含有磺酸催化剂的组合物以及制备和使用所述组合物的方法
【专利摘要】一种组合物能够经由缩合反应固化。所述组合物使用磺酸缩合反应催化剂。所述磺酸缩合反应催化剂用于替代常规的锡催化剂。所述组合物可发生反应而形成树胶、凝胶或橡胶。
【专利说明】含有磺酸催化剂的组合物以及制备和使用所述组合物的方法
[0001]相关专利申请的交叉引用和关于联邦政府基金资助研究的声明
[0002]本申请根据35U.S.C.§ 119(e)要求2011年3月31日提交的美国临时专利申请N0.61/469844的权益。特此将美国临时专利申请N0.61/469844以引用的方式并入。
【技术领域】
[0003]缩合反应固化性组合物含有磺酸催化剂。该组合物可在无常规的催化剂(例如有机锡催化剂)的存在下发生固化。
【背景技术】
[0004]锡化合物可作为催化剂用于许多聚有机硅氧烷组合物的缩合固化，这些组合物包括粘结剂、密封剂、低渗透性产品(例如可用于绝缘玻璃应用的那些产品)、涂料和有机硅弹性体胶乳。
[0005]用于缩合反应催化的有机锡化合物是锡的化合价是+4或+2的那些化合物，即锡(IV)化合物或锡(II)化合物。锡(IV)化合物的例子包括羧酸锡盐，例如二月桂酸二丁锡(DBTDL)、二月桂酸二甲基锡、双酮二 (正丁基)锡(d1-(n-butyl) tin bis-ketonate)、二乙酸二丁基锡、马来酸二 丁锡、二乙酰丙酮酸二丁基锡、二丁基二甲氧基锡、三辛二酸甲氧擬基苯基锡(carbomethoxyphenyl tin tris-uberate)、二辛酸二丁基锡、二甲酸二丁基锡、三腊酸异丁基锡(isobutyl tin triceroate)、二丁酸二甲基锡、二新癸酸二甲基锡(DMDTN)、二新癸酸二丁基锡、酒石酸三乙基锡、二苯甲酸二丁基锡、三-2-乙基己酸丁基锡、二乙酸二辛基锡、辛酸锡、二辛酸二丁基锡、油酸锡、丁酸锡、环烷酸锡、二甲基二氯化锡、它们的组合和/或它们的部分水解产物。锡(IV)化合物是本领域已知的并且可商购获
得，例如Metatinflfc 740和Faseat+K 4202，来自欧洲瑞士的阿西马特殊化学品公司(AcimaSpecialty Chemicals, Switzerland, Europe)，该公司是陶氏化学公司(Dow ChemicalCompany)的业务部门。锡(II)化合物的例子包括有机羧酸锡(II)盐，例如二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、二乙基己酸锡(II)、二月桂酸锡(II);羧酸亚锡盐，例如辛酸亚锡、油酸亚锡、乙酸亚锡、月桂酸亚锡、硬脂酸亚锡、环烷酸亚锡、己酸亚锡、丁二酸亚锡、辛酸亚锡以及它们的组合。
[0006]REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction ofChemical (化学品的注册、评估、授权和限制))是欧盟(European Union)旨在帮助保护人类健康和环境以及通过化学工业提高能力和竞争力的法规。由于该法规，许多缩合反应固化性聚有机硅氧烷产品(例如密封剂和涂料)中使用的锡基催化剂将被逐步淘汰。因此，工业上需要替代缩合反应固化性组合物中常规的锡催化剂。
【发明内容】
[0007]一种组合物包含:
[0008](A)磺酸缩合反应催化剂，和
[0009](B)基础聚合物。
[0010]成分(A)能够催化该组合物的缩合反应。
【具体实施方式】
[0011]术语的定义和用法
[0012]除非另外指明，否则所有数量、比率和百分比均按重量计。除非本说明书的上下文另外指明，否则冠词“一个”、“一种”和“所述”各指一个(一种)或多个(多种)。范围的公开内容包括范围本身以及其中所包含的任何值以及端点。例如，范围2.0至4.0的公开内容不仅包括范围2.0至4.0,而且还单独地包括2.1、2.3,3.4,3.5和4.0以及该范围中所包含的任何其他数字。此外，例如2.0至4.0的范围的公开内容包括子集例如2.1至3.5,2.3至3.4、2.6至3.7以及3.8至4.0以及该范围中所包含的任何其他子集。类似地，马库什群组(Markush group)的公开内容包括整个群组以及任何单独成员及其中所包含的子群。例如，马库什群组氢原子、烷基、芳基、芳烷基或烷芳基的公开内容包括单独的成员烷基；烷基和芳基子群；以及其中所包含的任何其他单独成员和子群。
[0013]“不含”意指组合 物含有的成分的量无法检出，或者组合物含有的成分的量不足以相较于省去该成分的相同组合物改变通过参考实例2中的方法所测得的不沾时间(tackfree time)。例如，本文所述的组合物可以不含锡催化剂。“不含锡催化剂”意指组合物含有的能够催化与该组合物中其他成分上的可水解基团的缩合反应的锡催化剂的量无法检出，或者该组合物含有的锡催化剂的量不足以相较于省去该锡催化剂的相同组合物改变通过参考实例2中的方法所测得的不沾时间。所述组合物可以不含钛催化剂。“不含钛催化剂”意指组合物含有的能够催化与该组合物中其他成分上的可水解基团的缩合反应的钛催化剂的量无法检出，或者组合物含有的钛催化剂的量不足以相较于省去该钛催化剂的相同组合物改变通过参考实例2中的方法所测得的不沾时间。或者，本文所述的组合物可以不含金属缩合反应催化剂。“不含金属缩合反应催化剂”意指组合物含有的能够催化缩合反应的周期表第3a族、第4a族、第5a族或第4b族金属的化合物(例如Al、B1、Sn、Ti和/或Zr的化合物)的量无法检出；或者这样的金属缩合反应催化剂的量不足以相较于省去该金属缩合反应催化剂的相同组合物改变通过参考实例2中的方法所测得的不沾时间。
[0014]“非功能”意指例如聚有机硅氧烷的成分不参与缩合反应。
[0015]这些缩写如下定义。缩写“cP”是指厘泊。“DP”是指聚合物的聚合度。“FTIR”是指傅里叶变换红外分光光度测定法。“GPC”是指凝胶渗透色谱法。“Mn”是指聚合物的数均分子量。Mn可以使用GPC来测量。“Mw”是指聚合物的重均分子量。“NMR”是指核磁共振。
[0016]鉬合物
[0017]一种能够通过缩合反应来发生反应的组合物(简称组合物)包含:
[0018](A)磺酸缩合反应催化剂，和
[0019](B)平均每分子具有一个或多个可水解取代基的基础聚合物。所述组合物可任选还包含一种或多种其他成分。所述一种或多种其他成分可以有别于成分(A)和成分(B)。适合的其他成分的例子有:(C)交联剂；⑶干燥剂；(E)增充剂、增塑剂或它们的组合；(F)填料；(G)填料处理剂；⑶杀生物剂；(J)阻燃剂；⑷表面改性剂；(L)增链剂；(M)封端剂；(N)非反应性粘合剂；(O)抗老化添加剂；⑵释水剂；(Q)颜料；(R)流变添加剂；⑶溶剂；(T)增粘剂；以及它们的组合。
[0020]成分(A)磺酸缩合反应催化剂
[0021]成分(A)是磺酸缩合反应催化剂。成分(A)包含一种或多种磺酸。成分(A)可以包含烷基磺酸。所述烷基磺酸可具有通式(i):
[0022]
【权利要求】
1.一种组合物，包含: (A)磺酸缩合反应催化剂，和 (B)平均每分子具有一个或多个可水解取代基的基础聚合物， 其中所述组合物能够经由缩合反应发生反应。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂包含混合的烷基磺酸和芳基磺酸。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂包含脂族取代的多芳族二磺酸。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂包含选自NaeurceXC-178、Nacur/ xc-210、Nacure* XC-207以及它们的组合的组的组的催化剂。
5.根据权利要求1所述的组合物，还包含:(C)具有通式R8kSi(R9) (4_k)的硅烷交联剂，其中每个R8独立地为具有I至7个碳原子的单价烃基，例如烷基；每个R9独立地选自卤素原子、乙酰氨基、酰氧基、烷氧基、酰氨基、氨基、氨氧基、羟基、肟基、酮肟基或甲基乙酰氨基的组的组；并且k为0、1、2或3。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂包含脂族取代的多芳族磺酸催化剂。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述脂族取代的多芳族磺酸催化剂还被限定为脂族取代的萘磺酸催化剂。`
8.根据权利要求5所述的组合物，其中每个R9是烷氧基。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述硅烷交联剂包含甲基三甲氧基硅烷。
10.根据权利要求8所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂包含脂族取代的多芳族磺酸催化剂。
11.根据权利要求8所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂选自Nacure-178、Nacure XC-207以及它们的组合的组的组，并且以所述组合物的总重量计，是以0.5至5重量％的量存在。
12.根据权利要求8所述的组合物，其中所述磺酸缩合反应催化剂选自NacureXC-210的组并且以所述组合物的总重量计，是以0.1至I重量％的量存在。
13.根据权利要求5所述的组合物，其中每个R9是乙酰氧基。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述硅烷交联剂包含甲基三乙酰氧基硅烷。
15.根据权利要求5所述的组合物，其中每个R9是肟基。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的组合物，其中所述基础聚合物具有聚有机硅氧烷主链。
17.根据权利要求16所述的组合物，其中所述基础聚合物包含式(I)聚二有机硅氧烧:
18.根据权利要求17所述的组合物，其中每个R3独立地为二价有机基团。
19.根据权利要求13-15中任一项所述的组合物，其中所述基础聚合物具有有机主链，所述有机主链具有键合于硅原子的所述可水解取代基。
20.根据权利要求13-15中任一项所述的组合物，其中所述基础聚合物具有有机硅有机共聚物主链。
21.根据权利要求1-15中任一项所述的组合物，其中所述基础聚合物还被限定为选自MT树脂、MQ树脂以及它们的组合的组的组的有机硅树脂。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的组合物，其中所述可水解取代基含于式(ii)基团中:
23.根据权利要求1-22中任一项所述的组合物，还包含至少一种有别于成分(A)和成分(B)且选自如下的成分:(C)交联剂；(D)干燥剂；(E)增充剂、增塑剂或它们的组合；(F)填料；(G)处理剂；⑶杀生物剂；(J)阻燃剂；⑷表面改性剂；(L)增链剂；(M)封端剂；(N)非反应性粘合剂；(O)抗老化添加剂；⑵释水剂；(Q)颜料；(R)流变添加剂；⑶溶剂；(T)增粘剂；以及它们的组合。
24.一种制备根据权利要求1-22中任一项所述的组合物的方法，包括将包含成分(A)和成分(B)的成分进行混合。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括添加至少一种有别于成分(A)和成分(B)且选自如下的成分:(C)交联剂；⑶干燥剂；(E)增充剂、增塑剂或它们的组合；(F)填料；(G)填料处理剂；⑶杀生物剂；(J)阻燃剂；⑷表面改性剂；(L)增链剂；(M)封端剂；(N)非反应性粘合剂；(O)抗老化添加剂；⑵释水剂；(Q)颜料；(R)流变添加剂；⑶溶剂；⑴增粘剂;以及它们的组合。
26.根据权利要求25所述的方法，当存在成分(C)时，所述组合物为多部分型组合物，并且成分(A)和成分(C)以单独的部分储存。
27.一种反应产物，所述反应产物是根据权利要求1-22中任一项所述的组合物的反应产物。
28.根据权利要求27所述的反应产物，其中所述反应产物具有选自树胶、凝胶和橡胶的形式。
29.根据权利要求27所述的反应产物，其中所述基础聚合物还被限定为选自MT树脂、MQ树脂以及它们的组合的组的组的有机硅树脂并且其中所述反应产物被设置在基材上并抵抗从所述基材 剥离，如通过目测所测量的。
【文档编号】C08L83/04GK103459506SQ201280015373
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月12日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】杰拉尔丁·杜兰德, 托马斯·伊斯顿, 维多利亚·詹姆斯, S·奥海尔, A·瑟格诺, R·泰勒 申请人:道康宁公司