[发明专利]含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物、其制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物、其制备方法及其用途。

背景技术

已知单体环氧官能的硅烷在涂料、粘合剂、密封剂和复合材料应用中的用途。最近，公开了低聚环氧官能的硅烷作为水性涂料的重要组分。例如，美国专利7,732,552和7,893,183公开了水基涂料组合物，其包含单体环氧官能的硅烷和一种或多种任选成分，例如表面活性剂、pH调节剂、助溶剂、单体硅烷、粘合剂、交联剂和颜料糊剂分散体。这些低聚环氧官能的硅烷由缩水甘油氧基硅烷和/或具有2或3个烷氧基的脂环族环氧硅烷和小于1.5当量的水在催化剂的存在下制备，其中在反应期间连续进料水。

低聚环氧官能的硅烷也可以通过其它方法制备。例如，美国专利申请公开2010/0191001公开了低聚环氧官能的硅烷，其通过使用0.001至小于5摩尔水/摩尔硅烷的烷氧基官能团且不使用除硼酸之外的任何其它水解或缩合催化剂作为水解催化剂和缩合组分来制备。

遗憾的是，尽管在涂料组合物中使用低聚环氧官能的硅烷可以改善涂层的耐化学性，但是可能损害涂层的挠性，这是由于与使用高分子量低聚环氧官能的硅烷有关的较高程度的交联所致。此外，现有技术公开的包含低分子量环氧官能的硅烷低聚物的涂料中醇形式的挥发性有机化合物(VOC)的排放量可较高，这是由于单体环氧官能的烷氧基硅烷的部分水解所致。

因此，涂料行业中持续需要一种稳定的、零或低VOC的含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物，其改善涂层的耐化学性，而同时保持或改善包含该含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物的涂层的挠性，本发明可满足这种需求。

发明内容

一方面，本发明涉及含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物，其包含：

(i)5至65摩尔％式(I)的聚硅氧烷：

(ii)0至55摩尔％式(II)的聚硅氧烷：

(iii)5至45摩尔％式(III)的聚硅氧烷：

(iv)1至20摩尔％式(IV)的聚硅氧烷：

(v)0.1至20摩尔％式(V)的聚硅氧烷:

其中R¹每次出现时为-CH₂CH₂CH₂-，组分(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)的摩尔％基于组分(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)的摩尔量的总和。

在另一种实施方式中，本发明含环氧基团的组合物进一步包含稳定剂。

本发明含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物可以通过包括以下步骤的方法制备：

(a)在2至15摩尔水/摩尔硅烷和任选的水解催化剂的存在下在10°至100℃的温度使通式(VI)的硅烷水解从而得到包含硅烷醇和醇的中间体，

其中：

R¹是-CH₂CH₂CH₂-；

R²是包含1至3个碳原子的一价烷基；和

R³是包含1至3个碳原子的一价烷基；

(b)通过蒸馏移除醇；

(c)移除水以将所述硅烷醇缩合，从而提供包含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物，该组合物包含5至65摩尔％式(I)的聚硅氧烷、10至55摩尔％式(II)的聚硅氧烷、5至45摩尔％式(III)的聚硅氧烷、1至20摩尔％式(IV)的聚硅氧烷、和0.1至20摩尔％式(V)的聚硅氧烷，其中式(I)、(II)、(III)、(IV)和(V)如上定义，其中组分(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)的摩尔％基于组分(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)的摩尔量总和；和任选地

(d)添加稳定剂。

另一方面，本发明涉及组合物，其包含：

(i)上述含环氧基团的聚硅氧烷低聚物组合物；

(ii)包含至少一个选自以下基团的官能团的有机树脂：环氧基团，羧酸基团，羧酸根阴离子，氨基，酰脲基，氨基甲酸酯基团，巯基，羟基，烷氧基甲硅烷基和异氰酸根合；和

(iii)至少一种选自以下的另外组分：溶剂，表面活性剂，颗粒状金属，颜料，生物灭杀剂，填料，触变胶，催化剂，固化剂，和流平剂。

在阅读了本发明的以下描述之后，更易理解这些和其它方面。

附图说明