[发明专利]制备非环状烷氧基官能聚硅氧烷的方法

说明书

本发明公开了通过加热反应体系来制备含有非环状烷氧基官能聚硅氧烷的反应产物的方法，该反应体系包含：(A)式[(Rsupgt;1/supgt;subgt;2/subgt;SiO)subgt;2/2/subgt;]subgt;n/subgt;的环状聚有机硅氧烷，其中下标n为至少4的整数，并且每个Rsupgt;1/supgt;是烷基或芳基；(B)式Rsupgt;2/supgt;subgt;(4‑m)/subgt;Si(ORsupgt;3/supgt;)subgt;m/subgt;的硅烷，其中下标m为1‑4的整数，每个Rsupgt;2/supgt;独立地为烷基或芳基、烃基或卤代烃基，并且每个Rsupgt;3/supgt;独立地为烷基；和(C)催化剂体系，该催化剂体系包含式[M]supgt;+/supgt;[CFsubgt;3/subgt;SOsubgt;3/subgt;]‑的三氟甲磺酸金属盐和布朗斯台德酸，其中M是选自钠(Na)和钾(K)的金属原子，其中使用pKa≤3.0，优选pKa≤2.0，特别优选pKa≤‑0.0的布朗斯台德酸。

本发明涉及一种制备含有非环状烷氧基官能聚硅氧烷的反应产物的方法，并且另外涉及其用于制备SiOC基硅化合物的用途，特别是用于制备SiOC基聚醚硅氧烷的用途。

SiOC基聚醚硅氧烷是消泡剂的已知组分，其相对于水性和非水性介质的消泡表现出特别的功效和稳定性。这包括泡沫抑制、消泡、非常好的长期稳定性以及在水性和非水性介质中的出色相容性。所有这些特性对于现代油漆应用都非常重要。

在本案中，术语“消泡剂”既包括防止起泡的产品和配制物，也包括破坏泡沫并能够脱气的那些产品和配制物。实际上，这些产品之间的过渡是模糊的，因此这里使用通用的集体术语消泡剂。

在许多工业过程中，特别是当在水性介质中进行工作时，有必要抑制或完全防止在生产或加工操作中形成不希望的泡沫，因为在搅拌和分散操作期间中积聚的泡沫或泡沫头(heads of froth)或者在填充操作期间积聚在容器中的泡沫或泡沫的头可延长生产时间，或者减小设备的有效容积，或甚至阻止其正确操作(溢出，缺少颜色转移)。

这可以通过添加消泡剂来实现，该消泡剂即使在约0.001重量％的非常低的施用浓度下也能够避免或破坏不期望的泡沫，并且同时在施用该体系后不会引起任何表面缺陷。实际上，必须至少与良好的消泡一样多地考虑后一个方面。

表面缺陷应理解为用户不希望的特征，诸如针孔、凹坑、失去光泽、橘皮效应、起皱和涂层体系中的粘附力损失。但是，对于使用者而言，配制物适当的长期稳定性也是非常重要的，因为诸如油漆之类的产品通常不会立即用完，而是有时仅在较长储存之后才用完。在极端气候条件(热和日光照射)下储存的情况下，消泡配制物的功效可有时在仅短时间后消失。

根据当前的现有技术，使用多种工艺变型来制备经济上重要的类别的SiOC基聚醚硅氧烷，也称为硅酮聚醚或硅氧烷-聚醚共聚物。

本领域技术人员已知，这些SiOC链接的聚醚硅氧烷是不倾向于成为树脂的产品类别。即使SiOC链接的聚醚硅氧烷含有反应性基团诸如羟基，它们也不用于定向交联(targeted crosslinking)。与硅氧烷树脂相反，它们不成膜。

通常通过具有键合到硅原子的离去基团(例如卤素)的硅氧烷与醇或聚醚醇的反应来形成SiOC键。后者通常预先通过单羟基官能起始化合物(例如丁醇)与氧化烯的烷氧基化而获得。特别地，氯硅氧烷被广泛用作该反应类型的起始化合物。但是，氯硅氧烷难以处理，因为它们极具反应性。其使用另外伴随以下缺点：在反应过程中形成的氯化氢将处理限制在耐腐蚀设备中，并导致环境问题。此外，在氯硅氧烷和醇/聚醚醇的存在下可能形成出于毒理学原因而不希望的有机氯化合物。在氯硅氧烷与醇或聚醚醇反应的情况下，也不容易实现定量转化，因此经常需要基于硅氧烷组分的SiCl官能团以化学计量过量使用OH-官能组分。实际上，使用过量的聚醚意味着由此制得的硅酮聚醚不可避免地含有相对大量的未反应的过量聚醚，这降低了表面活性硅酮聚醚的浓度并损害了目标产物的性能。在氯硅氧烷途径中，通常需要使用碱作为HCl清除剂以实现良好的转化率。这些碱的使用导致形成大量盐，在工业规模上将其除去会引起问题。