[发明专利]包含含氨基甲酸酯基团的硅烷基化聚合物的可固化材料、及其用于密封剂和粘结剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及包含含有氨基甲酸酯基团的反应产物并且从甲硅烷基聚醚和含有异氰酸酯基团的化合物可得到的新型可固化材料的用途，所述可固化材料用于表面改性和表面涂层，用于制备密封剂、粘合剂和粘结剂，以及用于聚氨酯系统，本发明还涉及所述可固化材料的制备方法。 

背景技术

对本领域技术人员而言，有许多按照应用的具体领域调整的已知类型的可固化材料或反应性预聚物。在所有的情况中，化合物需要包含反应性的、可固化的和/或可交联的官能团，例如，环氧化物、氨基、羟基、异氰酸酯、丙烯酸酯、乙烯基、烯丙基或甲硅烷基基团。在这些非常不同类型的预聚物中，具有甲硅烷基基团和/或异氰酸酯基团的湿气-固化系统具有显著的经济重要性。 

在反应性可固化材料的最重要的应用中是它们作为粘合剂、密封剂、粘结剂或表面改性剂的用途。 

对于本发明，改性还包括表面涂层，其通常是全面涂层，例如在油漆和油墨的情况中，和/或在防水剂中。 

相似地，可用表面改性处理的基底是多样的。除了相当平的载体材料例如金属、混凝土、塑料、木料或玻璃之外，还有固体颗粒、纤维和例如纺织物，通过对它们涂抹薄层进行表面改性。 

因此，对无机颗粒、宏观的无机表面和无机纤维的表面进行改性是现有技术，例如，对金属氧化物、混合型氧化物、氮化物、氢氧化物、碳化物、碳酸盐、硅酸盐、颜料、炭黑、单质或合金的那些表面改性。同样，对本领域技术人员而言，对有机颗粒、小颗粒形式的天然材料、宏观有机表面和纤维的改性是已知的，例如，对硅氧烷树脂、有机改性的硅氧烷、有机聚合物或生物聚合物的那些改性。 

若可固化材料包含至少一个能够与要改性的表面形成共价键、离子键或配位键的官能团，则可特别有利。这些官能团可以是，例如，羧酸基团、OH基团、SH基团、环氧基团、氨基基团、SiOH基团、异氰酸酯基团或可水解的烷氧基甲硅烷。 

若同时在基底的表面存在官能团例如羟基基团、SH基团、氨基基团或例如羧酸基团，由此在可固化材料的反应性官能团和基底表面的那些官能团之间，可以形成强烈的物理相互作用或者存在化学反应，则特别有利。如此可固化材料永久地被固定在要考虑的基底上。 

在每种情况下，必须准确地根据基底表面的反应官能团的性质和类型调整可固化材料中的锚定基团类型。选择最适合的可固化材料的其他重要选择标准是谈及的基底的pH、水含量或孔隙率。 

因此，存在含有反应基团并且用于表面改性的多种类型的化合物，而不是可以通用于所有类型表面的一种化学系统。现有技术列出，例如，反应性单体的和聚合的异氰酸酯-、环氧化物-、丙烯酸酯-、甲硅烷-、羧酸酯-、胺-、羟基-和巯基-官能团化合物，它们各自以随基底而定地不同的化学/物理方式固定在基底上。 

反应性可固化材料，更具体地是包含湿气-交联异氰酸酯官能团和/或烷氧基甲硅烷官能团的那些，起到作为密封剂、粘合剂、粘结剂和/或涂层组分的重要作用。 

已知从含有异氰酸酯基团的化合物通过与羟基-或氨基-官能团化合物的反应制备的聚合物和低聚物具有极大的化学多样性。取决于反应的化学计量和起始化合物的性质，这产生包含氨基甲酸酯和/或脲基团并且末端含有反应性异氰酸酯、羟基或胺基基团的预聚物，并且在合成中其可以在后续步骤中进一步反应，或者通常可以用作粘合剂和密封剂的交联基质材料，或者用作涂层材料。 

特别普遍的并具有经济重要性的是异氰酸酯-末端的氨基甲酸酯预聚物，其通过聚醚多元醇与摩尔过量的有机二异氰酸酯单体的反应形成，并且若需要，通过蒸馏除去其中过量的二异氰酸酯单体。基于这样的预聚物的是，例如，说明书GB 1,101,410和US 5,703,193、US 4,061,662、US4,182,825、US 4,385,171、US 4,888,442和US 4,288,577。 

将氨基甲酸酯基团引入预聚物结构赋予聚氨酯公认的对溶剂、化学物 质和风化效应的高抗性，以及它们的高机械柔性，使聚氨酯能够转换成基于异氰酸酯的密封剂和粘合剂。除了含有NCO基团的聚氨酯预聚物之外，还有根据现有技术不再含有任何游离NCO基团的已知的以甲硅烷为末端的聚氨酯。使异氰酸酯预聚物与含有例如氨基基团的烷氧基甲硅烷反应产生作为预聚物与实际期望的可固化的末端烷氧基甲硅烷基基团之间的连接的脲基团。 

按照US 3,627,722或US 3,632,557，可以制备烷氧基甲硅烷-官能团化的聚氨酯，例如，通过聚醚多元醇与过量的聚异氰酸酯的反应产生含有NCO的预聚物，然后其继而与氨基官能团化的烷氧基甲硅烷进一步反应。