聚硅氧烷聚氨酯组合物的制作方法

专利名称：聚硅氧烷聚氨酯组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及可湿固化的氨基甲酸酯组合物，更具体地涉及聚硅氧烷聚氨酯组合物，与常规氨基甲酸酯组合物相比具有改进的耐化学物质和耐气候性、改进的成膜能力，并具有高拉伸强度、弹性体性能和伸长。
背景技术：
公知氨基甲酸酯组合物有显著的耐磨性、抗冲击性、耐气候性和耐化学性，并具有极好的拉伸和撕裂强度和高伸长。这种性能组合使该组合物在工业上作为特殊涂料用于纺织、造纸、汽车、运动和娱乐、木材、土木工程和建筑、船舶和工业保养涂料行业。
用于制备用于双组分弹性体聚氨酯涂料体系的常规粘合剂的基本原料包括(a)脂族或芳族二-或多异氰酸酯；和(b)有含活性氢的基团(例如羟基、胺基)或含潜在活性氢的基团(例如噁唑烷或酮亚胺)的共反应或固化组分。典型地，所述共反应物是有至少一个羟基的低聚物，选自聚酯、聚醚、醇酸树脂和丙烯酸类。所述共反应物通常是为颜料研磨而选的载色剂，也可含有其它添加剂如催化剂、增塑剂、抗氧化剂和防紫外线(UV)剂、沥青补充剂、悬浮剂、防结皮剂、表面活性剂和流变改性剂。
使用胺固化粘合剂的缺点是异氰酸酯特别是芳族异氰酸酯与含胺物质固有的高反应性。因此，用胺固化粘合剂形成的涂料体系通常反应如此快以致仅用专用的多组分喷射装置既可应用。此外，胺固化体系暴露于阳光时有变黄的趋势，使之不能用于要求颜色稳定性的应用。
用羟基固化的粘合剂制备涂料体系的缺点是含有羟基的低聚物和体系中存在的任何水分与二-或多异氰酸酯成分有类似的反应性。因此，要被涂覆的基质上的任何潮气、涂覆环境中的大气潮气与低聚物争夺可利用的异氰酸酯基。因此，潮气可抑制涂料的固化，导致缓慢或部分固化，降低表面光泽，和损失性能。二-或多异氰酸酯与水分的反应也产生二氧化碳气体，可在涂料中形成气泡。涂料中形成的气泡典型地不能传至涂料表面而被截留，在涂料结构中产生微孔。这些微孔是不希望的，因为它们增加涂料对水分的渗透性，从而降低其防腐性。微孔还损害涂料的物理完整性，导致拉伸强度较低，降低伸长并减少耐磨性。有限的适用期是使用羟基固化粘合剂的另一缺点。
用于形成单组分潮气固化弹性体聚氨酯涂料体系的粘合剂为本领域所公知，一般包括异氰酸酯-封端的预聚物或准预聚物。这些聚合物通过芳族或脂族二-或多异氰酸酯与上述类型的低聚物反应制备。加入除湿剂、增塑剂和其它添加剂以获得非常低的含水量，从而获得最佳的包装稳定性。
据信单组分潮气固化弹性体氨基甲酸酯涂料所用粘合剂通过水分与异氰酸酯的反应固化，该反应释放出二氧化碳气体。虽然此反应在形成发泡的微孔氨基甲酸酯产品中很重要，但难以获得连续无气泡的保护涂料，一般限制施用的干膜厚度低于约8毫米。
单组分和双组分弹性体氨基甲酸酯涂料体系通常均包括挥发性有机溶剂以降低涂料粘度，从而提供适合用常规空气、无空气和静电喷涂设备喷涂的稠度。
已知方法已用于降低在单和双组分弹性体氨基甲酸酯涂料体系中产生的二氧化碳形成气泡。这种方法之一是掺入酮亚胺、醛亚胺或噁唑烷成分。酮亚胺和醛亚胺是分别由酮或醛衍生的Schiff碱。也使用单、双或多噁唑烷。暴露于湿气时，噁唑烷水解形成羟基胺，而酮亚胺和醛亚胺产生胺和对应的酮或醛。如此生成的羟基胺和胺与二-或多异氰酸酯反应生成聚氨酯和聚(脲)氨酯。酮亚胺、醛亚胺和噁唑烷的水解，及随后的胺或羟基胺与异氰酸酯的反应比异氰酸酯与水分的反应快，因而消除或减少二氧化碳的产生和气泡的形成。以此方式可制备有很宽范围的性能的非常厚的涂层。
虽然使用酮亚胺、醛亚胺和噁唑烷可认为是对常规单-和双-组分氨基甲酸酯弹性体涂料体系的改进，但它们仍有一些固有的缺点。使用酮亚胺和醛亚胺生产的涂料暴露于阳光中时通常有变黄的趋势，而且完成固化的时间增加，某些时候膜中酮或醛的蒸发很慢。噁唑烷改性还可导致有些发黄和降低对一些酸的耐化学性。用于减少二氧化碳产生和气泡形成的另一种方法是用氨基官能的烷氧基硅烷使异氰酸酯端封的预聚物或准预聚物封端。由于异氰酸酯基已预反应，所以可防止产生二氧化碳和在涂料中形成气泡。通过烷氧基硅烷封端的氨基甲酸酯的水解形成对应的硅烷醇和醇，随后硅烷醇封端的氨基甲酸酯缩合形成聚氨酯-聚硅氧烷聚合物和水，而使这些涂料固化。如此生产的聚氨酯-聚硅氧烷涂料一般有良好的拉伸和撕裂强度，良好的耐化学性和对许多基质有极好的粘性。然而，由于相对大量的氨基烷氧基硅烷用于端封异氰酸酯，这些涂料暴露于阳光中时有内在的变黄趋势，并有高度的交联，导致伸长有限。
单和双组分弹性体氨基甲酸酯涂料的另一缺点是存在异氰酸酯。暴露于异氰酸酯中对健康的危害包括严重刺激皮肤、眼睛、胃肠道和呼吸系统。许多异氰酸酯有很高的慢性呼吸毒性，因此，许多异氰酸酯的气载极限值已定在0.01ppm范围内。因而，喷涂异氰酸酯基涂料存在健康危险，在某些情况下需要使用送气面罩或其它专用设备。此外，某些异氰酸酯目前已被怀疑为致癌物。而且，在EPA已标记为必须降低排放的有害空气污染物(HAPS)的190种物质中，Title III of the 1990 Clean Air ActAmendments列出了某些异氰酸酯。上述改性弹性体氨基甲酸酯涂料中均未排除异氰酸酯，因此，存在着与常规弹性体氨基甲酸酯涂料相关的同样的健康危险。
鉴于以上问题，需要提供一种潮气固化的氨基甲酸酯组合物，其用作涂料时，暴露于阳光下不变黄，而且消除任何危害健康的异氰酸酯。还需要提供一种有改进的耐化学性和耐气候性而且表现出高拉伸和撕裂强度和高伸长的潮气固化氨基甲酸酯组合物。进一步需要提供一种潮气固化的氨基甲酸酯组合物，其消除了产生的二氧化碳形成气泡和截留，允许涂覆大于前面用现在已知的潮气固化弹性体氨基甲酸酯可能涂覆的膜厚度。
发明概述本发明包括一种潮气固化的聚硅氧烷聚氨酯组合物，通过在水分存在下化合有机二-或多异氰酸酯、多元醇、有羟基与硅原子直接相连的含羟基的硅物质、有机锡催化剂、胺催化剂、甲氧基官能的硅氧烷中间体和甲醇制备。如需要，还可使用各种不同的填料、颜料、溶剂、和用于增加颜料润湿和流速控制等的添加剂制备该组合物。
适用于制备该组合物的有机二-或多异氰酸酯成分有以下通式
OCN-R1-NCO其中R1可选自脂族、环脂族或芳族基团，所述二-或多异氰酸酯成分的重均分子量在约200至2000的范围内。
适用于制备该组合物的多元醇成分有以下通式HO-R2-OH其中R2可选自聚酯、聚醚、聚烷基二烯、和乙二醇基，所述多元醇的分子量在约200至5000的范围内。
含羟基的硅物质可选自以下组(a)有下式的硅烷醇物质
其中R3可包括选自烯丙基、烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的有机基；(b)有下式的硅氧烷醇
和
其中每个R5基可包括选自烷基、链烯基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的烃基，n1可为1至约30的整数；(c)有两或多个通过二价有机基团相连的硅原子的硅物质，如有下式的硅物质
其中每个R6基可包括另一OH基或可包括选自烷基、环烷基、芳基、烷芳基和芳烷基的烃基、R7可包括选自亚甲基、聚甲烯、亚芳基、聚亚芳基、环亚烷基、和聚环亚烷基的二价有机基；和(d)下式的硅烷醇官能的硅氧烷中间体
其中每个R8独立地选自氢、烷基、和有最多约12个碳原子的芳基，每个R9独立地选自羟基、烷基、和有最多约6个碳原子的芳基，和这样选择n2以致重均分子量在约500至15000的范围内。
有机锡催化剂有以下通式
其中R10、R11、R12、和R13选自最多约11个碳原子的烷基、芳基、和烷氧基，和R10、R11、R12、和R13中任意两个还选自包括卤素、硫、和氧的无机原子。
胺催化剂选自叔胺和有以下通式的氨基硅烷
其中R14选自包括1至6个氮原子和1至6个碳原子的脂族和芳族胺，R15、R16、和R17独立地选自有最多约12个碳原子的烷氧基和芳氧基，和n3在1至6的范围内。
甲氧基官能的硅氧烷中间体有以下通式
其中每个R18独立地选自有最多约6个碳原子的烷基、芳基、和烷氧基，每个R19独立地选自氢、烷基和有最多约12个碳原子的芳基，和n4这样选择以致硅氧烷中间体的重均分子量在约500至6000的范围内。
这些化学成分混合在一起并反应形成硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物，其在潮气存在下在环境温度下固化形成本发明聚硅氧烷聚氨酯组合物。所得聚硅氧烷聚氨酯组合物不存在危害健康的异氰酸酯，有改进的耐化学性和耐气候性，表现出高拉伸和撕裂强度，和高弹性和伸长。以此方式制备的组合物消除了产生的二氧化碳气泡形成和截留，因而能够作为涂料涂覆比现有技术已知的潮气固化氨基甲酸酯组合物大得多的厚度。
附图简述参考说明书、权利要求书和附图将更好地理解本发明的这些和其它特征和优点，其中

图1为包括按本发明原理制备的聚硅氧烷聚氨酯粘合剂组合物的软管的等比例视图。
发明详述作为涂料涂覆时为基质表面、和用于形成复合物时为器体提供增加的耐化学性、耐气候性、耐磨性、和抗冲击性的聚硅氧烷聚氨酯组合物可有作为主要成分的异氰酸酯端封的氨基甲酸酯预聚物和含羟基的硅物质。优选的聚硅氧烷聚氨酯组合物可按本发明的原理通过化合以下物质制备(a)有以下通式的有机二-或多异氰酸酯OCN-R1-NCO其中R1可选自脂族、环脂族或芳族基团，所述二-或多异氰酸酯成分的重均分子量在约200至2000的范围内；与(b)有以下通式的多元醇HO-R2-OH其中R2可选自聚酯、聚醚、聚烷基二烯、和乙二醇基，所述多元醇的重均分子量在约200至5000的范围内；与(c)含羟基(OH)的硅物质，包括其中OH基直接与硅原子相连的那些物质，如有下式的硅烷醇物质
其中R3可包括选自烯丙基、烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的有机基，另一类优选的含羟基的硅物质是有两或多个OH基直接与硅原子相连的硅物质，如有以下通式的硅氧烷醇物质
其中每个R5基可包括选自烷基、链烯基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的烃基，和n1可为1至约30的整数，另一类优选的含羟基的硅物质是有两或多个与硅原子相连的OH基、有两或多个通过二价有机基团相连的硅原子的硅物质，如有以下通式的硅物质
其中每个R6基可包括另一OH基或可包括选自烷基、环烷基、芳基、烷芳基和芳烷基的烃基，R7可包括选自亚甲基、聚甲烯、亚芳基、聚亚芳基、环亚烷基、和聚环亚烷基的二价有机基，另一类优选的含羟基的硅物质是有以下通式的硅烷醇官能的硅氧烷中间体
其中每个R8独立地选自氢、烷基、和有最多约12个碳原子的芳基，每个R9独立地选自氢、烷基、和有最多约6个碳原子的芳基，和这样选择n2以致重均分子量在约500至15000的范围内；与(d)有以下通式的有机锡催化剂
其中R10、R11、R12、和R13选自最多约11个碳原子的烷基、芳基、和烷氧基，和R10、R11、R12、和R13中任意两个还选自包括卤素、硫、和氧的无机原子；与(e)叔胺催化剂或有以下通式的氨基硅烷
其中R14选自包括1至6个氮原子和1至6个碳原子的脂族和芳族胺，R15、R16、和R17独立地选自有最多约12个碳原子的烷氧基和芳氧基，和n3在1至6的范围内；与(f)有以下通式的甲氧基官能的硅氧烷中间体
其中每个R18独立地选自有最多约6个碳原子的烷堪、芳基、和烷氧基，每个R19独立地选自氢、烷基和有最多约12个碳原子的芳基，和n4这样选择以致硅氧烷中间体的重均分子量在约500至6000的范围内；(g)平均每个甲醇有至少两个与碳键合的羟基和重均分子量在60至10000范围内的甲醇；与(h)填料和颜料；与(I)溶剂如非醇类溶剂；与(j)用于增加颜料润湿性、流动控制等的各种不同类型的添加剂。
关于有机二-或多异氰酸酯，要求重均分子量在上述范围内有利于多异氰酸酯和多元醇之间的反应。按本发明原理制备的聚硅氧烷聚氨酯组合物可包括2至50％(重)的多异氰酸酯成分。多异氰酸酯成分用于增加组合物的耐化学性和耐气候性。包括少于约2％(重)多异氰酸酯的组合物已表明产生的组合物未表现出要求程度的耐化学性和耐气候性。包括多于约50％(重)多异氰酸酯的组合物表明产生的固化产品对于涂料、复合粘合剂等应用来说可能太脆。用于形成本发明组合物的多异氰酸酯成分的优选量取决于具体的应用。例如，用作在混凝土上形成膜的涂料时，要求组合物有约30-50 Rockwe11 A的低硬度，用3至5％(重)的多异氰酸酯成分形成。作为另一个例子，用作形成耐磨的装卸车衬里的涂料时，要求组合物有约80 Rockwell A至50 Rockwell D的硬度，用6至8％(重)的多异氰酸酯成分形成。作为另一个例子，用于形成耐外用的弹性混凝土涂料时，用10至12％(重)的多异氰酸酯成分形成组合物。
作为另一个例子，本发明组合物可用作复合制品中增强颗粒、构件、或元件的粘合剂。在一种实施方案中，该组合物可用作形成软管10的玻璃纤维、碎玻璃纤维等的粘合剂，该软管与常规的软管相比有改进的柔韧性、抗冲击性、耐化学性、耐气候性、和弹性。在此实施方案中，软管10可包括约60至80％(重)增强材料12和约20至40％(重)粘合剂14。该软管可用常规的生产技术通过模塑法或挤压法等形成。
虽然以用于形成复合制品包括软管具体地描述和说明本发明组合物，但应理解在本发明范围内，组合物在形成复合物中的应用不限于软管，可包括要求改进的柔韧性、抗冲击性、耐气候性、耐化学性和弹性的任何类型的复合制品。
任何适合的有机二-或多异氰酸酯(脂族、环脂族或芳族)均可用于形成该组合物。适合的有机多异氰酸酯包括聚亚甲基聚异氰酸苯酯、2，4-和4，4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和液体碳化二亚胺和uretonimine改性的MDI变体、2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、联茴香胺二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯(XDI)、赖氨酸二异氰酸酯、四甲基-间二甲苯二异氰酸酯(M-TMSDI)、dimeryl二异氰酸酯(DDI)、3-异氰酸根合甲基3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)、双(4-异氰酸根合环己基)甲烷(Des modur W)、六亚甲基二异氰酸酯、和六亚甲基二异氰酸酯缩二脲和异氰脲酸酯，即来自Miles，Inc.，Pittsburgh，PA的Desmodur N-100、Desmodur N-3200和Desmodur N-3300。
要求最佳耐化学性的组合物时优选芳族二-或多异氰酸酯。优选的芳族二-或多异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、聚亚甲基聚异氰酸苯酯、和2，4′-和4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和液体碳化二亚胺和uretonimine改性的MDI变体。
要求最佳耐气候性的组合物时优选脂族二-或多异氰酸酯。优选的脂族二-和多异氰酸酯包括3-异氰酸根合甲基3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)、双(4-异氰酸根合环己基)甲烷(Desmodur W)、四甲基-间二甲苯二异氰酸酯(M-TXMDI)和六亚甲基二异氰酸酯缩二脲和异氰脲酸酯，即Desmodur N-100、Desmodur N-3200和Desmodur N-3300。优选的多异氰酸酯是由Huls America of Piscontaway，New Jersey生产的产品名为Vestamin IPDI的3-异氰酸根合甲基3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯。
关于多元醇成分，要求多元醇有上述重均分子量以利于与多异氰酸酯反应。按本发明原理制备的组合物可包括2至60％(重)多元醇。多元醇成分增加组合物的伸长率、弹性模量、回弹性、耐化学性、耐气候性、和水解稳定性。使用少于约2％(重)的多元醇将产生异氰酸酯和硅烷醇含量高的组合物，导致组合物作为弹性涂料应用来说太脆。使用大于约60％(重)的多元醇产生的固化组合物太软而不适用于大多数应用。
多异氰酸酯和多元醇反应形成用于本发明的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物。本文中异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物指反应或固化时产生聚氨酯和/或聚(脲)氨基甲酸酯链的每分子有至少一个异氰酸根基的化合物。预聚物化学和技术概论可见聚氨酯化学与技术(PolyurethanesChemistry and Technology)，Saunders and Frisch，IntersciencePublishers，New York，1963(Part I)and 1964(Part II)和聚氨酯手册(Polyurethanes Handbook)，Gunther Oertel，Hansor Publishers，New York，1985。
用于制备所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物或准预聚物的多元醇可包括聚氧化亚烷基醚二醇、聚酯二醇、聚己酸内酯二醇、聚碳酸酯二醇、蓖麻油、聚丁二烯二醇、丙烯酸多元醇和以下作为非限制实例提及的二醇和聚醚硫醚二醇:
聚亚丁基醚二醇，MW 650-2900，聚亚丙基醚二醇，MW 400-4000，蓖麻油和蓖麻油衍生物，MW 300-1000，聚己酸内酯二醇，MW 300-2000，羟基封端的双酚A多元醇，MW 400-1000，聚碳酸酯二醇，MW 500-2500，聚醚硫醚二醇，MW 400-2000，含羟基的聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，当量400-4000，聚亚丁基醚二醇，MW 400-4000，和聚氧乙烯丙烯共聚物醚二醇，MW 400-4000。
聚酯二醇是多元醇与多元羧酸、多羧酸酐或多羧酸烷基酯以羟基过量的混合比例反应的产物，多元醇如乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、戊二醇、1，6-己二醇、十二烷二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚亚丁基二醇、新戊基二醇、2，2，4-三甲基戊二醇、氢化双酚A、双酚A的环氧丙烷加成物、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、和异氰脲酸三羟乙酯，多元羧酸、多羧酸酐或多羧酸烷基酯如苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、二甲基对苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、壬二酸、二聚酸、马来酐、富马酸、衣康酸、四氢化邻苯二甲酸、无水六氢邻苯二甲酸、甲基nadic酸酐、偏苯三酸酐、苯四酸酐、和丁烷四甲酸。
也允许的组合是例如一元酸如脂肪酸、苯甲酸、和叔丁基苯甲酸，一元醇如辛醇、月桂醇和油醇，羟基羧酸如羟基硬脂酸、对羟苯甲酸和间羟苯甲酸。一甘醇可与多元醇混合，包括乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、二亚丙基二醇、亚丙基二醇、1，3-和1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，10-癸二醇、1，2-环己二醇、3-环己烷-1，1-二甲醇、4-甲基-3-环己烷-1，1-二甲醇、3-亚甲基-1，5-戊二醇、(2-羟丙氧基)-1-丙醇、4-(2-羟乙氧基)-丁醇、5-(2-羟丙氧基)-1-戊醇、1-(2-羟甲氧基)-2-己醇、1-(2-羟丙氧基)-2-辛醇、3-烯丙氧-1，5-戊二醇、丙三醇、1，2，6-己三醇、1，1，1-三羟甲基乙烷、1，1，1-三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、蔗糖、乳糖、c-甲基葡糖苷、酚醛清漆树脂、和羟基封端的己内酯。
优选用于制备本发明异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物的多元醇包括聚氧乙烯丙烯共聚物醚二醇(Olin Chemical，Stanford，CT)、聚丁烯醚二醇(Dow Chemical，Midland，MI)、蓖麻油及蓖麻油衍生物(Caschem，Inc.，Bayonne，NJ)、聚酯多元醇(Miles，Inc.，Pittsburgh，PA and WitcoChemical，Chicago，IL)、聚己内酯二醇(Union Carbide，Danbury CT)和羟基封端的双酚A多元醇(Milliken Chem)。特别优选的多元醇是聚乙烯丙烯醚二醇，由ARCO Chemical of Philadelphia，PA生产，产品名ARCO 1025。
异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物和准预聚物也可由各种商业源得到，包括Miles，Inc.，AirProducts(Ambler，PA)、Hexcel (Dublin，CA)、Uniroyal(Naugatuck，CT)、Dow Chemical，Essex SpecialtyProducts(Clifton，NJ)and Polyurethane Corporation of America(Everett，MA)。优选来自Air Products的产品名为Airthane的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，因为它们的游离单体异氰酸酯含量低和粘度低。
关于含羟基的硅物质，应理解本发明组合物可用硅烷醇物质、硅氧烷醇物质、有两或多个硅原子通过二价有机基相连的硅物质、硅烷醇官能的硅氧烷中间体、及其混合物制备。
对于硅物质，适合的硅烷醇物质包括二苯基二羟基硅烷、二环己基二羟基硅烷和苯基甲苯基二羟基硅烷、二甲苯基三羟基硅烷和苯基三羟基硅烷。对于包括硅氧烷醇的含羟硅物质，适合的物质包括四甲基二硅氧烷二醇、四苯基二硅氧烷二醇、二苯基二甲基二硅氧烷二醇、二丁基二苯基二硅氧烷二醇等。优选的硅氧烷醇是由Huls America生产的二苯基二甲基二硅氧烷二醇。
关于有两或多个硅原子通过二价有机基相连的含羟硅物质，适合的物质包括亚乙基双(三羟硅烷)、对亚苯基-双(二甲基)羟基硅烷、对亚环己基-双(二丁基)羟基硅烷和1，6-六亚甲基-双(二甲基羟基硅烷)。许多这些化合物的制备在US2 561 429中说明，该文献引入本文供参考。优选的含羟基的硅物质是由Huls America生产的对亚苯基-双(二甲基)羟基硅烷。
关于包括硅烷醇官能的硅氧烷中间体的含羟基物质，重均分子量低于约1000的硅烷醇官能的硅氧烷中间体不易得到。重均分子量大于约15000的硅烷醇官能的硅氧烷中间体不理想，因为所得组合物将含有占优势量的硅氧烷而非聚氨酯，用于涂料和复合材料中的粘合剂等应用太软和粘。适合的硅烷醇官能的硅氧烷中间体有1-6％的硅烷醇含量，例如商购产品如DowCorning的DC-Z6018、DC-6-2230和DC-1-2530。优选的硅烷醇官能的硅氧烷中间体是由Dow Corning Corp.of Midland，Michigan生产的，产品名为DC-1-2530，它是重均分子量约10000并包括约80％固体和3％硅烷醇的硅烷醇官能的中间体。
按本发明原理制备的组合物可包括15-60％(重)含羟基的硅物质。该组合物可用单一类型的硅物质或用不同硅物质的混合物制备。含羟基的硅物质与二-或多异氰酸酯成分反应消除了与常规异氰酸酯基涂料组合物相关的缺点，例如使所述异氰酸酯预反应防止与水分反应而消除了二氧化碳气泡的形成和截留。使用少于约15％(重)的含羟基的硅物质产生软或粘的组合物，不适用于大多数涂料和复合材料应用。使用高于约60％(重)的含羟基的硅物质生产的组合物对于大多数弹性体涂料和复合材料应用太硬和脆。优选用作涂料的组合物包括约30％(重)的含羟基的硅物质。
异氰酸酯和多元醇反应产生的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与含羟基的硅物质反应，所述硅物质有两或多个OH基直接与硅原子相连，SiOH含量为约0.5至约20％，重均分子量约1000至约15000。所述含羟基的硅物质与所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物在OH与NCO当量比为约2∶1至约6∶1的情况下反应形成硅烷醇官能的氨基甲酸酯聚合物。
异氰酸酯和含羟基的硅物质之间的反应在催化剂存在下进行以加速反应物间的水解缩聚反应。催化剂可包括有机锡化合物。关于有机锡催化剂，适合的有机锡催化剂可选自二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡、二丁锡硫醇盐等。优选的有机锡催化剂是二月桂酸二丁锡和二乙酸二丁锡，可由AirProducts of Allentown，Pennsylvania以产品名T-1和T-12购得，和由Witco Chemical Corp.of New York，New York以产品名SUL-3购得。
按本发明原理制备的组合物可包括0.02-2％(重)有机锡催化剂。有机锡催化剂用于通过促进羟基与异氰酸酯的反应并使副产应(如异氰酸酯与水分和/或氨基甲酸酯的反应)为最小而加速含羟基的硅物质和异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的水解缩聚。使用少于约0.02％(重)的有机锡催化剂不能提供有利于加速水解缩聚的有效量的有机锡催化剂，从而不能防止出现不希望的与异氰酸酯的副反应。使用多于约2％(重)有机锡催化剂提供多于加速水解缩聚所需的有机锡催化剂，因而不经济。适用作涂料的优选组合物包括约0.5％(重)有机锡催化剂。
除所述有机锡催化剂之外，可使用叔胺催化剂制备组合物。胺的例子包括二甲基乙醇胺、二甲基丙醇胺、二甲基丁醇胺、甲基乙基甲醇胺、甲基丙基甲醇胺、甲基乙基乙醇胺、一异丙基胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二乙醇胺和乙醇胺。优选的胺包括二甲基乙醇胺和乙醇胺。类似有机锡催化剂，叔胺催化剂也用于加速含羟基的硅物质和异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的水解缩聚。
按本发明原理制备的组合物可包括0.1-4％(重)的叔胺。使用少于约0.1％(重)的叔胺将提供不足以加速水解缩聚的量的催化剂。使用多于约4％(重)的叔胺将提供多于加速水解缩聚所需量的催化剂，因而不经济。适用作涂料的优选组合物包括约2％(重)的叔胺。
关于氨基硅烷成分，它可用于代替与有机锡催化剂组合的叔胺加速含羟基的硅物质和异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物之间的水解缩聚反应。按本发明原理制备的组合物可包括1-4％(重)的氨基硅烷。类似叔胺催化剂，氨基硅烷也用于加速含羟基的硅物质和异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的水解缩聚。然而，与有机锡和叔胺催化剂不同，氨基硅烷在缩聚反应过程中成为SFUP聚合物骨架的一部分。
使用少于约1％(重)的氨基硅烷将提供不足以实现水解缩聚反应的理想加速的量的氨基硅烷。使用多于约4％(重)的氨基硅烷将提供多于实现要求的水解缩聚所需量，因而不经济。适用作涂料的优选组合物包括约2％(重)氨基硅烷。优选的氨基硅烷包括氨基乙基氨基丙基、三甲氧基硅烷和氨基丙基三乙氧基硅烷。
关于甲氧基官能的硅氧烷中间体，优选的甲氧基官能的硅氧烷中间体有约1400的重均分子量，例如可商购的产品如Dow Corning的3074和3073，General Electric Co.of Pittsfield，Massachusetts生产的SY-231和Wacker生产的SR-191。甲氧基官能的硅氧烷中间体降低涂料组合物的粘度。按本发明原理制备的组合物可包括最多约20％(重)的甲氧基官能的硅氧烷中间体。使用多于约20％(重)的甲氧基官能的硅氧烷中间体生产的组合物用作涂料时有高溶剂含量，增加了干燥时间并减少结膜。适用作涂料的优选组合物包括约10％(重)的甲氧基官能的硅氧烷中间体。
关于所述甲醇(carbinol)成分，特别适用于聚合物的甲醇为至少双官能的。因此本文所用术语二元醇和多元醇可与甲醇互换。二元醇的例子可包括乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇、亚丙基二醇、三甘醇、二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、三甲基丙醇、1，6-或2，6-己二醇、新戊二醇、1，3-丁二醇、季戊四醇、己二醇、部分酯化的多元醇和环戊二醇等。
优选的甲醇包括羟基官能的丙烯酸树脂、polyoxyalkaline醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、蓖麻油及其衍生物、聚丁二醇和聚己内酯多元醇等。选择甲醇将影响固化产品的机械性能。例如，如果使用高分子量的甲醇，所得弹性体的拉伸和撕裂强度和伸长率将降低。加入高分子量甲醇可改善表观干燥时间或改善粘性或耐气候性。加入二元醇或低分子量甲醇将降低粘度并可增加固化或干燥时间。优选的甲醇是由ARCO生产的产品名为Arcol 1025的聚氧丙烯，其重均分子量约1000。
按本发明原理制备的组合物可包括最多10％(重)的甲醇。使用多于10％(重)的甲醇将产生异氰酸酯与多元醇之比降低因而交联密度降低的组合物。降低交联密度导致要求的物理性能如拉伸强度和撕裂强度降低。适用作涂料的优选组合物包括约10％(重)的甲醇。
关于填料，常规的填料可用于制备该组合物，包括填料如二氧化硅粉末、滑石(硅酸镁)、粘土如陶土(硅酸铝)、硅灰石(硅酸钙)、碳酸钙、重晶石(硫酸钡、偏硼酸钡)、三水合铝、石墨、锌、铝和铜等。该组合物可包括最多约20％(重)的填料。适用作涂料的优选组合物包括约5％(重)的填料。
关于颜料，颜料如氧化铁、二氧化钛、酞菁绿和蓝、汉撒黄等可用于使固化的组合物着色。组合物可包括最多约20％(重)的颜料。适用作涂料的优选组合物包括约5％(重)的颜料。
本发明的某些组合物要求加入溶剂以改善喷涂、辊涂、刷涂和浸涂等应用。优选非醇类溶剂，包括醚类、酯类、和芳烃类等。具体的溶剂包括例如MEK、MIBK、正丙酮、甲基异戊基酮、甲基戊基酮、乙酸异丁酯、乙酸丁酯、3-乙氧基丙酸乙酯、二甲苯和高沸点芳烃溶剂如Chevron 25、乙酸己酯、和乙酸庚酯等。可加入组合物的溶剂量由各国家和联邦环境机构规定最大为420g/L。特别优选的溶剂是乙酸丁酯。
按本发明原理制备的组合物可包括添加剂如颜料润湿剂、表面活性剂、消泡剂、流动控制剂、thixatropes和UV稳定剂及沥青和烃增充剂和增塑剂。组合物可包括最多约5％(重)的添加剂。
这样制备所述组合物按上述比例混合所述优选的多异氰酸酯、有机锡催化剂、和多元醇成分，升温至约70℃，将混合物混合在一起约3小时。虽然不希望受任何理论或机理限制，但据信所述多异氰酸酯和多元醇反应形成异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，如下面反应(1)所示。提供以下反应不打算说明反应物间可能发生的化学反应的整个范围，而仅打算说明和澄清据信发生的化学反应的总类型。因此，应理解非所述和说明的化学反应也在本发明范围内。
反应(1)OCN-R1-NCO+HO-R2-OH→
这样制备硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物(SFUP)按上述比例混合所述优选的含羟基的硅物质、有机锡催化剂、胺催化剂、和异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，将混合物在约70℃下混合约4小时，如以下反应(2)所示。据信含羟基的硅物质和异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物进行水解缩聚形成硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物。反应(2)
该反应典型地在配有搅拌器、氮气入口和冷凝器的加热容器中进行。将催化剂成分和含羟基的硅化合物装入容器中，然后在连续混合和氮气下加入所述异氰酸酯官能的氨基甲酸酯预聚物。周期性地从容器中取出试样，用FTIR分光光度计分析未反应的异氰酸酯。当FTIR光谱显示没有明显的至少2,250cm-1的异氰酸酯时结束反应。
本发明的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物在潮气存在下在环境温度下固化通过硅烷醇基的缩合形成聚硅氧烷聚氨酯弹性体。如需要，可将颜料、溶剂、添加剂和填料按上述比例加入硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物中并一起混合直到混合物均匀。
硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物、胺/有机锡和/或氨基硅烷催化剂、颜料、溶剂和添加剂混合产生单一包装的组合物体系。可选地，胺/有机锡和/或氨基硅烷催化剂可包装在防潮气容器中，典型地环氧或酚醛树脂衬里的罐和桶。
本发明潮气固化的聚硅氧烷聚氨酯组合物适用于许多不同的应用，如表面涂料、复合材料粘合剂等。对于具体应用基于要求它们产生的聚硅氧烷聚氨酯组合物的物理和化学特性而选择用于制备硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物和硅烷醇官能的硅氧烷中间体。例如，基于芳族异氰酸酯氨基甲酸酯预聚物的组合物体系有良好的耐化学性，而脂族异氰酸酯基氨基甲酸酯预聚物有更好的耐气候性。由聚酯制备的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物一般有更好的耐化学性和耐磨性。聚醚基氨基甲酸酯预聚物有良好的水解稳定性。SiOH含量为4-8％的硅烷醇官能的中间体固化快并有高拉伸强度和硬度，而SiOH含量更低的硅烷醇官能的中间体有较高的伸长和较低的硬度。
本发明组合物与现有技术已知的弹性体氨基甲酸酯组合物相比有几个优点。例如，按本发明原理制备的组合物通过与含羟基的硅物质反应消除了任何与异氰酸酯相关的对最终用户的健康危害，因而从毒性角度更可接受。由于异氰酸酯成分与含羟基的硅物质预反应，而防止异氰酸酯成分与水反应，因而本发明组合物还消除了二氧化碳气泡产生和截留的问题。消除了气泡截留允许比用现有技术已知的异氰酸酯基涂料组合物可允许的更大的膜厚度。本发明潮气固化的聚硅氧烷聚氨酯组合物表现出比现有技术已知的弹性聚氨酯更好的耐气候性和耐化学性，有显著高的拉伸和撕裂强度和高伸长。
考虑以下非限制性实施例，本发明的这些和其它特征将更明显。表1包括每个实施例中所用成分的描述。
表1原料 供给者 描述DC-Z6018Dow Corning有6％SiOH的硅烷醇官能的苯基丙基硅氧烷中间体，重均分子量3000DC-6-2230 Dow Corning有5％SiOH的硅烷醇官能的硅氧烷中间体，重均分子量3000异佛尔酮二异Huls 环脂族二异氰酸酯，MW＝222.3氰酸酯(IPDI)Arcol 1025 Arco 1000MW聚氧丙烯醚二醇Arcol 425 Arco 425MW聚氧丙烯醚二醇T-12Air Products 二月桂酸二丁锡Sul-3 Witco 二乙酸二丁锡BYK-077 Byk-Chemie 消泡剂BYK-080 Byk-Chemie 消泡剂Nuosperse 657 Huls 颜料润温剂R-960 Dupont 二氧化钛Lampblack#6 General灯黑CarbonXAPC-722Air Products IPDI/聚亚丁基醚二醇氨基甲酸酯预聚物，5.75％NCO乙酸丁酯Union Carbide 溶剂(氨基甲酸酯级)PM Acetate Arco 溶剂(氨基甲酸酯级)Dabco T-120 Air Products潮气固化催化剂DC-Z6020 Dow Corning 氨基硅烷Vestamin A- Huls 环脂族胺139Epalloy 8250 CVC 环氧酚醛树脂DC3074 Dow Corning 甲氧基官能的硅氧烷Imsil A-10 Illinois 氧化硅MineralsDilson 6500 聚酰胺蜡thixatropic agent实施例1异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的制备将200.46g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、0.17g T-12和8.5g BYK-077装入配有加热罩、搅拌器、氮气入口、温度计和冷凝器的树脂烧瓶中。在另一容器中制备302.24g Arcol 1025、66.47g Arcol 425、70.14g乙酸丁酯和175g Arco PM Acetate的溶液，然后经2分钟的时间加入所述树脂烧瓶中。然后将温度升至70℃，在连续搅拌和氮气下保持恒温3小时15分钟。所得异氰酸酯封端的预聚物的固含量约70％(重)，异氰酸酯含量约4.40％(重)，Brookfield粘度约2480厘泊(cP)。
硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的制备在配有加热罩、搅拌器、氮气入口、温度计和冷凝器的树脂烧瓶中将339.9g DC-Z6018溶于183g乙酸丁酯中。当DC-Z6018完全溶解时，加入0.4g T-12，混合至均匀。将约477.3g上面制备的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物经2分钟的时间周期加入所述DC-Z6018溶液中。将温度升至70℃，然后在连续搅拌和氮气下保持在该温度下4小时。所得硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的FTIR光谱显示没有明显的异氰酸酯。Brookfield粘度约3200cP，固含量约67.4％(重)。
有颜料的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的制备将约150g上面制备的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物、4gNuosperse 657和6g BYK-080装入1夸脱的罐中。加入约60g R-960二氧化钛和3g Lampblack#6，用Cowles溶解器将混合物分散至3 Hegman研磨细度。这需要约10分钟。再加入450g硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物，将组合物混合至均。
实施例2在此实施例中使用Airthane XAPC-722，由Air Products供给的商购异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物。Airthane XAPC-722是基于异佛尔酮二异氰酸酯和聚亚丁基醚二醇。它是100％的固体，异氰酸酯含量为5.75％。
硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的制备在如上所述装配的树脂烧瓶中将245.9g DC-Z6018溶于158g乙酸丁酯中。加入2g Sul-3和8g BYK-080，混合至均。在另一树脂烧瓶中制备219.1gXAPC-722和158g乙酸丁酯的溶液，然后经2分钟的时间加入所述DC-Z6018溶液中。将温度升至49℃，在连续搅拌和氮气下保持恒温8小时。所得硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的Brookfield粘度约4000cP，固含量约60％(重)。FTIR光谱显示没有明显的异氰酸酯。
有颜料的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的制备如下制备有颜料的组合物将150g硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物、4g Nuosperse 657和6g BYK-080装入1夸脱的罐中。加入约60g R-960二氧化钛和3g Lampblack#6，用Cowles溶解器将混合物分散至3 Hegman研磨细度。再加入450g硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物，将组合物混合至均。
实施例3以与实施例2相同的方式制备实施例3。所用原料是306g DC-6-2230、350.1g乙酸丁酯、4g T-12和219.1g XAPC-722。所得硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物的固含量约60％(重)，Brookfield粘度约3800cP。FTIR光谱显示没有明显的异氰酸酯。
对比例4在一夸脱的罐中用浆式混合机将500g XAPC-722溶解于125g二甲苯中。混合物的Brookfield粘度约1000cP，计算的异氰酸酯含量为4.6％(重)。
对比例5对比例5使用与对比例4中所述相同的氨基甲酸酯预聚物溶液。
将实施例1至5与表2中所示催化剂和/或固化剂和溶剂混合。用Devilbiss吸枪将组合物作为涂料喷涂在用Bonderite 1000处理的3″× 8″× 1/16″热轧钢板上。使每个板在70°F(21℃)和50％相对湿度下固化2周，然后测量60°光泽并进行QUV加速的老化试验。用20密耳和40密耳的Leneta压延棒在聚乙烯板上制备每个实施例的无衬膜。两天后，从聚乙烯板上取下每个膜，使之在70°F(21℃)和50％相对湿度下固化2周，然后进行耐化学性试验并测量硬度、拉伸强度和伸长率。这些试验方法概括在表3中。
表2涂料组合物 1 2 3 4 5实施例1 100 - - - -实施例2- 100 - - -实施例3- - 100 - -对比例4- - - 100 -对比例5- - - - 100乙酸丁酯 10 20 10 5 10DC-Z6020 2 2 2 - -T-12 1 1 1 - -Dabco T-120- - - 2 -Vestamin A-139 - - - - 14.5干燥至干触感20密耳(小 4 3 4 6 3时)完全干燥@20密耳(小时) 30 24 24 36 12硬度，Shore A 60 80 75 50 80拉伸强度，psi 1500 2100 1800 1000 3000伸长率，％400205170500260QUV加速老化60°光泽-初始 55 62 91 94 95-4周 40 45 70 50 45
-8周 24 35 552015(1)外观(40密耳压延)(a)(a)(a)(b)(c)耐化学性，24小时点滴试验氢氧化钠(50％) 10 10 10 10 10盐酸(37％) 8 8 8 8 8硫酸(98％) 4 8 4 2 2苯酚(89％) 4 4 4 2 2磷酸(85％) 6 8 6 4 4丙酮10 10 10 10 10氢氧化铵(28％) 10 10 10 10 10乙醇(95％) 8 8 8 8 8乙酸(99％) 4 6 6 2 2枯烯10 10 10 10 10(a)连续、无泡的膜(b)气泡截留，多泡沫(c)有一些气泡形成(1)变黄、龟裂、起裂纹表3试验试验方法干燥时间ASTM D1640QUV加速老化 ASTM G53(UV 313B BULB)硬度，Shore A ASTM D2240拉伸强度ASTM D412伸长率 ASTM D412抗冲击性ASTM D2794Taber磨损 ASTM D4060耐化学性ASTM D130810＝无变化 4＝较大改变8＝稍微改变 2＝部分损坏6＝明显改变 0＝完全损坏比较表2中所示数据明显表明本发明组合物与现有技术已知的潮气固化的氨基甲酸酯涂料组合物相比有改进的耐气候性和耐化学性，而且有高拉伸强度和伸长率。
对比例4和5的40密耳压延的气泡截留和多泡沫外观明显表明本发明组合物能够涂敷比常规潮气固化的异氰酸酯基氨基甲酸酯涂料组合物更厚的截面。
本发明硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物还可用于韧化硅氧烷和聚硅氧烷组合物。通过用硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物部分代替(或加入)硅烷醇官能的硅氧烷树脂组分可改善这种组合物的柔性、抗冲击性和耐磨性。
实施例6是包括表4中所示成分的氨基硅烷固化的聚硅氧烷环氧涂料。实施例7是加入15％(重)实施例2的硅烷醇官能的氨基甲酸酯预聚物的相同涂料。实施例 67Epalloy 8250 437.1437.1BYK-080 12.9 12.9R-960 233.4233.4Imsil A-10146.8146.8Dislon 6500 10.0 10.0DC3074374.4374.4实施例2* -- 18.2*来自实施例2的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物。
用Cowles溶解器将成分分散至3Hegmen的研磨细度。使每个实施例100克与18.1g Dow Corning的Z6020氨基硅烷混合，用Leneta压延棒以20密耳的湿膜厚度涂敷在4″×7″× 1/32″的喷砂钢板上。用乙酸丁酯将每个配方稀释20％(重)后，喷涂制备实施例6和7的泰伯磨耗板。
在70°F(21℃)和50％相对湿度下固化2周后，实施例6有34in./lbs的抗直接冲击性和在泰伯(磨耗)试验中有119mg的重量损失，而实施例7有52in./lbs的抗冲击性和在泰伯(磨耗)试验中有85mg的重量损失。此数据表明本发明硅烷醇官能的氨基甲酸酯预聚物在改善聚硅氧烷基组合物的抗冲击性和耐磨性方面的用途。
尽管本文已描述了聚硅氧烷聚氨酯组合物的有限实施方案，但显然对于本领域技术人员有很多修改和改变。因此，应理解在所附权利要求书的范围内，可以不同于本文中具体描述来制备按本发明原理的聚硅氧烷聚氨酯组合物。
权利要求
1.一种硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，通过化合以下物质制备有以下通式的有机二-或多异氰酸酯OCN-R1-NCO其中R1选自脂族、环脂族和芳族基团，所述有机二-或多异氰酸酯的重均分子量在200至2000的范围内；与可与所述有机二-或多异氰酸酯反应的多元醇形成异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，和使所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与有以下通式的硅烷醇官能的硅氧烷中间体化合
其中每个R8独立地选自氢、烷基、和有最多约12个碳原子的芳基，每个R9独立地选自羟基、烷基、和有最多约6个碳原子的芳基，和这样选择n2以致硅氧烷中间体的重均分子量在约500至15000的范围内。
2.权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，其中所述多元醇有以下通式HO-R2-OH其中R2选自聚酯、聚醚、聚烷基二烯、和乙二醇基，所述多元醇的重均分子量在约200至5000的范围内。
3.权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，还包括选自二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡和二丁锡硫醇盐的有机锡催化剂。
4.权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，还包括胺催化剂。
5.权利要求4的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，其中所述胺催化剂选自叔胺和氨基硅烷，其中所述氨基硅烷有以下通式
其中R14选自包括1至6个氮原子和1至6个碳原子的脂族和芳族胺，R15、R16和R17独立地选自有最多约12个碳原子的烷氧基和芳氧基，和n3在1至6的范围内。
6.权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，还包括有以下通式的甲氧基官能的硅氧烷中间体
其中每个R18独立地选自有最多约6个碳原子的烷基、芳基、和烷氧基，每个R19独立地选自氢、烷基和有最多约12个碳原子的芳基，和n4这样选择以致所述硅氧烷中间体的重均分子量在500至6000的范围内。
7.权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，还包括填料和颜料。
8.权利要求1的硅烷醇官能化的氨酯预聚物组合物，还包括溶剂和选自颜料润湿剂、表面活性剂、消泡剂、流动控制剂、thixatropes、UV稳定剂、沥青和烃增充剂、和增塑剂。
9.一种复合材料，包括由权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物形成的粘合剂，并有与所述粘合剂接触的增强材料。
10.权利要求1的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，包括2-50％(重)的二-或多异氰酸酯，和2-60％(重)的多元醇。
11.一种硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，通过化合以下物质制备有以下通式的有机二-或多异氰酸酯OCN-R1-NCO其中R1选自脂族、环脂族和芳族基团，所述有机二-或多异氰酸酯的重均分子量在200至2000的范围内；与可与所述有机二-或多异氰酸酯反应的多元醇形成异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，和使所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物在有机锡催化剂和胺催化剂存在下与有以下通式的硅烷醇官能的硅氧烷中间体化合
其中每个R8独立地选自氢、烷基、和有最多约12个碳原子的芳基，每个R9独立地选自羟基、烷基，和有最多约6个碳原子的芳基，和这样选择n2以致硅氧烷中间体的重均分子量在约500至15000的范围内；形成所述硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物。
12.权利要求11的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，其中所述有机二-或多异氰酸酯有以下通式OCN-R1-NCO其中R1选自脂族、环脂族或芳族基团，所述二-或多异氰酸酯的重均分子量在200至2000的范围内。
13.权利要求12的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，包括2-50％(重)的所述有机二-或多异氰酸酯。
14.权利要求11的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，其中所述多元醇有以下通式HO-R2-OH其中R2选自聚酯、聚醚、聚烷基二烯、和乙二醇基，所述多元醇的重均分子量在200至5000的范围内。
15.权利要求14的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，包括2-60％(重)的所述多元醇。
16.权利要求11的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，包括15-60％(重)的含羟基的硅物质。
17.权利要求11的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物，包括2-50％(重)的有机二-或多异氰酸酯、2-60％(重)的多元醇、和15-60％(重)的硅烷醇官能的硅氧烷中间体。
18.一种复合材料，有由权利要求11的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物形成的粘合剂，并有与所述粘合剂接触的增强材料。
19.一种硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物，通过化合以下物质制备有以下通式的有机二-或多异氰酸酯OCN-R1-NCO其中R1选自脂族、环脂族和芳族基团，所述二-或多异氰酸酯成分的重均分子量在200至2000的范围内；与可与所述二-或多异氰酸酯反应的多元醇形成异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述多元醇有以下通式HO-R2-OH其中R2选自聚酯、聚醚、聚烷基二烯、和乙二醇基，所述多元醇的重均分子量在约200至5000的范围内，和使所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物在有机锡催化剂和胺催化剂存在下与有以下通式的硅烷醇官能的硅氧烷中间体化合
其中每个R8独立地选自氢、烷基、和有最多约12个碳原子的芳基，每个R9独立地选自羟基、烷基、和有最多约6个碳原子的芳基，和这样选择n2以致硅氧烷中间体的重均分子量在约500至15000的范围内；所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡和二丁锡硫醇盐；所述胺催化剂选自叔胺和有以下通式的氨基硅烷
其中R14选自包括1至6个氮原子和1至6个碳原子的脂族和芳族胺，R15、R16、和R17独立地选自有最多约12个碳原子的烷氧基和芳氧基，和n3在1至6的范围内，形成所述硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物。
2O.一种硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物，通过化合以下物质制备异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物；与有以下通式的硅烷醇官能的硅氧烷中间体
其中每个R8独立地选自氢、烷基、和有最多约12个碳原子的芳基，每个R9独立地选自氢、烷基、和有最多约6个碳原子的芳基，和这样选择n2以致硅氧烷中间体的重均分子量在约500至15000的范围内。
21.形成环境温度可潮气固化的硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物组合物的方法，包括以下步骤化合有机二-或多异氰酸酯、多元醇、和有机锡催化剂形成第一混合物；使所述第一混合物在加热的温度条件下反应形成异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物；使硅烷醇官能的硅氧烷中间体与所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物化合形成第二混合物；和使所述第二混合物在加热条件下反应形成所述硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物。
全文摘要
一种聚硅氧烷聚氨酯组合物通过在水存在下以预定比例化合有机二－或多异氰酸酯、多元醇、有羟基直接与硅原子相连的含羟基的硅物质、有机锡催化剂、胺催化剂、甲氧基官能的硅氧烷中间体、和甲醇。如需要,各种不同的填料、颜料、溶剂、和用于增加颜料润湿和流动控制等的添加剂也可用于制备所述涂料。这些化学成分一起化合进行化学反应形成硅烷醇官能化的氨基甲酸酯预聚物,其在环境温度下在水分存在下固化形成有增加的耐化学性和耐气候性、高拉伸和撕裂强度、和高伸长率的聚硅氧烷聚氨酯组合物。该组合物可用作粘合剂形成软管(10),其可包括增强材料(12)和粘合剂(14)。
文档编号C08G18/16GK1200742SQ96197925
公开日1998年12月2日 申请日期1996年9月19日 优先权日1995年9月26日
发明者N·R·穆威里, J·L·罗加斯 申请人:阿迈隆国际公司