用途,特别是作为用于建筑和工业应用的纤维复合材料(复合材料)、灌封料、密封剂、胶粘剂、覆盖物、涂料或漆,例如作为电绝缘料、填料、接缝密封剂、焊接或法兰接缝密封剂、镶木地板胶粘剂、装配胶粘剂、车身胶粘剂、玻璃板胶粘剂、夹层元件胶粘剂、地板覆盖物、地板涂料、阳台涂料、屋顶涂料、混凝土保护涂料、停车场涂料或作为防腐蚀保护涂料、作为密封剂、漆、清漆或底漆。其特别适合作为胶粘剂或密封剂或涂料,特别是用于建筑或工业应用中的接缝密封或弹性胶粘连接。
本发明进一步涉及如上所述的湿固化型组合物和/或如上所述的固化组合物作为密封剂、胶粘剂或涂料的用途。
为了用作胶粘剂或密封剂,该湿固化型组合物优选具有假塑性性质的糊状稠度。将这样的糊状胶粘剂或密封剂施加到基底上,任选使用涂施机器人,特别是从手动或使用压缩空气操作的市售料筒或从使用传送泵或挤出机的桶或化工桶(Hobbock)。
可以胶粘或密封两个相同基底或两个不同基底。
合适的基底尤其是:
-玻璃、玻璃陶瓷、丝网印刷陶瓷、混凝土、砂浆、砖、瓷砖、石膏或天然石材,如花岗岩或大理石;
-金属或合金,如铝、铁、钢或有色金属,或表面修饰的金属或合金,如镀锌或镀铬金属;
-皮革、纺织品、纸、木材,其具有树脂,例如酚醛树脂、三聚氰胺树脂或环氧树脂,粘结木质材料、树脂-织物复合材料或另外所谓的聚合物复合材料;
-塑料,特别是硬质或软质的PVC、ABS、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚酯、PMMA、环氧树脂、PUR、POM、PO、PE、PP、EPM或EPDM,其中塑料任选使用等离子体、电晕或火焰处理法表面处理;
-纤维增强塑料,如碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)或片状模塑料(SMC);
-涂覆的基底,如粉末涂覆的金属或合金;
-油墨或清漆,尤其是汽车面漆。
如果需要,基底可在施加胶粘剂或密封剂之前预处理,特别是通过物理和/或化学清洁法或施加附着力促进剂、附着力促进剂溶液或底漆。
在胶粘或密封两个基底后,获得胶粘或密封的制品。这样的制品可以是建筑结构,特别是高层或低层建筑结构,或工业品或消费品,特别是窗户、家用机器或运输工具,特别例如汽车、公共汽车、重型货车、轨道车辆、船舶、飞机或直升飞机、其附件。
使用本发明的组合物可获得的胶粘剂、密封剂和涂料比现有技术中已知的基于STP的体系耐受高得多的温度,因此可用于长时间暴露于升高的温度,即高于100℃的温度的领域中。例如,本发明的涂料、胶粘剂或密封剂可用于建筑行业,例如用于屋顶内衬,用作立面密封剂,用作防腐蚀涂层、管道涂层或工业涂层,用于汽车行业,或用于太阳能技术或电子行业。
实施例
参考以下实施例更详细地阐释本发明,但不限于此。
方法和材料:
不使用老化稳定剂、使用根据现有技术的老化稳定剂和使用本发明的老化稳定剂制造胶粘剂配制剂。
在灌装到料筒中(储存在23℃下)之后7天测定新鲜制成的混合物的粘度和反应性。将料筒在50℃下储存12周,并测定粘度和反应性的变化。
同样在灌装后7天,制造膜并在标准条件(23℃/50%相对湿度)下固化2周。
首先在未老化的试样上测量物理性质(硬度、拉伸强度、应力值、断裂伸长率)。
通过在空气循环烘箱中使膜暴露于90℃的温度多达33周来测定耐老化性。再次由老化的膜制备试样并测定物理性能(硬度、拉伸强度、应力值、断裂伸长率)。通过在90℃下储存后物理值的变化少,表明良好的耐老化性。
通过根据DIN EN ISO 11357-6:2013的动态差示量热法测量氧化诱导时间(OIT),测定STP配制剂的耐热性。高OIT表示高的耐热性。
实施例中使用的反应物:
表1
基于硅烷封端聚合物的湿固化型配制剂的制造(胶粘剂实施例)
通过以下规程制造基于硅烷改性聚合物的湿固化型胶粘剂组合物:将2817克预先在空气循环干燥箱中在100℃下干燥16小时的95T填料(碳酸钙,来自Omya AG公司)与519.5克增塑剂(来自Lanxess AG公司)、1501克S XP2458(脂族硅烷封端聚氨酯聚合物,来自Covestro Deutschland AG公司)、41.5克TS 720(疏水性气相二氧化硅,来自Cabot CORPORATION公司),0-23克老化稳定剂(和任选其它紫外线/光稳定添加剂)和6克1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(催化剂,Sigma-Aldrich CORPORATION)和115克干燥剂(VTMO,乙烯基三甲氧基硅烷,来自Evonik Industries AG公司)一起在带有蝶形搅拌器(200转/分钟)和溶解器盘(2500转/分钟)的实验室溶解器中在静态真空和冷却下分散15分钟。
然后将胶粘剂组合物在具有溶解器盘(1000转/分钟)的实验室溶解器中与氨基硅烷在静态真空下混合5分钟,然后在动态真空(20毫巴)下混合5分钟。
在冷却下进行混合物的制造,以使制造过程中的温度不超过65℃。
静态真空在此被理解为是指将该装置抽空至20毫巴的压力(动态真空),然后断开与真空泵的连接。
在没有老化稳定剂和使用不同剂量的不同老化稳定剂的混合物的情况下进行对比实验。
表2
将通过上述规程获得的胶粘剂组合物灌装到料筒中并在室温(23℃)下储存7天。然后测试a)液体形式和b)固化形式的配制剂。
对液体体系的试验方法/试验
在调温至50℃的料筒中测试湿固化型胶粘剂组合物的储存稳定性(粘度)。在Anton Paar公司的Physica MCR 501仪器上测量粘度。使用具有CPTD-200Peltier加热器的CP 25/1锥/板。
测量分布:d(γ)/dt=0.1...1001/s log;|斜率|=8点/dec;T=23℃
a)在室温下储存7天后和b)在50℃下再储存84天后的实施例1.1、1.2和1.3的粘度变化vs.剪切速率分别显示在图1a)和1b)中。
实施例1
表3
使用不同的老化稳定剂没有表现出对湿固化型胶粘剂组合物的粘度的显著影响。
实施例2
如上所述制造该混合物。
表4实施例3
表5
表6
不同的老化稳定剂没有显著影响配制剂的粘度和反应性(根据DIN ISO 14022:2010-06用干燥记录仪作为膜干燥时间测量)。
a)对固化体系的试验方法/试验
制造2mm厚的膜以测定物理性质。为此,借助刮刀在聚乙烯膜上施加该配制剂以得到具有2mm均匀层厚度的膜,并在23℃和50%空气湿度下固化14天,其中该膜在7天后从聚乙烯膜上脱离并翻转。随后,通过以下方法测定所得膜的物理性质和基于此的老化稳定性。
拉伸强度、断裂伸长率和在100%伸长率下的应力值根据DIN EN 53504。肖氏A硬度根据DIN 53505。为此,将3个膜彼此叠加放置以实现6mm的标准层厚度。
Irganox 1135 Vulkanox HS Vulkanox 4020
2.1 2.3 2.3
硬度,肖氏A 55.4 55.2 54.9
拉伸强度,N/mm2 2.67 2.8 2.74
断裂伸长率,% 339 351 364
100%应力值,N/mm2 1.66 1.70 1.76
表7
Irganox 1135 Vulkanox HS Vulkanox 4020
3.1 3.2 3.3
硬度,肖氏A 69 72 66
拉伸强度,N/mm2 4.1 3.9 4.1
断裂伸长率,% 126 100 136
100%应力值,N/mm2 4 3.9 4
表8
无论所用的老化稳定剂如何,未老化试样的物理性质几乎相同。
b)氧化/老化稳定性的试验方法/试验
进行的加速老化试验是DSC OIT实验。在Pyris-1量热计(来自Perkin-Elmer公司)中通过DSC实验测定氧化诱导时间(OIT)。用打孔机从要检查的膜中切出重量大约7mg的碎片。样品在没有预调节的情况下在量热计中以高加热速率(200K/min)从室温加热至170℃储存温度,并在纯氧中储存180分钟。
OIT是放热氧化反应开始的时间点。
Irganox 1135 Vulkanox HS Vulkanox 4020
2.1 2.2 2.3
DCS OIT,min 58.7 >180 >180
表9
Irganox 1135 Vulkanox HS Vulkanox 4020
3.1 3.2 3.3
DSC OIT 69.6 >180 >180
表10
氧化诱导时间>180分钟的本发明的实施例2.2、2.3、3.2和3.3具有最高的耐热性,意味着样品在实验持续时间过程中没有受损。使用现有技术的老化稳定剂的样品在59分钟和69分钟分别损坏。
没有老化稳定剂的样品在这一试验中在4分钟后就已损坏。
在热储存下的稳定性
将固化的胶粘剂、密封剂或涂料组合物以2mm厚的膜的形式在空气循环烘箱中在90℃下储存最多33周的时间。定期测试物理性质。每7天将膜从空气循环箱中取出、冷却并冲压出试样。
现有技术的配制剂2.1表现出肖氏A硬度的显著下降。本发明的配制剂2.2和2.3的肖氏A硬度在热储存20周后几乎没有变化。
来自实施例1的配制剂的膜在空气循环烘箱中在100℃下老化。现有技术的配制剂在6天后损坏。本发明的配制剂具有分别30天和110天的寿命。

Claims (15)

1.不包括草酰苯胺类型的化合物和具有2,2,6,6四甲基哌啶基的化合物的氨基官能化合物作为组合物中,尤其用于胶粘、密封或涂覆的组合物中的老化稳定剂的用途,所述组合物包含至少一种具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能预聚物。
2.组合物,尤其用于胶粘、密封或涂覆的组合物,其包含以下组分或由以下组分组成:
A)至少一种具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能预聚物,
B)至少一种充当老化稳定剂的氨基官能化合物,其中在组分B中不包括草酰苯胺类型的化合物和具有2,2,6,6四甲基哌啶基的化合物,
C)任选地,催化剂组分,和
D)任选地,添加剂和/或辅助剂,不包括组分B的定义所涵盖的老化稳定剂。
3.如权利要求1中所述的用途或如权利要求2中所述的组合物,其特征在于所述至少一种硅烷官能预聚物选自以下预聚物:具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚氨酯、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚合多异氰酸酯、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚合多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚醚多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚酯多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚碳酸酯多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚丙烯酸酯多元醇、具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚甲基丙烯酸酯多元醇和具有至少一个烷氧基硅烷基团的聚氨酯多元醇。
4.如权利要求1或3中所述的用途或如权利要求2或3中所述的组合物,其特征在于所述至少一种具有至少一个烷氧基硅烷基团的硅烷官能预聚物具有最大30000g/mol,优选最大20000g/mol,更优选最大15000g/mol的数均分子量Mn。
5.如权利要求1、3或4中所述的用途或如权利要求2至4任一项中所述的组合物,其特征在于所述至少一种硅烷官能预聚物具有至少一个通式(I)的烷氧基硅烷基团(优选至少两个烷氧基硅烷基团)
其中
R1是具有1至8个碳原子的烷基;
R2是具有1至12个碳原子的烷基;
R3是具有1至18个碳原子、任选具有芳族部分并任选具有一个或多个杂原子的直链或支化的、任选环状的亚烷基;
a是1或2或3的值;和
*代表所述预聚物键合至的由此标识的基团/结构片段的自由价。
6.如权利要求1或3至5中所述的用途或如权利要求2至5任一项中所述的组合物,其特征在于所述至少一种硅烷官能预聚物的烷氧基硅烷基团的烷氧基是甲氧基和/或乙氧基。
7.如权利要求1或3至6中所述的用途或如权利要求2至6任一项中所述的组合物,其特征在于在所述至少一种硅烷官能预聚物的末端各自键合烷氧基硅烷基团。
8.如权利要求1或3至7中所述的用途或如权利要求2至7任一项中所述的组合物,其特征在于充当老化稳定剂的所述至少一种氨基官能化合物具有至少一个仲氨基,其中至少一个所述基团是任选被烷基或芳烷基或仲氨基或叔氨基取代的芳基,优选任选被烷基或芳烷基或仲氨基或叔氨基取代的苯基;其中在充当老化稳定剂的氨基官能化合物中不包括草酰苯胺类型的化合物和具有2,2,6,6四甲基哌啶基的化合物。
9.如权利要求1或3至8中所述的用途或如权利要求2至8任一项中所述的组合物,其特征在于充当老化稳定剂的所述至少一种氨基官能化合物选自以下化合物:2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉(TMQ)、N,N′-双-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-异丙基-N′-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺、N-苯基-1-萘胺、N-苯基-1-萘胺、双(4-辛基苯基)胺(也称为辛基化二苯胺)和苯乙烯化二苯胺。
10.如权利要求1或3至9中所述的用途或如权利要求2至9任一项中所述的组合物,其特征在于所述组合物中所含的充当老化稳定剂的氨基官能化合物的总量为0.01重量%至2重量%,优选0.1重量%至1重量%,再更优选0.1重量%至0.5重量%,在每种情况下基于所述组合物的总重量计。
11.固化如权利要求2至11任一项中所述的组合物的方法,其特征在于使所述组合物与水接触。
12.可如权利要求11中所述获得的固化组合物。
13.如权利要求2至10任一项中所述的组合物或如权利要求12中所述的固化组合物作为涂料、胶粘剂或密封剂的用途。
14.如权利要求13中所述的涂料、胶粘剂或密封剂的用途,其用在建筑行业中,例如在屋顶内衬中,作为立面密封剂,作为防腐蚀涂层、作为管道涂层或作为工业涂层,在汽车行业中,在太阳能技术或电子行业中。
15.带有如权利要求2至10任一项中所述的组合物或如权利要求12中所述的固化组合物的基底。
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