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含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物、其制备方法、含有其的组合物和固化的产物

2021-04-23 05:10:42

含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物、其制备方法、含有其的组合物和固化的产物

  相关申请的交叉引用

  本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2019年4月17日于日本提交的第2019-078682号专利申请的优先权,所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。

  技术领域

  本发明涉及含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物、其制备方法、含有其的组合物和固化的产物。

  背景技术

  硅氮烷化合物为具有Si-N键(硅氮烷键)的一组化合物。硅氮烷化合物与空气中的水分反应并且使Si-N键(硅氮烷键)通过水解缩合转变成Si-O-Si键(硅氧烷键)。通常,已知Si-N键比Si-OR键(R为Si或烷基基团)更具有反应性。

  典型的硅氮烷化合物的实例包括六甲基二硅氮烷。该化合物由式(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3表示并且用于玻璃、硅基材和粉末的表面处理。六甲基二硅氮烷能够使羟基基团(-OH)三甲基甲硅烷基化。采用该化合物处理的物体显示出来源于三甲基甲硅烷基基团的疏水性。

  其它硅氮烷化合物的实例包括由平均组成如-[SiH2-NH]n-和R’-Si(NH)3/2(R’为氢原子或不同于有机氧基团的有机基团)表示的硅氮烷化合物。这些化合物被称为聚硅氮烷,可以随着水解缩合进行而形成三维交联结构,并且能够提供固化的涂层。

  固化的涂层的性质取决于聚硅氮烷化合物所具有的取代基而变化。由不含有机取代基和具有-[SiH2-NH]n-的主结构的聚硅氮烷化合物,即无机聚硅氮烷化合物获得的固化的涂层是玻璃样的并且显示出亲水性。另一方面,具有R’-Si(NH)3/2(R’具有与上文相同的含义)的平均组成作为主结构的有机聚硅氮烷化合物固化成具有来源于烷基基团如甲基基团(在有机聚硅氮烷化合物具有这样的有机取代基时)的拒水性的涂层。

  因为Si-N键是高度反应性的,所以其容易与空气中的水分反应。因此,聚硅氮烷化合物能够快速形成固化的涂层。

  通常,通过使氨与具有在硅原子上的氯的氯硅烷化合物反应获得硅氮烷化合物。通过该方法获得的硅氮烷化合物具有衍生自氯硅烷化合物的取代基。已知的硅氮烷化合物还包括具有衍生自烯烃的取代基的那些,其可以通过使具有Si-H基团的硅氮烷化合物与烯烃在铂催化剂存在下反应而获得(非专利文献1)。

  形成来源于三维交联结构的固化的涂层的化合物的其它实例包括有机硅树脂和有机硅低聚物。有机硅树脂在分子中含有硅氧烷键并且具有硅醇基团(Si-OH)。使有机硅树脂的分子中的硅醇基团在加热至100至250℃时脱水和缩合,以形成固化的涂层。

  有机硅低聚物是具有相对低的分子量的有机硅树脂并且具有烷氧基甲硅烷基基团(Si-OR”)(R”为烷基基团)而不是具有硅醇基团。含有烷氧基甲硅烷基基团(Si-OR”)的硅烷化合物与空气中的水分在催化剂存在下反应并且经历脱醇缩合,由此在室温形成固化的涂层。

  将有机硅树脂和有机硅低聚物用于涂层剂原料、表面处理剂等。它们可以将耐热性、耐候性、电绝缘性、拒水性、粘合性、耐水性等赋予经涂布的表面,并且因此被用于宽范围的领域中。

  引文列表

  非专利文献1:Chemistry A European Journal,2016,第22卷(第13,046至13,049页)

  发明内容

  尽管非专利文献1中描述的硅氮烷化合物具有各种取代基,但是硅氮烷化合物并没有形成固化的涂层,因为即使进行水解缩合,其也最多经历二维交联。该硅氮烷化合物在分子中仅具有两个高反应性的Si-N键,并且因此可能不充分显示出硅氮烷的效果。

  有机硅树脂在将它们在100至250℃加热和固化时可以赋予耐醇性。然而,它们具有可加工性方面的问题,因为有机硅树脂需要用于热固化的专用器具。尤其是,在户外加热是困难的。尽管可以在室温通过组合有机硅树脂与催化剂来形成固化的涂层,但是所得的固化的涂层具有低耐醇性的问题。

  考虑到将有机硅树脂用作涂层剂或表面处理原料,当涂层被弄脏时,应当将其用含醇的去污剂等进行清洁。然而,当将树脂用含醇的去污剂洗涤时,具有低的耐醇性的有机硅树脂从经涂布的表面剥离并且损失期望的性能。同样,有机硅低聚物是低分子量有机硅树脂,并且它们因此具有与上述相同的问题。

  本发明的目的在于提供含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物,其在室温快速形成具有优异的耐醇性的固化的涂层,用于制备其的方法,含有其的组合物,以及固化的产物。

  本发明的发明人已发现,具有预定结构的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物可以在室温快速固化并且产生具有耐醇性的固化的涂层。

  因此,本发明提供:

  [1]具有由下述通式(1)表示的平均组成的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物:

  

  其中,R1各自独立地为具有1至10个碳原子的一价烃基,R2各自独立地为任选地含有O、S或Si的杂原子的具有2至20个碳原子的取代的或未取代的二价烃基,Y为由下式(6)或(7)表示的基团:

  -SiR3n(OR4)3-n(6)

  

  其中,R3和R4各自独立地为具有1至10个碳原子的一价烃基,R6各自独立地为具有1至10个碳原子的取代的或未取代的一价烃基,X为氧原子或具有1至18个碳原子的取代的或未取代的二价烃基,p为0至9的整数,和n为0、1或2,

  R5各自独立地为任选地含有O或S的杂原子的具有1至50个碳原子的取代的或未取代的一价烃基,m各自独立地为0或1,r各自独立地为0、1或2,以及a和b为满足0<a≤1、0≤b<1并且a+b=1的数,

  [2]用于制备根据[1]的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物的方法,包括:

  在铂催化剂存在下使由下述通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物与由下述通式(3)或(4)表示的氢硅烷化合物反应:

  

  其中,R2’各自独立地为单键或任选地含有O、S或Si的杂原子的具有1至18个碳原子的取代的或未取代的二价烃基,和R1、R5、a、b、m和r具有与上文相同的含义,

  H-SiR3n(OR4)3-n(3)

  

  其中,R3、R4、R6、X、n和p具有与上文相同的含义,

  [3]用于制备根据[1]的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物的方法,包括:

  在自由基发生剂存在下使由下述通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物与由下述通式(5)表示的含巯基基团的硅烷化合物反应:

  

  其中,R2’各自独立地为单键或任选地含有O、S或Si的杂原子的具有1至18个碳原子的取代的或未取代的二价烃基,和R1、R5、a、b、m和r具有与上文相同的含义,

  HS-R8-SiR3n(OR4)3-n(5)

  其中,R8为具有1至18个碳原子的二价烃基,和R3、R4和n具有与上文相同的含义,

  [4]组合物,其包括:

  根据[1]的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物;和

  选自钛化合物、铝化合物、锌化合物和锡化合物中的至少一种金属化合物,

  [5]根据[4]的组合物,其另外包括溶剂,

  [6][4]或[5]的组合物的固化的产物。

  发明的有益效果

  通过本发明获得的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物与空气中的水分反应以快速形成固化的涂层,因为硅氮烷键位点的水解和烷氧基甲硅烷基基团位点的水解在室温(25℃)同时进行。另外,因此获得的固化的涂层具有耐醇性,并且因此如果作为用于户外涂装的涂层剂等使用的话则具有高的耐久性。

  附图说明

  图1为在实施例1-1中获得的硅氮烷化合物的1H-NMR光谱;

  图2为在实施例1-1中获得的硅氮烷化合物的IR光谱;

  图3为在实施例1-5中获得的硅氮烷化合物的1H-NMR光谱;

  图4为在实施例1-5中获得的硅氮烷化合物的IR光谱;

  图5为在实施例1-6中获得的硅氮烷化合物的1H-NMR光谱;

  图6为在实施例1-6中获得的硅氮烷化合物的IR光谱;

  图7为在实施例1-7中获得的硅氮烷化合物的1H-NMR光谱;

  图8为在实施例1-7中获得的硅氮烷化合物的IR光谱;

  图9为在实施例1-8中获得的硅氮烷化合物的1H-NMR光谱;

  图10为在实施例1-8中获得的硅氮烷化合物的IR光谱;

  图11为在实施例1-9中获得的硅氮烷化合物的1H-NMR光谱;和

  图12为在实施例1-9中获得的硅氮烷化合物的IR光谱。

  具体实施方式

  在下文具体描述本发明。

  [含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物]

  含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物具有由下述通式(1)表示的平均组成。

  

  在通式(1)中,R1各自独立地表示具有1至10个碳原子,优选1至5个碳原子的一价烃基。R1的一价烃基的具体实例包括直链烷基基团,如甲基基团、乙基基团、正丙基基团、正丁基基团、正戊基基团、正己基基团、正庚基基团、正辛基基团和正癸基基团;支链烷基基团,如异丙基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、新戊基基团、己基基团和2-乙基己基基团;环状烷基基团,如环戊基基团和环己基基团;烯基基团,如乙烯基基团、烯丙基基团、丙烯基基团、丁烯基基团和戊烯基基团;芳基基团,如苯基基团和甲苯基基团;和芳烷基基团,如苄基基团和苯乙基基团。

  在通式(1)中,R2各自独立地为任选地含有O、S或Si的杂原子的具有2至20个碳原子,优选2至10个碳原子,更优选2至5个碳原子的取代的或未取代的二价烃基。

  R2的二价烃基的具体实例包括直链亚烷基基团,如亚乙基基团、三亚甲基基团、四亚甲基基团、六亚甲基基团、八亚甲基基团和十亚甲基基团;支链亚烷基基团,如亚丙基(甲基亚乙基)基团和甲基三亚甲基基团;环状亚烷基基团,如亚环己基基团和亚甲基亚环己基亚甲基基团;亚烯基基团,如亚丙烯基基团、亚丁烯基基团、亚己烯基基团和亚辛烯基基团;亚芳基基团,如亚苯基基团;和亚芳烷基基团,如亚甲基亚苯基基团和亚甲基亚苯基亚甲基基团。

  R2的含有O、S或Si的杂原子的二价烃基的具体实例包括氧亚烷基基团、亚烷基氧亚烷基基团、硫亚烷基基团、亚烷基硫亚烷基基团、二烷基甲硅烷基亚烷基基团和亚烷基二烷基甲硅烷基亚烷基基团,和这些亚烷基基团的实例各自独立地包括与上文对于直链、支链和环状的具有1至20个碳原子的亚烷基基团所示例的基团相同的取代基。

  在R2的二价烃基中,部分或全部氢原子可以被卤素原子如氟原子取代。被氟原子取代的二价烃基的具体实例包括亚烷基氟亚烷基亚烷基基团,如亚乙基四氟亚乙基亚乙基基团、亚乙基六氟亚丙基亚乙基基团、亚乙基八氟四亚甲基亚乙基基团、亚乙基十二氟六亚甲基亚乙基基团、亚丙基八氟四亚甲基亚丙基基团、亚丙基十二氟六亚甲基亚丙基基团、六亚甲基八氟四亚甲基六亚甲基基团和六亚甲基十二氟六亚甲基六亚甲基基团。

  在通式(1)中,Y为由下式(6)或(7)表示的基团。

  -SiR3n(OR4)3-n(6)

  

  在通式(6)或(7)中,R3和R4各自独立地表示具有1至10个碳原子,优选1至5个碳原子的一价烃基。R3和R4的具体实例包括与R1中相同的那些。n为0、1或2。

  R6各自独立地表示具有1至10个碳原子,优选1至5个碳原子的取代的或未取代的一价烃基,并且其实例包括与R1、R3和R4中相同的取代基。

  在R6的一价烃基中,部分或全部氢原子可以被氟原子取代。被氟原子取代的一价烃基的具体实例包括氟烷基基团,如(3,3,3-三氟)丙基、(3,3,4,4,5,5,6,6,6)九氟丁基和(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8)-十三氟己基。

  X为氧原子或具有1至18个碳原子,优选2至12个碳原子,更优选2至8个碳原子的取代的或未取代的二价烃基。

  X的二价烃基的具体实例包括直链亚烷基基团,如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、六亚甲基、八亚甲基和亚癸基;支链亚烷基基团,如亚丙基(甲基亚乙基)和甲基三亚甲基基团;环状亚烷基基团,如亚环己基基团和亚甲基亚环己基亚甲基基团;亚烯基基团,如亚丙烯基基团、亚丁烯基基团、亚己烯基基团和亚辛烯基基团;亚芳基基团,如亚苯基基团;和亚芳烷基基团,如亚甲基亚苯基基团和亚甲基亚苯基亚甲基基团。

  如果上述X为二价烃基,则该烃基中的部分或全部氢原子可以被氟原子取代,并且其具体实例包括与R2的被氟原子取代的二价烃基的那些相同的取代基。

  在通式(7)中,p为0至9,优选1至5的整数。

  在通式(1)中,R5各自独立地表示任选地含有O或S的杂原子的具有1至50个碳原子,优选1至20个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的一价烃基。

  R5的一价烃基的具体实例包括直链烷基基团,如甲基基团、乙基基团、正丙基基团、正丁基基团、正戊基基团、正己基基团、正庚基基团、正辛基基团、正癸基基团、正十二烷基基团、正十四烷基基团、正十六烷基基团和正十八烷基基团;支链烷基基团,如异丙基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、新戊基基团、己基基团和2-乙基己基基团;环状烷基基团,如环戊基基团和环己基基团;烯基基团,如乙烯基基团、烯丙基基团、丙烯基基团、丁烯基基团和戊烯基基团;芳基基团,如苯基基团和甲苯基基团;和芳烷基基团,如苄基基团和苯乙基基团。

  R5的含有O或S的杂原子的一价烃基的具体实例包括氧烷基基团、亚烷基氧烷基基团、硫烷基基团和亚烷基硫烷基基团,并且这些烷基基团的实例各自独立地包括与上文在直链、支链和环状的具有1至50个碳原子的烷基基团中示例的基团相同的取代基。

  另外,在R5的一价烃基中,部分或全部氢原子可以被其它取代基取代。这些取代基的具体实例包括卤素原子如氟原子;具有6至9个碳原子的芳基基团如苯基基团和甲苯基基团;具有7至9个碳原子的芳烷基基团如苄基基团和苯乙基基团;和其中每个烷基基团具有1至3个碳原子的三烷基甲硅烷基基团,和由下述通式(8)表示的硅氧烷基基团。

  

  在通式(8)中,R7各自独立地表示具有1至10个碳原子,优选1至6个碳原子的取代的或未取代的一价烃基,一价烃基中的部分或全部氢原子可以被卤素原子如氟原子取代。

  R7的一价烃基的实例包括直链烷基基团,如甲基基团、乙基基团、正丙基基团、正丁基基团、正戊基基团、正己基基团、正庚基基团、正辛基基团和正癸基基团;支链烷基基团,如异丙基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、新戊基基团、己基基团和2-乙基己基基团;环状烷基基团,如环戊基基团和环己基基团;烯基基团,如乙烯基基团、烯丙基基团、丙烯基基团、丁烯基基团和戊烯基基团;芳基基团,如苯基基团和甲苯基基团;和芳烷基基团,如苄基基团和苯乙基基团。

  x为0、1或2,如果x为0或1,则-OSiR73基团可以被脱硅氧烷缩合以形成环状硅氧烷。

  y表示0至20,优选0至15,更优选0至8的整数。

  在通式(8)中,R7、x和y的组合是任意的并且不存在特别限制。

  由通式(8)表示的硅氧烷基基团的具体实例包括多烷基聚硅氧烷基基团,如1,1,1,3,3-五甲基二硅氧烷基基团、1,1,1,3,3,5,5-七甲基三硅氧烷基基团和1,1,1,3,3,5,5,7,7-九甲基四硅氧烷基基团;多烷基环聚硅氧烷基基团,如1,1,3,3,5-五甲基环三硅氧烷基基团、1,1,3,3,5,5,7-七甲基环四硅氧烷基基团和1,1,3,3,5,5,7,7,9-九甲基环五硅氧烷基基团;多苯基聚硅氧烷基基团,如3,5-二苯基-1,1,1,3,5-五甲基三硅氧烷基基团、1,1,1,3,5,7-六甲基-3,5,7-三苯基四硅氧烷基基团、1,1,1,3,5,7,9-七甲基-3,5,7,9-四苯基五硅氧烷基基团、3,3,5,5-四苯基-1,1,1-三甲基三硅氧烷基基团、3,3,5,5,7,7-六苯基-1,1,1-三甲基四硅氧烷基基团和3,3,5,5,7,7,9,9-八苯基-1,1,1-三甲基五氧杂环己基(trimethylpentacyloxanyl)基团。

  在通式(1)中,m各自独立地表示0或1,r各自独立地为0、1或2,以及a和b为满足0<a≤1、0≤b<1并且a+b=1的数。

  如果含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物为聚硅氮烷化合物,则其结构没有特别限制,并且可以为直链、支链或环状的。

  如果含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物为聚硅氮烷化合物,则通过凝胶渗透色谱法(在下文称为“GPC”)关于聚苯乙烯的数均分子量优选为300至100,000,更优选300至30,000,甚至更优选300至10,000。GPC条件描述于实施例中。

  含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物的实例包括下述化合物。在下式中,Me表示甲基基团,Et表示乙基基团和Hex表示正己基基团。

  

  在上式中,尽管a和b如上文所描述,但是它们优选为满足a/(a+b)=0.2至0.9的数。b1和b2为满足b1+b2=b的数。

  [制备方法]

  描述用于制备含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物的方法。

  例如通过在铂催化剂存在下使由下述通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物与由下述通式(3)或(4)表示的氢硅烷化合物反应获得含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物。

  

  H-SiR3n(OR4)3-n(3)

  

  在通式(2)中,R2’各自独立地为单键或任选地含有O、S或Si的杂原子的具有1至18个碳原子,优选1至8个碳原子,更优选1至5个碳原子的二价烃基。

  R2’的二价烃基的具体实例包括亚甲基基团和另外包括与R2的那些相同的取代基。R1、R3至R6、X、m、n、r、p,以及a和b具有与上文相同的含义。

  由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物的具体实例包括环状低聚硅氮烷化合物,如1,3,5-三甲基-1,3,5-三乙烯基环三硅氮烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氮烷、1,3,5,7,9-五甲基-1,3,5,7,9-五乙烯基环五硅氮烷、1,3,5,7,9,11-六甲基-1,3,5,7,9,11-六乙烯基环六硅氮烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三己烯基环三硅氮烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氮烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三辛烯基环三硅氮烷和1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四辛烯基环四硅氮烷;氯硅烷化合物与氨的缩合聚合物,如甲基乙烯基二氯硅烷与氨的缩合聚合物、甲基己烯基二氯硅烷与氨的缩合聚合物、甲基辛烯基二氯硅烷与氨的缩合聚合物、二氯甲基甲硅烷基丙基-烯丙基醚与氨的缩合聚合物、二氯甲基甲硅烷基丙基-烯丙基硫醚与氨的缩合聚合物、1-甲基二氯甲硅烷基乙基二甲基甲硅烷基-4-二甲基乙烯基甲硅烷基-苯与氨的缩合聚合物、1-甲基二氯甲硅烷基乙基-3-乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与氨的缩合聚合物;1-甲基二氯甲硅烷基乙基-9-乙烯基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷与氨的缩合聚合物、1-甲基二氯甲硅烷基乙基-9-乙烯基-1,1,3,5,7,9,9-七甲基-3,5,7-三(3,3,3-三氟丙基)-五硅氧烷与氨的缩合聚合物、1-甲基二氯甲硅烷基-3,3,4,4,5,5,6,6-八氟-7-辛烯与氨的缩合聚合物、1-甲基二氯甲硅烷基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-十二氟-9-癸烯与氨的缩合聚合物、乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物、己烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物、辛烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物、三氯甲硅烷基丙基-烯丙基醚与氨的缩合聚合物、三氯甲硅烷基丙基-烯丙基硫醚与氨的缩合聚合物、1-三氯甲硅烷基乙基二甲基甲硅烷基-4-二甲基乙烯基甲硅烷基-苯与氨的缩合聚合物、1-三氯甲硅烷基乙基-3-乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与氨的缩合聚合物、1-三氯甲硅烷基乙基-9-乙烯基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷与氨的缩合聚合物、1-三氯甲硅烷基乙基-9-乙烯基-1,1,3,5,7,9,9-七甲基-3,5,7-三(1,1,1-三氟丙基)-五硅氧烷与氨的缩合聚合物、1-三氯甲硅烷基-3,3,4,4,5,5,6,6-八氟-7-辛烯与氨的缩合聚合物、1-三氯甲硅烷基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-十二氟-9-癸烯与氨的缩合聚合物,和多氯硅烷化合物与氨的缩合聚合物,如甲基三氯硅烷、甲基乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,甲基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,丙基三氯硅烷、甲基乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,己基三氯硅烷、甲基乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,己基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,辛基三氯硅烷、甲基乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,辛基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,癸基三氯硅烷、甲基乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物,和癸基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷与氨的缩合聚合物。

  这些缩合聚合物的通过GPC关于聚苯乙烯的数均分子量优选为250至100,000,更优选250至30,000,并且还更优选250至10,000。

  由通式(3)表示的氢硅烷化合物的具体实例包括三烷氧基硅烷化合物,如三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷、三异丙氧基硅烷和三丁氧基硅烷;烷基二烷氧基硅烷化合物,如甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷和苯基二甲氧基硅烷;和二烷基烷氧基硅烷化合物,如二甲基甲氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷和二苯基乙氧基硅烷。

  如果X为氧,则由通式(4)表示的氢硅烷化合物的具体实例包括三烷氧基甲硅烷氧基硅氧烷化合物,如1,1,1-三甲氧基甲硅烷氧基-3,3,5,5,7,7,9,9-八甲基五硅氧烷、1,1,1-三甲氧基甲硅烷氧基-3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15-十四甲基八硅氧烷、1,1,1-三甲氧基甲硅烷氧基-3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15,17,17,19,19,21,21-二十甲基十一硅氧烷、1,1,1-三乙氧基甲硅烷氧基-3,3,5,5,7,7,9,9-八甲基五硅氧烷、1,1,1-三乙氧基甲硅烷氧基-3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15-十四甲基八硅氧烷和1,1,1-三乙氧基甲硅烷氧基-3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15,17,17,19,19,21,21-二十甲基十一硅氧烷;二烷氧基甲硅烷氧基硅氧烷化合物,如1,1-二甲氧基甲硅烷氧基-1,3,3,5,5,7,7,9,9-九甲基五硅氧烷、1,1-二甲氧基甲硅烷氧基-1-苯基-3,3,5,5,7,7,9,9-八甲基五硅氧烷、1,1-二甲氧基甲硅烷氧基-1-乙烯基-3,3,5,5,7,7,9,9-八甲基五硅氧烷、1,1-二乙氧基甲硅烷氧基-1,3,3,5,5,7,7,9,9-九甲基五硅氧烷、1,1-二乙氧基甲硅烷氧基-1-苯基-3,3,5,5,7,7,9,9-八甲基五硅氧烷和1,1-二乙氧基甲硅烷氧基-1-乙烯基-3,3,5,5,7,7,9,9-八甲基五硅氧烷;和单烷氧基甲硅烷氧基硅氧烷化合物,如1-甲氧基甲硅烷氧基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-甲氧基甲硅烷氧基-1-苯基-1,3,3,5,5,7,7,9,9-九甲基五硅氧烷、1-甲氧基甲硅烷氧基-1-乙烯基-1,3,3,5,5,7,7,9,9-九甲基五硅氧烷、1-乙氧基甲硅烷氧基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-乙氧基甲硅烷氧基-1-苯基-1,3,3,5,5,7,7,9,9-九甲基五硅氧烷和1-乙氧基甲硅烷氧基-1-乙烯基-1,3,3,5,5,7,7,9,9-九甲基五硅氧烷。

  如果X为二价烃基,则由通式(4)表示的氢硅烷化合物的具体实例包括三烷氧基甲硅烷基烷基-硅氧烷化合物,如1-三甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三丙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三异丙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三甲氧基甲硅烷基己基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三乙氧基甲硅烷基己基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三甲氧基甲硅烷基辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三乙氧基甲硅烷基辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-三甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-三乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-三甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15-十六甲基八硅氧烷和1-三乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11,13,13,15,15-十六甲基八硅氧烷,和烷基二烷氧基甲硅烷基烷基-硅氧烷化合物,如1-甲基二甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-甲基二乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-甲基二甲氧基甲硅烷基辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-甲基二乙氧基甲硅烷基辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-甲基二甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-甲基二乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-乙基二甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-乙基二乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-苯基二甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和1-苯基二乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷;烷基二烷氧基甲硅烷基烷基-硅氧烷化合物,如1-二甲基甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-二甲基乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-二甲基甲氧基甲硅烷基辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-二甲基乙氧基甲硅烷基辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-二甲基甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-二甲基乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基五硅氧烷、1-二乙基甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-二乙基乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-二苯基甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和1-二苯基乙氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷;和烷氧基甲硅烷基氟烷基-硅氧烷化合物,如1-(3,3,4,4,5,5,6,6-八氟-8-三甲氧基甲硅烷基)辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-(3,3,4,4,5,5,6,6-八氟-8-三乙氧基甲硅烷基)辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-十二氟-10-三甲氧基甲硅烷基)癸基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-十二氟-10-三乙氧基甲硅烷基)癸基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1-(3,3,4,4,5,5,6,6-八氟-8-甲基二甲氧基甲硅烷基)辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和1-(3,3,4,4,5,5,6,6-八氟-8-甲基二乙氧基甲硅烷基)辛基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。

  尽管由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物与由通式(3)或(4)表示的氢硅烷化合物的配混比例没有特别限制,但是出于反应物的生产率和利用的观点,按每1mol的由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物中所含有的不饱和键计,由通式(3)或(4)表示的氢硅烷化合物的量优选为0.1至1.5mol,更优选0.2至1.2mol,并且还更优选0.3至1.0mol。

  在由通式(2)表示的含不饱和键的硅氮烷化合物与由通式(3)或(4)表示的氢硅烷化合物的反应中,将铂化合物用作催化剂。铂化合物的具体实例包括氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯或二甲苯溶液、四(三苯基膦)合铂、二氯双(三苯基膦)合铂、二氯双乙腈合铂、二氯双苯甲腈合铂、二氯环辛二烯合铂和铂-活性炭。

  尽管所使用的铂化合物的量没有特别限制,但是出于生产率的观点,按每1mol的由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物中所包含的不饱和键计,该量优选为0.000001至0.2mol,更优选0.00001至0.1mol。

  尽管反应的反应温度没有特别限制,但是出于生产稳定性的观点,反应温度优选为0至200℃,更优选20至150℃。尽管反应时间没有特别限制,但是出于生产稳定性的观点,反应时间优选为1至40小时,更优选1至20小时。

  为了防止催化剂失活和具有不饱和键的硅氮烷化合物和氢硅烷化合物的水解,优选在惰性气体如氮气和氩气的气氛下进行反应。

  尽管反应在没有溶剂的情况下进行,但也可以使用溶剂。溶剂的具体实例包括具有5至20个碳原子的脂族烃的溶剂如戊烷、己烷、环己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、异辛烷和异十二烷,具有6至10个碳原子的芳族烃的溶剂,如苯、甲苯和二甲苯;醚溶剂,如乙醚、四氢呋喃、二氧六环和二丙二醇二甲醚;酯溶剂,如乙酸乙酯和乙酸丁酯;非质子极性溶剂,如乙腈、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮,有机硅溶剂,如六甲基二硅氧烷、三(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷,并且这些溶剂可以单独或以两种或更多种的组合使用。

  如果通式(1)中的R2含有硫原子,则本发明中的由通式(1)表示的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物优选通过在自由基发生剂存在下使由下述通式(2)表示的含不饱和键的硅氮烷化合物与由下述通式(5)表示的含巯基基团的硅烷化合物反应来产生。如果通式(1)中的R2含有硫原子,那么若使含不饱和键的硅烷化合物在铂催化剂存在下与氢化合物反应的话,硫原子可能充当催化剂毒物。因此,出于以更高的反应效率进行生产的观点,优选使含不饱和键的硅烷化合物在自由基发生剂存在下与含巯基的硅烷化合物反应。

  

  HS-R8-SiR3n(OR4)3-n(5)

  在式(2)中,R1、R2’、R5、m、r以及a和b具有与上文相同的含义。

  在通式(5)中,R8为具有1至18个碳原子,优选1至8个碳原子的二价烃基。

  R8的二价烃基的具体实例包括直链亚烷基基团,如亚甲基基团、亚乙基基团、三亚甲基基团、四亚甲基基团、六亚甲基基团、八亚甲基基团和十亚甲基基团;支链亚烷基基团,如亚丙基(甲基亚乙基)基团和甲基三亚甲基基团;环状亚烷基基团,如亚环己基基团和亚甲基亚环己基亚甲基基团;亚烯基基团,如亚丙烯基基团、亚丁烯基基团、亚己烯基基团和亚辛烯基基团;亚芳基基团,如亚苯基基团;和亚芳烷基基团,如亚甲基亚苯基基团和亚甲基亚苯基亚甲基基团。

  通式(5)中的R3、R4和n具有与上文相同的含义.

  由通式(5)表示的含巯基基团的硅烷化合物的具体实例包括巯基烷基三烷氧基硅烷化合物,如巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙基三丙氧基硅烷、巯基丙基三异丙氧基硅烷、巯基甲基三甲氧基硅烷、巯基乙基三乙氧基硅烷、巯基己基三甲氧基硅烷、巯基己基三乙氧基硅烷、巯基辛基三甲氧基硅烷和巯基辛基三乙氧基硅烷;巯基烷基烷基二烷氧基硅烷,如巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、巯基甲基甲基二甲氧基硅烷、巯基己基甲基二甲氧基硅烷、巯基辛基甲基二甲氧基硅烷、巯基丙基苯基二甲氧基硅烷、巯基甲基苯基二甲氧基硅烷、巯基己基苯基二甲氧基硅烷和巯基辛基苯基二甲氧基硅烷;巯基烷基二烷基烷氧基硅烷,如巯基丙基二甲基甲氧基硅烷、巯基甲基二甲基甲氧基硅烷、巯基丙基二苯基甲氧基硅烷和巯基甲基二苯基甲氧基硅烷;巯基芳基烷氧基硅烷,如1-巯基-4-三甲氧基甲硅烷基苯、1-巯基-4-甲基二甲氧基甲硅烷基苯、1-巯基-4-二甲基甲氧基甲硅烷基苯、1-巯基-4-三乙氧基甲硅烷基苯、1-巯基-4-甲基二乙氧基甲硅烷基苯和1-巯基-4-二甲基乙氧基甲硅烷基苯;和巯基亚芳基烷氧基硅烷,如1-巯基乙基-4-三甲氧基甲硅烷基苯、1-巯基-4-三甲氧基甲硅烷基乙基苯和1-巯基乙基-4-三甲氧基甲硅烷基乙基苯。

  尽管由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物与由通式(5)表示的含巯基基团的硅烷化合物地配混比例没有特别限制,但是出于产物的反应性和应用的观点,按每1mol的由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物中所包含的不饱和键计,由通式(5)表示的含巯基基团的硅烷化合物的量优选为0.1至1.5mol,更优选0.2至1.2mol,并且还更优选0.3至1.0mol。

  在由通式(2)表示的含不饱和键的硅烷化合物与由通式(5)表示的含巯基基团的硅烷化合物的反应中,将自由基发生剂用作催化剂。自由基发生剂的具体实例包括有机过氧化物,如叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物和过氧化苯甲酰,以及偶氮化合物,如偶氮二异丁腈和偶氮双-2-甲基丁腈,并且偶氮化合物是特别优选的。

  尽管所使用的自由基发生剂的量没有特别限制,但是出于生产率的观点,按每1mol的由通式(2)表示的含不饱和键的有机硅氮烷化合物中所包含的不饱和键计,该量优选为0.0001至0.2mol,更优选0.001至0.1mol。

  尽管反应的反应温度没有特别限制,但是出于避免不期望的副反应的观点,反应温度优选为0至200℃,更优选20至150℃。

  尽管反应时间也没有特别限制,但是出于避免不期望的副反应的观点,反应时间优选为1至40小时,更优选1至20小时。

  为了防止含巯基基团的硅烷化合物的水解,优选在非活性气体如氮气和氩气的气氛下进行反应。

  尽管反应在没有溶剂的情况下进行,但也可以使用溶剂。

  溶剂的具体实例包括与用于与氢硅烷化合物的反应的那些相同的溶剂,并且出于催化剂的溶解性的观点优选的是甲苯和二甲苯,尤其是如果将偶氮化合物用作催化剂的话。

  [组合物和固化的产物]

  在下文描述组合物,其包括含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物和选自钛化合物、铝化合物、锌化合物和锡化合物的可以用作固化催化剂的至少一种金属化合物。

  金属化合物的实例包括原钛酸四烷酯,如原钛酸四丁酯、原钛酸四甲酯、原钛酸四乙酯、原钛酸四丙酯和原钛酸四异丙酯,部分水解的缩合物,和钛化合物,如丙烯酸钛;铝化合物,如氢氧化铝、铝醇盐、丙烯酸铝、铝丙烯酸盐,铝基氧基化合物,和铝金属螯合化合物;锡化合物,如二辛酸二辛基锡和二月桂酸二辛基锡;和锌化合物,如辛酸锌和2-乙基己酸锌。

  尽管金属化合物的配混量没有特别限制,但是出于充分获得催化剂效果的观点,按含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物计,该量优选为0.01至10重量%,更优选0.1至5重量%。

  组合物可以含有溶剂。溶剂的实例包括与用于制备含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物的方法中使用的那些相同的溶剂,并且出于可加工性和安全性的观点,优选的是具有8至14个碳原子的脂族烃化合物,具有2至5个硅原子的有机硅化合物,二乙二醇二烷基醚,三乙二醇二烷基醚,二丙二醇二烷基醚等,并且在其中更优选的是具有100至220℃的沸点的异构烷烃的混合物,六甲基二硅氧烷,八甲基三硅氧烷,十甲基四硅氧烷,三(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷,二丙二醇二甲醚等。

  添加的溶剂的量优选为50至1,000重量份,并且更优选100至500重量份,按每100重量份的含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物计。

  组合物可以含有一种或更多种其它添加剂,其选自颜料、消泡剂、润滑剂、防腐剂、pH调节剂、成膜剂、抗静电剂、抗菌剂、染料等,只要本发明的效果不受损害。

  如果使组合物固化以获得固化的产物,则可以使溶剂预先挥发或不需要使其挥发,或者可以在使溶剂挥发时使组合物固化。

  通常可以通过与空气中的水分反应而使组合物固化,并且固化温度可以为室温至加热温度。固化温度没有特别限制,只要其不负面地影响基材,并且其通常为0至200℃,优选0至100℃,更优选25至50℃,以保持反应性。

  在下文描述采用固化的产物形成涂层的方法。采用组合物形成涂层的方法的实例包括这样的方法,其中将在其上形成涂层的物体的表面用组合物覆盖,然后通过使组合物与空气中的水分反应而使组合物固化。

  在其上形成涂层的物体可以为无机材料或有机材料。无机材料的实例包括金属、玻璃、二氧化硅、氧化铝、滑石、碳酸钙和碳。其形状没有特别限制,并且可以为板材形状、片材形状、纤维形状或粉末形状。作为玻璃,可以使用玻璃的通常使用的类型,如E玻璃、C玻璃和石英玻璃。玻璃纤维可以为其聚集体,并且可以为例如具有3至30μm的纤维直径的玻璃(长丝)纤维的束,缠绕线(twine),织物等。有机材料的实例包括树脂材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸类、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚氨酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、ABS(丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的聚合物)、三聚氰胺、苯酚、环氧树脂和聚酰亚胺,以及弹性体和橡胶材料,如聚丁二烯橡胶、聚异丙烯橡胶、腈橡胶、氯丁橡胶、多硫化物和聚氨酯橡胶,并且其形状没有特别限制,并且可以为板材形状、片材形状、纤维形状或粉末形状。

  作为用于覆盖在其上形成涂层的物体的方法,可以使用已知的涂布方法,如刷涂法、海绵施加法、布施加法、喷涂法、线棒法、刮涂法、辊涂法、浸涂法和旋涂法。

  对于粉末材料如二氧化硅、氧化铝、滑石和碳酸钙,可以使用混合方法,在所述方法中使用混合机或磨机将组合物连同在其上形成涂层的物体直接混合。

  组合物中的涂料与空气中的水分反应以快速形成固化的涂层。另外,其显示出优异的耐醇性。组合物可用作用于户外涂装的涂层剂,因为例如即使将乙醇或异丙醇滴到涂层的表面上,将表面用被乙醇或异丙醇浸湿的布擦拭,或将表面用含有乙醇或异丙醇的去污剂擦拭,涂层的表面也不具有明显的劣化。

  实施例

  在下文尽管借助实施例和比较例具体描述了本发明,但是本发明不限于下述实施例。在下述实施例中,Me表示甲基基团,Et表示乙基基团,和Hex表示正己基(C6H13)基团。

  实施例1-1

  通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷与三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物1

  

  向配备有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和温度计的烧瓶添加2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷306.6g(1.200mol)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液0.49g(0.00075mol,按铂换算)并且加热至60℃。在将温度保持在70℃以下时,经9小时从滴液漏斗添加220.0g(1.800mol)的三甲氧基硅烷,并且在相同温度另外搅拌2小时。将获得的反应液体在140℃/0.4kPa加热2小时以去除低沸点组分,然后过滤以获得503.2g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物1。1H-NMR光谱示于图1中以及IR示于图2中。

  实施例1-2

  通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷与三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物2

  

  进行与实施例1-1中相同的工序,不同之处在于添加至烧瓶的原料改变成2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷12.7g(0.0498mol)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液0.0211g(0.00000325mol,按铂换算),并且将从滴液漏斗添加的原料改变成12.8g(0.105mol)的三甲氧基硅烷。在过滤之后,获得25.0g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物2。

  实施例1-3

  通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷与三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物3

  

  进行与实施例1-1中相同的工序,不同之处在于添加至烧瓶的原料改变成2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷12.8g(0.0501mol)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液0.025g(0.0000038mol,按铂换算),并且将从滴液漏斗添加的原料改变成16.5g(0.135mol)的三甲氧基硅烷。在过滤之后,获得25.1g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物3。

  实施例1-4

  通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷与三乙氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物4

  

  进行与实施例1-1中相同的工序,不同之处在于添加至烧瓶的原料改变成2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷12.7g(0.0497mol)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液20.3mg(0.0000800mol,按铂换算),并且将从滴液漏斗添加的原料改变成12.3g(0.0749mol)的三乙氧基硅烷。在过滤之后,获得24.5g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物4。

  实施例1-5

  通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷与1-三甲氧基甲硅烷基乙基-四甲基二硅氧烷反应合成硅氮烷化合物5

  

  进行与实施例1-1中相同的工序,不同之处在于添加至烧瓶的原料改变成2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷12.8g(0.0504mol)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液0.0975g(0.000015mol,按铂换算),并且将从滴液漏斗添加的原料改变成29.8g(0.105mol)的1-三甲氧基甲硅烷基乙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。在过滤之后,获得41.0g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物5。1H-NMR光谱示于图3中以及IR光谱示于图4中。

  实施例1-6

  通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷与3-巯基丙基三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物6

  

  向配备有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和温度计的烧瓶添加20.5g(0.104mol)的3-巯基丙基三甲氧基硅烷并且加热至90℃。然后经1小时从滴液漏斗添加12.7g(0.0497mol)的2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷和0.101g(0.00525mol)的2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)的液体混合物,并且在相同温度搅拌2小时。将获得的反应液体在100℃/0.4kPa加热以去除低沸点组分,由此获得31.0g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物6。1H-NMR光谱示于图5中以及IR光谱示于图6中。

  实施例1-7

  通过聚硅氮烷化合物与三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物7

  

  进行与实施例1-1中相同的工序,不同之处在于添加至烧瓶的原料改变成上图中所示的聚硅氮烷化合物10.2g(数均分子量:629)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液47.7mg(0.00000733mol,按铂换算),并且将从滴液漏斗添加的原料改变成6.2g(0.051mol)的三甲氧基硅烷。在过滤之后,获得15.2g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物7。1H-NMR光谱示于图7中以及IR光谱示于图8中。

  在以下条件下进行GPC分析并且数均分子量实测值为992。

  [GPC条件]

  仪器:HLC-8420GPC EcoSEC Elite-WS(由Tosoh Corporation制造)

  柱:GPC KF-G 4A(由Shodex制造)

  GPC KF-404HQ(由Shodex制造)

  GPC KF-402.5HQ(由Shodex制造)

  洗脱剂:四氢呋喃(THF)(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制造)

  流速:0.35mL/min

  检测器:RI

  柱恒温器温度:40℃

  参比物质:聚苯乙烯

  实施例1-8

  通过聚硅氮烷化合物与三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物8

  

  进行与实施例1-1中相同的工序,不同之处在于添加至烧瓶的原料改变成上图中所示的聚硅氮烷化合物12.2g(数均分子量:1,050)和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液32.3mg(0.00000497mol,按铂换算),并且将从滴液漏斗添加的原料改变成4.2g(0.034mol)的三甲氧基硅烷。在过滤之后,获得14.3g的反应液体。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物8。1H-NMR光谱示于图9中以及IR光谱示于图10中。进行GPC分析并且数均分子量实测值为1,355。

  实施例1-9

  通过聚硅氮烷化合物与三甲氧基硅烷反应合成硅氮烷化合物9

  

  向配备有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和温度计的烧瓶添加含有上图中所示的有机聚硅氮烷化合物(数均分子量:2,035)的50%IP溶剂1620(由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造)的溶液20g和铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的甲苯溶液0.0134g(0.00000206mol,按铂换算)并且加热至80℃。在将温度保持在85℃以下时,经30分钟从滴液漏斗添加1.7g(0.014mol)的三甲氧基硅烷,并且在相同温度另外搅拌2小时。将获得的反应液体在120℃/4kPa加热2小时以去除低沸点组分。采用红外水分计(FD-720,由Kett Electric Laboratory制造)在105℃/3小时条件下测量该溶液的非挥发性物质的含量,实测值为68.2%。向该溶液添加4.7g的IP溶剂1620,以将非挥发性物质的含量调节至50%。

  由反应液体的1H-NMR(氘代氯仿溶剂)和IR分析的结果确认产生硅氮烷化合物9。1H-NMR光谱示于图11中以及IR光谱示于图12中。在与实施例1-7相同条件下进行GPC分析,并且数均分子量的实测值为2,635。

  实施例2-1至2-10以及比较例2-1和2-2

  以下表1中所示的比例小心地混合获得的硅氮烷化合物1和5至9以及比较例中的化合物,以防止水分进入而制备组合物。

  将制备的组合物用棒涂机施加在钠玻璃(15×15cm)上至30μm的湿厚度,然后在25℃和50%相对湿度固化。测量那时的粘性干燥时间(表干时间)并且如下进行评价。结果示于表1中。

  [评价标准]

  A:组合物在小于30分钟内达到表干

  B:组合物在30至60分钟内达到表干

  C:组合物在大于60分钟达到表干

  将达到表干的钠玻璃另外在室温停留1周。将获得的样本的涂层采用被乙醇浸湿棉布(棉研磨皮,由Chiyoda kagaku Co.,Ltd.制造)摩擦,目视检查外观方面的改变并且如下评判。结果示于表1中。

  [评价标准]

  A:经擦拭的部分没有改变

  B:经擦拭的部分具有痕迹

  C:经擦拭的部分被剥离

  表1

  

  在下文示出表中描述的组分。

  KR-500:不含硅氧烷结构的烷氧基有机硅低聚物(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)

  KR-311:不含硅氧烷结构的有机硅树脂(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)

  IP溶剂1620:异构烷烃溶剂(由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造)

  TTIP:原钛酸四异丙酯(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制造)

  DX-9740:铝固化催化剂(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)

  实施例中的具有含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物作为主要组分的组合物在室温在60分钟内达到表干,并且因此因为所述组合物而具有优异的固化性质。即使将涂层用被醇浸湿的棉研磨皮擦拭,涂层也不具有外观方面的明显劣化,并且因此证明该组合物是耐醇性的。

  同时,尽管比较例中的不含硅氧烷结构的有机硅树脂和有机硅低聚物在室温在催化剂存在下快速形成固化的涂层,但是如果将涂层用被醇浸湿的棉研磨皮擦拭,则涂层被剥离。因此证明了该组合物不是耐醇性的。

  通过引用将日本专利申请第2019-078682号并入本文中。

  尽管已对一些优选的实施方案进行了描述,但根据上述教导可对其进行许多变形和改变。因此可理解,在不脱离所附权利要求的范围的情况下可在具体描述以外实施本发明。

《含烷氧基甲硅烷基基团的有机硅氮烷化合物、其制备方法、含有其的组合物和固化的产物.doc》
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