[发明专利]甲硅烷基化的聚氨酯、其制备和用途

说明书

本发明涉及一种甲硅烷基化的聚氨酯，其可通过包括以下步骤的方法获得：(a)使至少一种多元醇与至少一种三异氰酸酯反应以形成羟基封端的聚氨酯预聚物；和(b)使所述聚氨酯预聚物与至少一种式(1)的异氰酸基硅烷反应：OCN‑R‑Si‑(X)_m(R¹)_3‑m(1)其中，m为0、1或2，各个R¹彼此独立地为羟基、具有1～10个碳原子的烷氧基、具有1～10个碳原子的酰氧基或‑OCH(R²)COOR³，其中R²为氢或具有1～4个碳原子的烷基且R³是具有1～8个碳原子的直链或支化烷基，各个X彼此独立地为任选被取代的具有1～10个碳原子的烃基，其可以被至少一个杂原子间断，并且R是双官能有机基团，以用所述异氰酸基硅烷封端所述预聚物上的羟基。该甲硅烷基化的聚氨酯适合用于粘合剂、密封剂或涂料制剂中。

技术领域

本发明涉及甲硅烷基化的聚氨酯、其制备及其用于粘合剂、密封剂和涂料组合物中的用途。

背景技术

具有反应性烷氧基甲硅烷基的聚合物体系是已知的。在大气水分的存在下，这些烷氧基硅烷封端的聚合物能够在室温下彼此缩合并释放烷氧基。在这种情况下，取决于烷氧基甲硅烷基的浓度及其构型，所形成的主要是长链聚合物(热塑性塑料)、相对宽网孔的三维网络(弹性体)或高度交联的体系(热固性塑料)。

聚合物通常包含末端带有烷氧基甲硅烷基的有机骨架。该有机骨架可以涉及例如聚氨酯、聚酯、聚醚等。

多年来，单组分湿固化粘合剂和密封剂在许多技术应用中发挥了重要作用。除了具有游离异氰酸酯基团的聚氨酯粘合剂和密封剂以及基于二甲基聚硅氧烷的传统有机硅粘合剂和密封剂之外，所谓的改性硅烷粘合剂和密封剂最近也越来越多地被使用。在后一组中，聚合物骨架的主要成分是聚醚，反应性的可交联端基是烷氧基甲硅烷基。与聚氨酯粘合剂和密封剂相比，改性硅烷粘合剂和密封剂具有不含异氰酸酯基团的优点，特别是不含有单体二异氰酸酯；它们也因对于未使用底漆进行表面预处理的多种基材而言具有较宽的粘附范围而著称。

US 4,222,925A和US 3,979,344A描述了硅氧烷封端的有机密封剂组合物，其在室温下可固化，基于以下反应的产物：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与3-氨基丙基三甲氧基硅烷或2-氨基乙基甲氧基硅烷或3-氨基丙基甲氧基硅烷反应，以产生不含异氰酸酯的硅氧烷封端的预聚物。然而，基于这些预聚物的粘合剂和密封剂具有不令人满意的机械性能，特别是在其伸长率和断裂强度方面。

下面列出的基于聚醚的硅烷封端的预聚物的制备方法已有描述：

-不饱和单体与包含烷氧基甲硅烷基的单体(例如乙烯基三甲氧基硅烷)的共聚。

-将不饱和单体(例如乙烯基三甲氧基硅烷)接枝到热塑性塑料(例如聚乙烯)上。

-在醚合成中使用不饱和氯化合物(例如烯丙基氯)将羟基官能的聚醚转化为具有末端烯属双键的聚醚，其转而又在氢化硅烷化反应中于例如第8族过渡金属化合物的催化作用下与具有可水解基团的含氢硅烷化合物(例如HSi(OCH₃)₃)反应，得到硅烷封端的聚醚。

-在另一种方法中，含有烯属不饱和基团的聚醚与巯基硅烷(例如3-巯基丙基三烷氧基硅烷)反应。

-在还有一种方法中，首先将含羟基的聚醚与二异氰酸酯或多异氰酸酯反应，然后转而又与氨基官能的硅烷或巯基官能的硅烷反应，得到硅烷封端的预聚物。

-另有一种可能提供了羟基官能的聚醚与异氰酸基(isocyanato)官能的硅烷(例如3-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷)的反应。