[发明专利]一种有机硅低聚物及其制备方法、双组分体系及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子涂料化工技术领域，具体涉及一种有机硅低聚物及其制备方法，还涉及包含该有机硅低聚物的双组分体系及其应用。

背景技术

有机硅低聚物是有机硅行业中一种非常重要的中间体，它们多是由硅烷制备而来，可以直接使用，也可以进一步加工制备成有机硅树脂等高聚物。由于有机硅烷种类繁多，因此，给予有机硅低聚物结构设计上的众多可选择性，这是有机硅低聚物的一大特色。硅烷的水解缩合主要是与硅原子相连的烷氧基的缩合水解，由于硅原子上的烷氧基数量较多，因此可根据需要进行有限水解或者完全水解。有机硅低聚物已经发展得相对成熟，跨国公司道康宁、德固赛以及瓦克等都有很多低聚物的产品，如DC-3074、Z-6018、Dynasylan 6498等，但它仍然是一个非常有潜力的研究领域，学术界对于有机硅低聚物的研究也一直处于热潮之中。

聚合物的改性是当今时代的科学研究热点，单一聚合物的性能已很难满足实际需要的要求，聚硅氧烷具有突出的耐候性耐高温性，但是其机械性能不足。因此，需要对其进行改性，常用的改性手段包括环氧改性、丙烯酸改性以及聚氨酯改性。丙烯酸有机硅涂料是第二代的有机聚合物改性聚硅氧烷涂料，具有较强的防腐和防紫外线能力。

据文献报道，丙烯酸改性聚硅氧烷其涂料具有卓越的耐候耐老化性能和装饰性，在很高的紫外线环境中，丙烯酸聚硅氧烷没有明显褪色，环氧聚硅氧烷有明显的褪色和变色。同时丙烯酸聚硅氧烷具备的优良的柔韧性使得它更适合桥梁这种长期震动的结构。而环氧在硬度等某些机械性能方面具备突出的优势。目前在市场上已有赢创德固赛牌号为SILIKOPON  EF的环氧聚硅氧烷树脂、阿克苏诺贝尔牌号为interfine979的丙烯酸聚硅氧烷涂料以及海虹老人牌号为55000 C的丙烯酸聚硅氧烷涂料等。

US6391999B1报道了一种环氧基硅烷低聚物及其制备过程，主要以烷氧基硅烷和环氧硅烷为原料，但是专利中也提到一甲基丙烯酰氧基硅烷为原料来合成有机硅低聚物，催化剂为阳离子交换树脂；该专利虽然囊括了很多硅烷单体原料，但是其缺陷在于制备得到的有机硅低聚物在室温下的粘度非常大，甚至呈现固态，这样在接下来的施工操作中会带来诸多不便，在高温环境中（60℃以上）使用较好，常温下或者低温下不适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅低聚物及其制备方法，该有机硅低聚物不仅有良好的功能性，而且粘度低，无溶剂存在，更易于操作，它可作为双组份工业防护涂料体系的树脂组分，也可作为原料合成改性聚硅氧烷树脂。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种有机硅低聚物，它的通式为：

(R₁R₂R₃SiO_1/2)_a(R₄R₅SiO)_b(R₆SiO_3/2)_c(SiO₂)_d，

其中，R₁、R₂、R₃为甲基或乙基；R₄、R₅、R₆为乙烯基或1-16个碳原子的烷基，或1-6个碳原子的环烷基、芳基或1-18个碳原子的氟代烷基或、、、；a+b+c+d=1，且0≤a≤0.2，0＜b＜1.0，0＜c＜1.0，0≤d≤0.15。

所述有机硅低聚物的粘度为50-2000mPa.s。

一种制备上述的有机低硅聚物的方法，其步骤包括：

⑴将质量百分数为0-50%的硅烷B或C中的一种、质量百分数为2-4%的阳离子型交换树脂混合并加热至20-80℃后，向上述混合物中加入摩尔数为硅烷烷氧基摩尔总数0.25-1.0倍的水，然后保温反应20-40分钟；

⑵向步骤⑴的反应产物混合物中加入质量百分数为50-100%的硅烷C或B中的一种，或硅烷C或B中的一种与硅烷D的混合物，再加热至20-80℃后，向上述混合物中加入摩尔数为硅烷烷氧基摩尔总数0.3-1.0倍的水，然后保温反应2-4小时，冷却过滤后减压蒸馏得到所述有机硅低聚物；