[发明专利]固态的可熔化的热固化物质的制备及其用途

说明书

本发明涉及一种固态的可熔化和热固化的有机-无机组合物，涉及该组合物的制备及其用途。

现已广泛地使用粉末涂覆材料，因为与以溶液方式使用的涂覆体系相比，所述的粉末涂覆材料释放出的挥发性成分的量非常低，因此可以按与环境基本上更兼容的方式来使用。这种粉末涂覆材料通常包含热塑性的(有机的)填充聚合物微粒，这种聚合物微粒可以施用于基材表面，然后通过加热使其流出，从而产生一密封的涂层。但是，这种粉末涂覆材料的缺点是它们在很多的应用中是不适用的，或者依据它们的聚合物成分仅具有有限的适用性。这些不良特性之一是逐步的软化行为，这使得仅在相对较高的温度就产生可流动相，并且由于高粘度(甚至在这些高温时也是高粘度)而不得不施用厚涂层(不低于80-100μm)。此外，热塑性材料的特点就是机械性能，特别是耐磨性和抗划伤性能较差。

反应体系，特别是以无机网络结构(例如通过溶胶-气溶胶技术制备的有机-无机复合材料)为特征的反应体系，尽管具有优良的机械性能和高的耐磨性，但不是热塑性的，因为无机网络是自发地形成的，甚至在室温下就可导致高度的缩合以致于不能出现热塑性。

现已意想不到地发现可以防止(杂)缩聚物的形成，这种缩合物是以可水解的硅烷和(如果需要)其它可水解的(金属)化合物为基础，在如此低的交联度(缩合度)下形成的，以致于所形成的缩合物是可熔化的固体，这种固体可被熔化成低粘度的涂层，然后通过进一步缩合而热固化(如果合适，也可以进行光化学固化)，如果合适，还可以通过所存在的有机基团的反应而热固化。可以通过很多方法，实现在低交联度时阻止(杂)缩聚物的形成，下面对此进行更详细的解释。

本发明提供一种固态的可熔化和热固化的组合物，此组合物包含由至少一种可水解的硅烷和(如果需要)由一种或多种可水解的金属化合物衍生而来的缩合物K；(1)缩合物K的中心原子M带有的基团A允许缩合物进一步缩合；(2)至少70％的中心原子M上连接有一个或多个不可水解的基团R，其中的一些不可水解的基团R可以被与中心原子M配合的形成络合物的物质所取代；(3)在50-200℃的温度范围内，该缩合物K的最小粘度范围为10mPa·s-150Pa·s。

上述组合物适合用作如粉末涂覆材料，来涂覆基材，如用于制备金属上的耐磨损和抗腐蚀涂层，例如在汽车工业中用作(透明的)面涂层(覆盖聚氨基甲酸酯底涂层)。

下面通过参考本发明优选的实施方案更详细地阐述本发明。

作为缩合物K的基础，单体的可水解化合物优选包含一种或多种可水解的硅烷，特别是下面通式的硅烷

               R_nSiX_4-n，其中R是一种有机基团，在后面进行更详细的定义；基团X(可以相同或不同，优选相同)是可水解的基团；n的取值是1,2或3，优选1或2，特别优选1。基团X最好选自卤素原子(尤其是氯和溴)、烷氧基基团、烷基羰基基团和酰氧基基团，特别优选烷氧基基团，尤其是C_1-4的烷氧基基团，如甲氧基和乙氧基。

在所用的可水解的硅烷中，一小部分(优选低于5mol％，按所使用的单体的可水解化合物的总量计)包含当n为0时上式的硅烷。

除至少一种可水解的硅烷之外，还可以使用可水解的金属化合物，这些金属化合物最好是选自下列金属，即周期表中的主族Ⅲa和Ⅳa以及过渡族Ⅳb、Ⅴb和Ⅵb的金属化合物，特别优选铝、钛和锆的化合物。考虑到在水解或缩合反应中的反应活性要比硅化合物高，上面最后提到的元素的可水解化合物最好是配位化合物，所使用的络合剂将下文中详述。如果使用更活泼的相关化合物如铝、钛和/或锆的醇盐，必须采取适当的措施，如在低温下(如0℃或低于0℃)操作和/或小量地和/或高度稀释地使用这些化合物，以确保这些高度反应活性的化合物不出问题，实现所需要的聚合度和/或所需要的粘度规范。

在本发明的组合物所使用的缩合物K中，优选至少75％，特别是至少85％，尤其优选至少95％(包括100％)的中心原子M是硅原子，剩余的中心原子来源于所使用的其它的可水解金属化合物，特别是铝、钛和锆的化合物。

优选的缩合物K包含至少5个，优选10个，特别优选至少20个中心原子M。中心原子M的数目可以多至例如300个，优选多至200个，更优选多至150个。中心原子最好是通过氧桥连接的。此外，优选至少70％，更优选至少80％的中心原子M具有至少一个有机基团R(不被形成络合物的物质所取代)，剩余的中心原子M最好全部与形成络合物的物质形成配合物。