[发明专利]亚氨基硅烷组合物

说明书

有机官能团硅烷化合物已经被用于各种物质表面的处理，例如金属氧化物，硅酸盐，颗粒硅纤维和色料，以及纤维，例如玻璃纤维，钢纤维和铝纤维。(金属表面可当做氧化物表面，因为，虽然它们的次表面没有被氧化，但它们的表面层被氧化了)。某些有机官能化硅烷处理剂包括用硅烷的有机的、水-有机的或水的溶液涂渍所述表面或用硅烷配合其它化合物的溶液涂渍表面。

这些处理剂增强了无机氧化物和树脂介质之间的键合作用。相应地，硅烷被用做为涂料、粘接剂和密封剂应用于无机氧化物表面的底漆的组分并且被用做为一种预处理填料，例如那些掺入玻璃纤维的填料，从而改善这样的填充树脂组合物的强度和结构的完整性。这种有机官能化的、可水解的硅烷称之为“偶合剂”或“助粘剂”。

有机官能化硅烷的效力大部分取决于它与树脂介质的化学反应能力或键合能力。在热固性树脂固化反应时，有机官能团的反应性要与热固性树脂或固化剂的反应性相匹配。它必须成为构成树脂介质的有机聚合物的一部分。在制造热塑性制品中，有机官能团硅烷也要成为树脂介质的一部分，它是通过有机官能团和聚合物反应或接枝到聚合物的主链上。

有机官能化硅烷并不要与全部树脂介质反应而达到增强混合入该硅烷的制品的结构的完整性。通常，如果硅烷只与部分树脂介质或与和树脂介质相容的添加剂反应，这种增强作用可能实现。例如，纯的聚丙烯，指定为玻璃纤维的增固剂，一般是与马来酸化聚丙烯(a.k.a.偶合的聚丙烯)化合的，此例见于US Patent No.5，300，547。马来酸化聚丙烯是指不饱和有机酸或其酸酐和丙烯接枝或共聚物。例如，马来酸酐与丙烯反应一般生成马来酸酐-丙烯共聚物。这两种聚丙烯，纯的和马来酸化的，和玻璃纤维是被同时送入复合挤压机和压片机的。对于这种过程中，制造玻璃纤维并进行表面处理(上胶)，以便包括与马来酸酐化学匹配的硅烷。一种氨基硅烷如SILQUEST^A-1100^TM 3-氨基丙基三乙氧基硅烷是与马来酸酐匹配的硅烷的一个例子。在复合(挤压作用)时，玻璃纤维上面的硅烷和马来酸化聚丙烯形成化学键。硅烷不与纯的聚丙烯反应。玻璃纤维与马来酸化聚丙烯的化学键合作用是玻璃增强聚丙烯性能优良的原因所在。使用马来酸化聚丙烯的缺点之一是其成本比非偶合的或纯的聚丙烯高。使用马来酸化聚丙烯的另一种缺点是不能达到结构完整性和强度的最大增强程度。马来酸化聚丙烯与纯的聚丙烯的混合或分散可能是不均匀的。由于纯的聚丙烯的存在阻碍了它们与无机表面的硅烷的有机官能团的化学反应能力。不与硅烷反应的聚丙烯的马来酸官能团能造成组合物不良性质如使得树脂介质更亲水，并且因此而降低抗潮湿降解的能力。提供对非偶合的(纯的)聚丙烯有反应性的玻璃纤维，对于获得玻璃纤维增强的纯聚丙烯的高性能是很有用的。

另外，用于连接无机材料的其它有机树脂(例如尼龙)常常有反应性不足的或非反应性官能团。与这些材料能有效键合的新的硅烷要求(需要)它在用于无机材料时增强有机树脂的性质。亚氨基硅烷在单独或与游离基发生剂结合使用时是唯一的能与各种树脂介质偶合或键合的硅烷。

亚氨基硅烷是已知的，见US Patent Nos3，755，354和3，249，461和EP Patent No.050861，但这些亚氨基硅烷是有问题的，其中水的存在是所说的硅烷制备方法中所固有的。水引起硅烷水解，生成硅氧烷并使硅烷由液体变为糊状，糊状物不能用于涂层或施胶配方成分，它们要求硅烷能溶解和在无机材料的表面流动。见US Patent No3，755，354的例1。其它合成方法有氯化物存在，而氯化物会分解组合物基质。

本发明公开新的、不饱和的亚氨基硅烷和包含这些硅烷的组合物。此外，还公开了新的制备这类亚氨基硅烷的方法，该方法的结果是在硅烷中基本上没有硅氧烷和氯化物。

本发明描述无机填料强化的有机树脂的干和湿机械强度和有机树脂对无机表面的粘接的改进，它们是通过用不饱和亚氨基硅烷和任选一种游离基发生剂对无机表面或填料进行表面处理而获得的。用乙烯官能基化的硅烷处理的填料的掺入和任选游离基诱发的接枝提供更高的性能。具体地说，用填料，尤其玻璃纤维强化的热塑和热固性的树脂，填料用不饱和的亚氨基硅烷和任选的游离基发生剂处理，能提供给复合物显著强化的干和湿挠曲强度。

本发明中，不饱和的亚氨基硅烷结构式(Ⅰ)是