[发明专利]易制备、低VOC的环保(甲基)丙烯酰氨基‑官能的硅氧烷体系、其制备方法和用途

说明书

本发明涉及包含(甲基)丙烯酰氨基-官能的硅氧烷，优选(甲基)丙烯酰氨基-官能的烷氧基硅氧烷的组合物和该组合物的制造方法及其用途。

为了在纤维复合材料中使用玻璃纤维，常用官能化硅烷表面处理玻璃纤维。这通常借助在其中溶解了有机官能的硅烷的水性浆实现。取决于硅烷的化学官能，可能积极地影响所希望的性质，例如纤维强度或可切割性（尤其是对短纤维增强而言）。在这种情况下，该有机官能的硅烷也对促进无机纤维与有机树脂之间的粘合做出重要贡献。尽管本申请力求借助水性浆施加，但该有机官能的硅烷的制备仍在有机溶剂中进行。

因此，例如，将特殊的甲基丙烯酰基-官能化的硅烷，例如3-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基硅烷用于纤维复合材料中，例如可提及热塑性材料和热固性塑料，以提高该纤维复合材料的性能。在其它用途中，如在填料改性中、在涂料中或在粘合剂/密封剂中，也将这些官能化的硅烷用作有机和无机基质之间的增粘剂。

另一用途在于改进特定性质，例如提高玻璃纤维的可切割性。用于该用途的一些化合物是甲基丙烯酰氨基烷基烷氧基硅烷，如(RO)_xRSiNH(CO)C(CH₃)=CH₂或甲基丙烯酸氯化铬(III)络合物，例如来自Du Pont的Volan^®（R = C1–C6烷基）。

为了在水性浆中供应该化合物，它们必须具有良好的水溶性。铬基甲基丙烯酸盐化合物表现出良好的水溶性。但是，它们具有含重金属的缺点。甲基丙烯酰氨基烷基烷氧基硅烷在水性介质中导致烷氧基的水解并导致相应的醇甲醇（有毒）和乙醇的释放，并因此导致形成VOC（挥发性有机化合物）。

WO 00/75148 A1（本文中的对比例2）中描述了在二丁基氧化锡（DBTO）存在下由氨基丙基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酸甲酯出发的合成。这一反应具有许多缺点：一方面，为了尽可能完全反应，使用100%过量的甲基丙烯酸酯，又必须将其蒸馏除去。因此，空时产率差。此外，该反应在165-170℃的高温下进行，由此由于丙烯酸的聚合倾向而产生问题。为避免该聚合，必须使用稳定剂。作为用于使反应尽可能完全的催化剂，使用有毒的对环境有害的有机锡化合物，例如二丁基氧化锡（DBTO）。这种方法的另一缺点是反应产物在高塔底温度和尽可能低的绝对压力下昂贵且复杂的精馏。为此，必须使用另一气相稳定剂，以避免塔中的聚合。含重金属的残留物留在塔底物中，必须将其单独清除。蒸馏产物，来自Momentive的市售产品Y-5997 (CH₃O)_x(C₂H₅O)_3-xSi(CH₂)₃NH(CO)C(CH₃)=CH₂几乎不溶于水。

US 3,249,461中描述了通过甲基丙烯酰氯在含芳烃的惰性无水溶剂中与氨基丙基三甲氧基硅烷的反应合成甲基丙烯酰氨基丙基甲氧基硅烷。这种方法中的缺点是释放等摩尔量的氯化氢，必须将其以昂贵和复杂的方式从该方法中除去。此外，由于环境原因，芳族溶剂的使用不合意。此外，溶剂含量降低了空时产率。使用二硝基苯作为稳定剂也是不利的。

本发明的目的是提供在使用中释放较少挥发性溶剂（VOC）的另外的(甲基)丙烯酰氨基-官能的有机硅化合物及其制备和用途。此外，该(甲基)丙烯酰氨基-官能的有机硅化合物应具有改进的粘附性（Haftfestigkeit）；尤其是，作为粘合剂和密封剂中的添加物或添加剂，它们应改进其粘附性。此外，要开发不含重金属的方法，其不使用有毒化合物，如铬(III)化合物或锡化合物，实现良好转化。同样地，要减少在现有技术中必需的稳定剂的使用；尤其应开发出不使用气相稳定剂操作的方法。另一目的在于找到允许作为一锅反应制备的方法。另一目的在于减少制备过程中的有机溶剂负担，使该制备更环境相容，并优选还大大减少使用时由于烷氧基官能的水解造成的VOC释放。此外，该(甲基)丙烯酰氨基-官能的有机硅化合物应储存稳定。此外，要拓宽该(甲基)丙烯酰氨基-官能的有机硅化合物的应用领域并发现新的用途。

所述目的用根据权利要求1和16的组合物和根据权利要求5的方法、根据权利要求17的配制剂和根据权利要求18的用途得以实现，在从属权利要求和说明书中阐明优选实施方案。