[發明專利]環氧基硅烷、其制備方法和包含它的可固化組合物

有效

• 申請號: 200880014746.0
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101675063A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 秀-欽·H·蘇;肯德爾·L·蓋耶;埃里克·R·波爾;亞歷山大·S·波羅維克
• 申請（專利權）人: 莫門蒂夫性能材料股份有限公司
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 王國祥

發明背景

本發明涉及環氧基硅烷，其制備方法，包含環氧基硅烷的可固化組合物和環 氧基硅烷的應用。

已知的環氧基硅烷例如3-環氧丙氧丙基三甲氧基硅烷尤其可用作粘合促進劑、 涂料和交聯劑。環氧基硅烷的許多這些和其他用途受益于較高的粘合強度、較好 的抗環境性和更加可控的固化時間。認為獨立地控制環氧基和可水解的甲硅烷基 的反應性和可固化的環氧基硅烷的極性對于獲得這些所需的最終使用特征來說是 關鍵的。已知的環氧基硅烷化合物常常不具有所需的與基底的反應性或粘合性。 因此，需要具有可控反應性和比已知環氧基硅烷好的粘合性能的環氧基硅烷。

盡管許多環氧基硅烷化合物是已知的，但迄今為止不具有同時擁有環氧基和 甲硅烷基官能度二者且含有鍵合到選自氧、硫和氮中的雜原子上的至少一個羰基 連接基團的環氧基硅烷，且至少一個這樣的雜原子是氮?，F已發現，提供具有至 少一個這樣的羰基連接基團的環氧基硅烷導致它的一種或多種性能，例如前面所 述的性能的改進。

發明內容

根據本發明，提供一種環氧基硅烷，所述環氧基硅烷含有至少一個環氧基、 至少一個可水解的甲硅烷基和含有鍵合到選自氧、硫和氮中的雜原子上的羰基的 一個或多個連接基團，其中至少一個這樣的雜原子是氮，不存在其中環氧基和可 水解的甲硅烷基都直接或間接鍵合到連接基團內的相同氮雜原子上的這種連接基 團。

此外，根據本發明，為了制備此處的環氧基硅烷，提供許多合成方法。

認為在本發明的環氧基硅烷內存在一個或多個前述的連接基團會控制環氧基 和可水解的甲硅烷基的反應性，且附加優勢是環氧基硅烷例如作為粘合促進劑、 涂料中間體和交聯劑的應用。當這些連接基團相對緊密地鄰近環氧基硅烷中的環 氧基和可水解的甲硅烷基時，它們傾向于增加這些基團的反應性。除了這一增加 的反應性以外，存在一個或多個前述羰基-雜原子連接基團大大地拓寬了環氧基硅 烷的結構范圍，從而使得這些化合物的分子設計具有相當大的靈活性，結果提供 對針對特定應用來說它們的功能性能的較大控制。

此處所使用的術語“環氧基”應當理解為包括含有至少一個環氧基環 或環硫基環的化合物。因此，術語“環氧基硅烷”應當理解為 這樣的化合物，該化合物包括具有至少一個環氧基環和/或環硫基環，至少一個可 水解的甲硅烷基和含有鍵合到選自氧、硫和氮中的雜原子上的羰基的一個或多個 連接基團，其中至少一個這樣的雜原子是氮，不存在其中環氧基和可水解的甲硅 烷基都直接或間接鍵合到連接基團內的相同氮雜原子上的這種連接基團。前述連 接基團包括下述結構：

它們中的一種或多種可存在于本發明的環氧基硅烷內。

此處結合本發明的環氧基硅烷所使用的措辭“環氧基和可水解的甲硅烷基直接 或間接鍵合到連接基團內的相同氮雜原子上”是指可水解的甲硅烷基和環氧基通過 任選地含有氧、硫或氮雜原子的羰基鍵合到連接基團的不同雜原子上，和因此可 水解的甲硅烷基和環氧基通過連接基團中的羰基彼此隔開。

具體實施方式

本發明的環氧基硅烷具有通過橋連基團連接在一起的至少一個環氧基和/或環 硫基和至少一個可水解的甲硅烷基，所述橋連基團具有含鍵合到選自氧、硫和氮 中的雜原子上的羰基的一個或多個連接基團，其中至少一個這樣的雜原子是氮， 不存在其中環氧基和可水解的甲硅烷基都直接或間接鍵合到連接基團內的相同氮 雜原子上的這種連接基團。

環氧基和環硫化物官能團能與較大量的有機基官能團，例如親核體、親電體 和自由基反應，所述親核體包括下述非限定性實例：醇鹽、羧酸鹽、硫醇鹽、碳 陰離子和類似物，所述親電體包括下述非限定性實例：金屬離子、酸酐、酸和類 似物，所述自由基包括下述非限定性實例：碳自由基、氧自由基、硫自由基和類 似的自由基。環氧基和環硫化物反應性的寬范圍使得這些基團能夠參與大量的固 化化學、膠印(graphing)化學和聚合化學。

可水解的甲硅烷基與濕氣反應，生成硅烷醇，硅烷醇自身縮合，形成硅氧烷， 硅氧烷與表面氧化物和表面羥基反應，形成硅-氧-金屬鍵，或硅-氧-非金屬鍵。可 水解的甲硅烷基的水解和縮合化學使得這些化合物適合用于交聯樹脂和聚合物或 者粘結有機樹脂和聚合物到無機表面上。