[发明专利]热沉催化剂及其在可固化组合物中的用途

说明书

本发明提供包括式I的化合物的含锡催化剂。L1、L2、L3和L4各自独立地选自‑O‑、‑S‑、‑OC(＝O)‑、‑OC(＝S)‑、‑SC(＝O)‑、‑SC(＝S)‑、‑OS(＝O)₂O‑、‑OS(＝O)₂‑‑N(R6)‑和‑OP(＝O)(R6)‑，其中R6表示氢或具有至多20个碳原子的单价脂族、芳脂族、脂环族或芳香族基团。R1、R2、R3、R1'、R2'和R3'各自独立地表示具有至多20个碳原子的二价脂族、芳脂族、脂环族或芳香族基团；且R4、R5、R4'和R5'各自独立地表示氢或源自各个N‑H基团与异氰酸酯、烯键式不饱和化合物、内酯、双内酯、硫代内酯、内酰胺、硫代内酰胺、羧酸或其衍生物或环氧化物反应的单价残基。本发明还提供含有这些催化剂的可固化组合物和控制可固化组合物的固化速率的方法。

技术领域

本发明涉及热沉含锡催化剂及其在可固化组合物中控制固化速率的用途。

背景技术

催化是由于一种称为催化剂的物质的参与而引起的化学反应的开始或速率变化。加快反应速度的催化剂称为正催化剂。放慢反应速度的催化剂称为负催化剂或抑制剂。与反应物不同，反应本身不会消耗催化剂。

催化剂通过为反应产物提供替代反应途径来起作用。当该替代途径的活化能比未由催化剂介导的反应途径的活化能低时，反应速率增加。催化剂还能够使以其它方式会被动力障碍阻止或放慢的反应进行。催化剂可提高反应速率和/或选择性，或者使反应能够在比以其它可能方式的温度更低的温度下进行。因此，催化剂在工业过程中可以是非常有价值的工具。但是，使用催化剂可能会有缺点。例如，锡化合物作为异氰酸酯/羟基反应的催化剂，广泛用于工业产品(例如涂料)中。遗憾的是，经常需要提供可接受的快速固化速率和最终产品性能的催化剂用量，这在组分混合后通常会导致较短的施加时间窗口。

需要及时地施加，使得混合的组分保持足够低的粘度以进行喷涂。准备将涂料施加到基材上且仍具有足够低的粘度以待施加的时间跨度通常称为“适用期”。

在催化组合物的标准范式中，适用期和固化速度通常彼此相反，使得通过较高的催化剂浓度来促进更快的固化，但是以较短的适用期为代价，反之亦然。较低的催化剂浓度可以实现更长的适用期，但是也会导致更长的固化时间。通常，适用期必须与所施加的涂料的固化速度保持平衡。例如，在使用催化剂的多组分涂料体系中，适用期和固化速度主要由存在的催化剂的量控制。因此，如果需要快速的固化速度，则可使用更多的催化剂，但这也会导致更短的适用期。相反，如果需要更长的适用期，则可使用更少的催化剂，但固化速度也会减缓。

同样重要的是，所施加的涂料组合物应快速干燥并硬化，以使污垢最小化，并且在干燥过程中，涂覆的基材(例如汽车)不会占用宝贵的车间空间。从将涂料施加到基材上到涂料干燥或固化到足以使灰尘落到涂覆基材上而不会粘附到涂覆基材上之间的时间长度称为“无尘时间”，它是固化速度的指标。加速组合物干燥和固化的一种方法是添加额外的催化剂，但这会缩短可喷涂的时间，因为更高的催化剂用量也会导致组合物的粘度随着反应速率的增加而更快地增加。

希望使用克服现有技术的这些缺点的催化剂来催化化学反应，方法是延长组合物的适用期，或在施用后加速反应速率且不会对适用期产生不利影响。

发明内容

发明人意外地发现，可通过式I的新型含锡化合物克服现有技术的缺点：

I：

其中

L1、L2、L3和L4各自独立地选自-O-、-S-、-OC(＝O)-、-OC(＝S)-、-SC(＝O)-、-SC(＝S)-、-OS(＝O)₂O-、-OS(＝O)₂--N(R6)-和-OP(＝O)(R6)-，其中R6表示氢或具有至多20个碳原子的单价脂族、芳脂族、脂环族或芳香族基团，其能任选地含有选自由氧、硫和氮组成的组中的一个或多个杂原子；