[发明专利]烷氧基硅烷封端的预聚物

说明书

本发明涉及能用含氨基甲基官能团的烷氧基硅烷得到的预聚物，涉及其制备方法以及包含这些预聚物的组合物。

具有反应性烷氧基甲硅烷基的预聚物体系很久以前就被人们所知道，并且在工业和建筑部门中广泛地用于生产弹性密封剂和粘合剂。在大气水分和适当的催化剂存在的情况下，这些烷氧基硅烷封端的预聚物甚至可以在室温条件下，随着烷氧基的消除和Si-O-Si键的形成，彼此进行缩合。因而，这些预聚物可以用作，尤其是，单组分空气固化体系，该体系具有容易处理的优势，因为不需要进行量出并与第二种成分混合。

烷氧基硅烷封端的预聚物另一个优势在于，固化过程中既没伴有酸也没伴有肟或胺的释放。与基于异氰酸酯的粘合剂或密封剂实例相比，也没有任何二氧化碳产生，其作为气态组分可能导致气泡的形成。与基于异氰酸酯的体系相比，烷氧基硅烷封端的预聚物的混合物也没有招致毒理学上的反对。

根据烷氧基硅烷基团的数量和结构，这种类型的预聚物的固化主要伴有长链聚合物(热塑性塑料)、较宽网状三维网(弹性塑料)或高度交联体系(热固性塑料)的形成。

含有烷氧基硅烷官能团的预聚物可能包含不同的单元。它们通常具有一种有机骨架；换句话说它们例如由聚氨基甲酸酯、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯酯、乙烯-烯烃共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物或聚烯烃组成，特别详述于US 6,207,766和US 3,971,751。另外，然而，完全或至少部分包括有机硅氧烷骨架的体系也是普遍的，并特别详述于US 5,254,657。

然而，对该预聚物制备来说，最重要的是单体烷氧基硅烷，经过该单体，将必需的烷氧基硅烷官能团引入到所述预聚物上。在本文范围中，原则上可能采用任一种硅烷和偶合反应：例如，含Si-H官能团的烷氧基硅烷与不饱和预聚物的加成反应；或不饱和有机硅烷与其它不饱和单体的共聚合。

在另一个方法中，烷氧基硅烷封端的预聚物通过含OH官能团的预聚物与含异氰酸酯官能团的烷氧基硅烷反应来制备。这类体系被详述于例如US5,068,304。所得预聚物一般具有特别好的特性，例如在固化的组合物中非常好的机械性能。然而，缺点是，含异氰酸酯官能团的硅烷其昂贵和复杂的制备，并且从毒理学的观点，这类硅烷是非常受反对的。

在这种情况下对于烷氧基硅烷封端的预聚物更好的制备方法，一般是从多元醇开始的，例如聚醚类或聚酯类多元醇。这些多元醇在第一步反应中与过量的二或多异氰酸酯反应。所得异氰酸酯封端的预聚物继而与含氨基官能团的烷氧基硅烷反应得到想要的烷氧基硅烷封端的预聚物。这类体系详述于，例如：EP 1 256 595或EP 1 245 601。这一体系的优点，首先在于合成的预聚物特别好的特性。例如：在固化的组合物中，这些预聚物一般以高抗拉强度而著称，该特性归因于-至少部分归因于-这些聚合物中存在的氨基甲酸酯和脲单元以及它们形成氢键的能力。这些预聚物体系的另一个优点是：作为反应物所需的含氨基官能团的硅烷可以通过简单、便宜的过程获得，并且从毒理学的观点，这类硅烷很大程度上是不受反对的。

然而，多数目前已知的和使用的体系，缺点是它们对水分仅具有温和的反应性，无论其是以大气水分形式还是以水的形式；是已有的还是添加的。因而为了甚至在室温条件下达到足够的固化速率添加催化剂是必需的。这带来难题的主要原因是，一般用作催化剂的有机锡化合物是受毒理学反对的。而且，锡催化剂也经常仍含有痕量的高毒性三丁基锡衍生物。

特别的问题是，当封端采用的不是甲氧基甲硅烷基而是反应性更低的乙氧基甲硅烷基时，烷氧基硅烷封端的预聚物体系较低的反应性。然而，在多数情况下，乙氧基甲硅烷基封端的预聚物在很多情况下明显地具有特别的优势，因为，它们的固化仅伴有作为分裂产物的乙醇的释放。

为了避免用有毒锡催化剂的问题，已经开始尝试寻找无锡催化剂。具体来说这方面可能可以考虑的是钛催化剂，例如：四异丙氧化钛或双(乙酰丙酮)二异丁基钛酸酯，详述于如EP 0 885 933。但是这类钛催化剂不利之处在于其通常不能用于与氮化合物结合，由于在那种情况下，后者化合物成为催化剂毒物。然而，在多数情况下，氮化合物的使用是不能避免的，例如作为增粘剂。而且，在多数情况下，氮化合物如氨基硅烷在硅烷封端的预聚物制备中用作反应物，因此甚至在预聚物自身中，氮化合物作为实际上不能避免的杂质而存在。