專利名稱：用于異氰酸酯和硅烷官能化粘合劑的水基底漆組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作增粘劑的組合物，其用于將包含具有異氰酸酯、硅烷或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑粘合到基材上。本發(fā)明涉及將本發(fā)明的組合物施用到基材上的方法，包括其中本發(fā)明的組合物用于改善包含具有異氰酸酯、硅烷或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑與基材的粘合性的方法。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)粘合劑粘合操作中，將增粘劑施用到表面上以改善粘合劑與基材表面的粘合。典型的增粘劑溶解或分散在有機溶劑中來提供。使用有機溶劑是因為許多有機溶劑具有低蒸汽壓且施用到基材后可以快速揮發(fā)。需要在施用粘合劑之前除去溶劑以促進粘合劑與基材的粘合。選擇有機溶劑也是因為增粘組分通?？梢匀芙饣蚍稚⒃谟袡C溶劑中。 使用有機溶劑會導(dǎo)致它們釋放到環(huán)境中?；蛘撸褂糜袡C溶劑可能需要昂貴的通風(fēng)和捕集裝置以降低不可接受的人體暴露或環(huán)境污染的風(fēng)險。
由于上面提到的原因，在增粘體系中用水代替有機溶劑是相當(dāng)?shù)木o迫。溶解或分散在水中的增粘劑是已知的，參見Gimvang美國專利公開2009/0108231和Braun等美國專利公開2007/0187028。使用水存在自身的一些問題，包括增粘劑成分在水中的溶解性以及水具有相對高的蒸汽壓，這導(dǎo)致水從基材表面蒸發(fā)慢。這種緩慢的蒸發(fā)會減慢工業(yè)進程。在許多工藝中，期望盡可能快的運行進程。一些使用水基增粘劑 的已知工藝要求特殊的分配裝置，復(fù)雜的制劑或工藝條件。水基增粘劑會在某些表面上顯示出差的潤濕性。
所需要的組合物是不復(fù)雜的，避免使用有機溶劑，能夠利用標(biāo)準(zhǔn)施用工藝和設(shè)備來施用，符合標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)進程速度，較好地潤濕表面并且是環(huán)境友好的。還需要使用這樣的組合物來提高粘合劑與表面的粘合性的方法。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及一種組合物，其包含a)約O. 05到約10. O重量份的一種或多種烷氧基甲硅烷基胺的水解物山)約O. 05到約I. O重量份的一種或多種烷氧基化醇、烷氧基甲硅烷基封端的烷氧基化醇、脂肪酸或脂肪酸酯或其混合物；和，c)約80. O到約99. 9重量份的水；其中所述組合物為100重量份且所述組合物的pH值為約9到約12。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述組合物包含衍生自種子油的烷氧基化醇的混合物。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述組合物中基本上不含有機基溶劑。
在另一個實施方式中，本發(fā)明涉及一種試劑盒(kit)，其包含前面段落中描述的組合物和包含含有異氰酸酯官能團、硅烷基團或其混合物的預(yù)聚物的粘合劑。
在另一個實施方式中，本發(fā)明涉及一種方法，其包括a)施用在上文中描述的組合物，和b)將所述施用的組合物從基材的表面擦掉，或?qū)⑺鼋M合物中的大部分水從基材的表面蒸發(fā)掉。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括使基材，第一基材與包含具有異氰酸酯、硅烷或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑以及第二基材接觸，其中所述粘合劑施用到施用有所述組合物的第一基材的表面的部分，所述粘合劑分布在第一和第二基材之間。 優(yōu)選地，所述方法還包括將所述粘合劑固化。
應(yīng)該認(rèn)識到上述提及的方面和例子是非限制性的，其它的也存在于本發(fā)明的范圍內(nèi)，如本文中所顯示和描述的那樣。本發(fā)明的組合物提高了基材表面與包含具有異氰酸酯、 烷氧基甲硅烷基或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑的粘合性。使用本發(fā)明的組合物形成的粘合可與使用溶解在有機溶劑中的市售增粘劑形成的粘合相比。本發(fā)明的組合物顯示出在基材上的優(yōu)異的潤濕性和良好的水蒸發(fā)速率。本發(fā)明的組合物提供了可與使用有機溶劑的那些相比的蒸發(fā)速率和處理速率。本發(fā)明的組合物使得可在基本上不含有機溶劑的情況下以有效的方式涂底漆和處理基材。
優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述
這里提供的解釋和說明旨在使本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉本發(fā)明、其原理和實際應(yīng)用。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以本發(fā)明的許多形式來適用和應(yīng)用本發(fā)明，以最適合特定使用的需求。相應(yīng)地，本發(fā)明前面所述的特定的實施方式不是旨在窮盡或限制本發(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)該根據(jù)上面描述來確定，而是根據(jù)附加的權(quán)利要求，以及與這些權(quán)利要求被賦予的等同的全部范圍來確定。從下面的權(quán)利要求得到的其它的組合也是可能的，其也通過引用的方法結(jié)合到此書面描述中。
本發(fā)明涉及用于提高基材與包含具有異氰酸酯、硅烷或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑的粘合性的獨特的溶液。所述溶液包含一種組合物，所述組合物包含a)約O. 05到約10. O重量份的一種或多種烷氧基甲硅烷基胺的水解物；b)約O. 05到約I. O重量份的一種或多種燒氧基化醇、燒氧基甲娃燒基封端的燒氧基化醇、脂肪酸或脂肪酸酷；和，c)約80 到約98. 85重量份的水其中所述組合物為100重量 份以且所述組合物的pH值為約9到約12。上面介紹的每個組分將在下面的段落和示例性的實施例/實施方式的描述中進行進一步的詳述。
本發(fā)明組合物使用的溶劑或分散劑是水。優(yōu)選使用的水是軟化的和去離子的。使用足夠量的水以形成其它組分的穩(wěn)定的溶液或分散體。這里使用的穩(wěn)定指的是所述組合物的其它組分不從溶液中沉淀出或形成與水分離的相。優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物在約3個月或更久以及更優(yōu)選12個月或更久是穩(wěn)定的。用作增粘劑時，水以便于促進所述組合物作為增粘劑應(yīng)用和使用的量存在。優(yōu)選地，水存在于準(zhǔn)備使用的組合物中，且使用量基于100 份所述組合物為約80. O重量份或更多，更優(yōu)選約90. O重量份或更多，和最優(yōu)選約95. O重量份或更多。優(yōu)選地，水存在于準(zhǔn)備使用的組合物中且使用量基于100份所述組合物為約 99. 9重量份或更少，更優(yōu)選約99. O重量份或更少，和最優(yōu)選約98. 85重量份或更少。為了降低運輸成本，本發(fā)明的組合物可以制備成濃縮物的形式，其可以稀釋到上面描述的濃度來使用。這里使用的基本上不含有機溶劑指的是提及的所述組合物含有小于約I重量百分比的有機溶劑，和更優(yōu)選小于約O. I重量百分比的有機溶劑。
本發(fā)明的組合物包含一種或多種烷氧基甲硅烷基胺的水解物。烷氧基甲硅烷基胺是具有一個或多個烷氧基甲硅烷基基團和一個或多個胺基團的化合物，其具有至少一個分布在所述烷氧基甲硅烷基基團和胺基團之間的亞烴基部分。所述亞烴基優(yōu)選是亞烷基或環(huán)亞烷基，最優(yōu)選是亞烷基。所述亞烷基基團優(yōu)選是Cu亞烷基基團，甚至更優(yōu)選是亞乙基和亞丙基，最優(yōu)選是亞丙基。所述胺可以是伯胺或仲胺，可含有連接到胺氮原子上的烴基基團。優(yōu)選地在胺氮原子上的烴基基團是C1J烴基基團，更優(yōu)選是C1J烷基基團，環(huán)己基和苯基；更優(yōu)選是Cy烷基基團和最優(yōu)選是甲基或乙基基團。烷氧基甲硅烷基是具有連接到 I到3個烷氧基基團上，優(yōu)選2或3個烷氧基基團和更優(yōu)選3個烷氧基基團上的硅原子的基團。所述燒氧基部分上燒基基團優(yōu)選是Cu燒基,更優(yōu)選乙基或甲基,最優(yōu)選甲基。所述烷氧基甲硅烷基可具有連接到硅原子的I或2個烷基基團。連接到硅原子的烷基基團優(yōu)選是Cy烷基，更優(yōu)選乙基或甲基，最優(yōu)選甲基。這里使用的水解物指的是烷氧基基團的顯著部分被水解，并從列舉的胺中除去。不受該理論的約束，認(rèn)為水解的烷氧基甲硅烷基胺優(yōu)選大部分的烷氧基基團被除去，最優(yōu)選基本上所有的烷氧基基團都被除去。在本文中“大部分”意思是基于加入到水解混合物中的總的烷氧基甲硅烷基胺，大于50摩爾百分比的烷氧基被水解掉，更優(yōu)選大于75摩爾百分比和最優(yōu)選大于90摩爾百分比。在本文中“基本上所有”意思是基于加入到水解混合物中的總的烷氧基甲硅烷基胺，大于95摩爾百分比的烷氧基基團被水解掉，最優(yōu)選大于99摩爾百分比。在水解過程中，可能形成殘留的甲硅烷基胺的低聚物。在制備水解的烷氧基甲硅烷基胺的過程中，從反應(yīng)混合物中移除作為烷氧基基團水解結(jié)果形成的醇。優(yōu)選的烷氧基甲硅烷基胺包括烷氧基甲硅烷基烴基胺、烷氧基甲硅烷基多烴基胺和雙(烷氧基甲硅烷基)烴基胺。烷氧基甲硅烷基胺包含連接到亞烴基基團上的硅氧烷烷基基團，該亞烴基基團進一步連接到胺上，該胺任選具有連接在其上的烴基基團。優(yōu)選的烷氧基甲硅烷基烴基胺是烷氧基甲硅烷基烷基胺，其符合下式
權(quán)利要求
1.一種組合物，其包含a)約O.05到約10. O重量份的一種或多種烷氧基甲硅烷基胺的水解物；b)約O.05到約I. O重量份的一種或多種燒氧基化醇、燒氧基甲娃燒基封端的燒氧基化醇、脂肪酸或脂肪酸酯；以及，c)約80到約99.9重量份的水；其中所述組合物為100重量份并且所述組合物的pH為約9到約12。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的組合物，其中所述一種或多種烷氧基甲硅烷基胺包含一種或多種燒氧基甲娃燒基燒基胺、燒氧基甲娃燒基多燒基胺或雙(燒氧基甲娃燒基)胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的組合物，其中組分b)包含一種或多種烷氧基化醇或烷氧基甲硅烷基封端的烷氧基化醇。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物，其中組分b)包含兩種或更多種烷氧基化醇的混合物。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物，其中所述一種或多種烷氧基化醇符合下式； 其中R7-((MCH2)3O)a((CH2)2OVH)c和所述一種或多種烷氧基甲硅烷基封端的烷氧基化醇符合下式或者
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物，其中所述烷氧基化醇衍生自種子油。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物，其中所述烷氧基甲硅烷基胺符合下式
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物，其中所述一種或多種烷氧基甲硅烷基胺的水解物以約O. 5到約5. O重量份的量存在。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物，其中所述一種或多種烷氧基化醇、烷氧基甲硅烷基封端的烷氧基化醇、脂肪酸或脂肪酸酯以約O. 08到約O. 12重量份的量存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的組合物，其中所述組合物中基本上不含有機基溶劑。
11.一種試劑盒，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的組合物和粘合劑，所述粘合劑包含含有異氰酸酯官能團、硅烷基團或其混合物的預(yù)聚物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的試劑盒，其中所述粘合劑包含含有異氰酸酯官能團的預(yù)聚物， 并且所述預(yù)聚物還含有硅烷官能團或所述粘合劑還包含含有硅烷官能團的化合物。
13.—種方法,其包括a)將根據(jù)權(quán)利要求I到10任一項的組合物施用到第一基材的表面；以及b)將施用的組合物從第一基材的表面擦掉，或者將所述組合物中大部分的水從第一基材的表面蒸發(fā)掉。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中將所述施用的組合物從第一基材的表面擦掉。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中將所述施用的組合物中的水從基材的表面蒸發(fā)掉。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中使水蒸發(fā)至少約10秒。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中使水蒸發(fā)至少約20秒。
18.根據(jù)權(quán)利要求13到17任一項的方法，其中還包括使第一基材與包含具有異氰酸酯、硅烷或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑以及第二基材接觸，其中所述粘合劑施用到施用有所述組合物的第一基材的表面的部分上，并且所述粘合劑分布在第一和第二基材之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求13到18任一項的方法，其中所述組合物通過將其噴涂到第一表面上，通過將其涂刷到第一表面上，或通過使用吸收性結(jié)構(gòu)將其擦拭到第一表面上進行施用。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中將所述組合物施用到第一表面和使第一表面與所述粘合劑接觸之間的時間段為約20秒到8天。
21.根據(jù)權(quán)利要求13到20任一項的方法，其中所述第一基材是玻璃或在與第二基材粘合的表面的部分上具有陶瓷或有機玻璃料的玻璃。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述玻璃基材是窗戶，且所述第二基材是車輛上適合將所述窗戶固定在車輛上適當(dāng)位置的法蘭，或者所述基材是建筑物中的窗戶框架。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述組合物中基本上不含有機基溶劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獨特的溶液，其用于增加基材與包含具有異氰酸酯、硅烷或這兩種官能團的預(yù)聚物的粘合劑的粘合性。所述溶液包含一種組合物，所述組合物包含a)約0.05到約10.0重量份的一種或多種烷氧基甲硅烷基胺的水解物；b)約0.05到約1.0重量份的一種或多種烷氧基化醇、烷氧基甲硅烷基封端的烷氧基化醇、脂肪酸或脂肪酸酯；和，c)約80到約99.9重量份水其中所述組合物為100重量份且所述組合物的pH為約9到約12。
文檔編號C03C17/32GK102985385SQ201180023238
公開日2013年3月20日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者S·施馬特洛赫 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司