[发明专利]有机硅烷低聚物、及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅烷低聚物、及其制造方法和应用。

背景技术

众所周知，含硫的有机硅化合物例如3-巯丙基三甲氧基硅烷或双-(3-[三乙氧甲硅烷基]-丙基)四硫烷，可以在氧化填充的混炼胶中用作硅烷偶联剂或补强剂，尤其包括用于汽车轮胎胎面和其他部件(DE 2141 159，DE 2 212 239，US 3 978 103，US 4 048 206)。

EP 0 784 072 A1中公开的混炼胶基于至少一种含有硅酸作为填料和补强剂的弹性体，该弹性体是通过与至少一种功能性聚有机硅氧烷化合物混合或者作为“就地”反应产物而制得的，所述混炼胶还含有一种功能性有机硅烷作为其他的组分。作为单体结构单元，尤其采用每种情况下带有3～6个烷氧取代基的3-巯丙基三烷氧基硅烷或双-(三烷氧甲硅烷基丙基)四硫烷。

在用有机硅烷和填料如沉淀硅酸生产混炼胶时，在第一段混炼时如在密炼机中发生化学反应。这种化学反应涉及有机硅烷和填料之间缩聚，伴随反应会释放出相当数量的醇。这些脱除的醇，会在混炼胶进一步加工过程中产生相当大的技术问题，例如压出时胶料夹气泡，或橡胶本身形成讨厌的气泡。另外，从健康和环境而言，都希望在反应期间减少醇的释放。

已知采用有机硅烷多硫烷低聚物代替至今仍使用的含硫有机硅化合物单体，可以很大程度上避免这一缺点。

EP 0964021介绍，有机硅烷低聚物是由不同结构单元A和/或B和/或C构成的：

这种已知有机硅烷低聚物的缺点是，在混炼胶中的补强性能不好。

本发明的目的是生产在混炼胶中改善补强性能的有机硅烷低聚物，并详细说明这种低聚会导致混炼过程以及后续加工步骤中醇的释放减少。

发明内容

本发明提供一种有机硅烷低聚物，其特征在于它们由按照下列通式I的A和B两种结构单元构成，式中R¹、R²表示(C₁～C₄)烷氧基，优选甲氧基或乙氧基；

R³表示直链或支链(C₁～C₂₀)烷基，优选丙基、辛基或十六烷基；

n等于1～8，优选3；和

o和p分别表示1～40的正整数，其中p/o等于0.2/1～6/1。

当式中R³＝C₁～C₅时，p/o优选2/1～5/1；当式中R³＝C₆～C₈时，p/o优选0.5/1～3/1；当式中R³＝C₉～C₂₀时，p/o优选0.2/1～2/1。

有机硅烷低聚物可以以具有确定分子量的单个化合物存在，也可以以具有一定分子量分布的低聚物的混合物存在。

有机硅烷低聚物分子量可以在200～16000g/mol。本发明有机硅烷低聚物分子量优选在400～5000g/mol。

本发明还提供一种本发明有机硅烷低聚物的制造方法，其特征在于混炼I、II型结构的单体，然后低共聚：式中R¹、R²、R³和n的意义上面已经给出，R⁴是(C₁～C₄)的烷氧基，优选甲氧基和乙氧基，R⁴可以相同也可以不同。

就此而言，在上述I、II型结构范围内，可以形成任意结构的、具有这两种结构单元的不同长度片断的有机硅化合物。

可以在溶剂中和/或任选催化剂的帮助下进行低共聚反应，反应温度在0～150℃之间。

作为结构单元I的有机硅化合物，可以使用巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷或巯丙基甲基二乙氧基硅烷。

作为结构单元II的有机硅化合物，可以使用丙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基基二乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷或十六烷基三甲氧基硅烷。