Сшиваемый полимер с концевыми силановыми группами и композиция герметика, изготовленная с его использованием

Сшиваемый полимер с концевыми силановыми группами и композиция герметика, изготовленная с его использованием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

В настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США с серийным номером 60/655976, поданной 15 февраля 2005, содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.

Уровень техники

Уретановые форполимеры в прошлом модифицировали с целью улучшить или дополнить их основные свойства путем блокирования некоторых или всех изоцианатных групп с помощью различных силанов, содержащих функциональные органические заместители. Среди указанных способов в патенте США № 3632557 описывается полное блокирование концевых групп обычных полиуретановых форполимеров различными первичными и вторичными алифатическими аминосиланами. В патенте США № 3979344 подробно описывается композиция отверждаемого при комнатной температуре органического герметика с кремнийорганическими концевыми группами, которая включает небольшое количество 3-(N-2-аминоэтил)аминопропилтриметоксисилана в качестве вещества, блокирующего концевые группы, с целью улучшения скорости отверждения герметика. В патенте США № 4222925 подробно описывается та же самая композиция, приведенная в патенте США № 3979344, которая включает также сажу в качестве упрочняющего наполнителя. Герметики, имеющие лучшие значения для величины относительного удлинения при разрыве и обладающие улучшенной эластичностью, были получены в патенте США № 4645816 при использовании полиуретановых форполимеров с силановыми блокирующими концевыми группами, которые готовят из силановых мономеров, имеющих, по крайней мере, одну диалкоксигруппу и функциональную органическую группу, которая содержит, по меньшей мере, один активный атом водорода.

Однако полиуретановые форполимеры, у которых концевые группы блокированы аминозамещенными силанами, содержат активный атом водорода, способный вступать в дальнейшие реакции с изоцианатными концевыми группами. Указанная реакционная способность может привести к нежелательной стабильности как полимера, так и композиций герметика. В нескольких способах описывается использование аминозамещенных силанов в качестве веществ, блокирующих концевые группы. Например, в патенте США № 4374237 описывается отверждение полиуретановых форполимеров, содержащих концевые изоцианатные группы, у которых, по крайней мере, часть концевых изоцианатных групп вступила во взаимодействие с содержащим вторичный амин силановым мономером, который имеет две триалкоксисилановые группы. В патенте США № 4474933 описываются сшиваемые смеси полиуретановых смол, концевые группы которых блокированы различными первичными и вторичными дизамещенными аминосиланами. В недавнем патенте США № 5364955 описывается применение полиуретановых форполимеров, концевые группы которых блокированы сложным N-алкоксисилилалкиловым эфиром аспарагиновой кислоты, и изготовленная с их использованием композиция герметика.

Таким образом, существует потребность в веществе на основе силана, которое можно использовать для блокирования концевых групп, с целью получения кремнийсодержащих полиуретановых смол с низким уровнем летучих органических соединений (VOC). Существует также потребность в промоторах адгезии на основе силанов с целью получения герметиков, адгезивов и покрытий с низким содержанием VOC.

Краткое описание изобретения

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается сшиваемый полимер с концевыми силановыми группами, который представляет собой продукт взаимодействия форполимера, имеющего концевые изоцианатные группы, и силана, содержащего множество гидролизуемых участков и, по меньшей мере, одну группу, имеющую активный водород, которая способна реагировать с изоцианатом, при этом силан после гидролиза образует пониженное количество летучего органического соединения по сравнению с количеством летучего органического соединения, которое образуется при гидролизе силана, имеющего эквивалентное количество (на моль) гидролизуемых участков, которые все представляют собой гидролизуемые алкоксигруппы с образованием, таким образом, полимера с концевыми силановыми группами.

Объект изобретения включает также композиции, в частности герметики, покрытия и адгезивы, приготовленные с использованием указанного ранее сшиваемого полимера, имеющего силановые концевые группы.

Следует понимать, что выражение “летучее органическое соединение” (VOC) в контексте настоящего описания относится к и означает практически чистые органические соединения, которые считаются летучими в Соединенных Штатах в соответствии с методом 24 ЕРА (Агентство по защите окружающей среды) или не отвечают требованиям конкретных критериев, установленных в странах Европы для давления паров или температуры кипения, или же вещества, поименованные как летучие органические соединения (VOCs) в директиве 2004/42/ЕС Евросоюза. Конкретные примеры подобных VOCs включают метанол, этанол, пропанол, бутанол, изопропанол, ацетоксисиланы, 2-метоксиэтанол и т.п.

Различные другие особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятны после ознакомления с настоящим описанием и прилагаемой формулой изобретения.

Подробное описание изобретения

Предлагается сшиваемый полимер, имеющий концевые силановые группы, который представляет собой продукт взаимодействия форполимера, имеющего концевые изоцианатные группы, и силана, содержащего множество гидролизуемых участков и, по меньшей мере, одну группу, имеющую активный водород, которая способна реагировать с изоцианатом, при этом силан после гидролиза образует пониженное количество летучего органического соединения по сравнению с количеством летучего органического соединения, которое образуется при гидролизе силана, имеющего эквивалентное количество гидролизуемых участков, которые все представляют собой гидролизуемые алкоксигруппы.

Полимер с концевыми силановыми группами по настоящему изобретению может быть получен взаимодействием приблизительно стехиометрического количества полиуретанового форполимера, имеющего концевые изоцианатные группы, и приблизительно стехиометрического количества производного соединения силана, как описано ниже. Как правило, применяют небольшой мольный избыток производного соединения силана с целью обеспечения полноты протекания реакции всех концевых изоцианатных групп, имеющихся в форполимере. Реакцию обычно проводят в отсутствие влаги и при температуре, которая в первом варианте осуществления настоящего изобретения составляет в диапазоне от 0°С до 150°С или, если требуется, выше, а во втором варианте осуществления настоящего изобретения составляет в диапазоне от приблизительно 20°С до 100°С, и при перемешивании с целью обеспечения хорошего контакта между реагентами. Более того, для облегчения протекания реакции, если необходимо, может применяться инертный разбавитель. Хотя реакцию обычно проводят при атмосферном давлении, если необходимо, может использоваться давление, большее или меньшее атмосферного. Реакцию между изоцианатным форполимером и силаном необязательно можно проводить в безводных условиях и в инертной атмосфере, такой как атмосфера азота.

Полиуретановые форполимеры с концевыми изоцианатными группами, пригодные для использования по настоящему изобретению, получают по реакции избытка органического ди- или полиизоцианата с полиолом или комбинацией полиолов, как правило, в присутствии катализатора. Молярное отношение NCO к ОН, как правило, составляет в диапазоне от приблизительно 1,2 до 4,0 в зависимости от выбранных полиолов. Обзор по химии полиуретановых полимеров и технологии получения соответствующих полимеров можно найти в монографии Polyurethanes: Chemistry and Technology, Saunders and Frisch, Interscience Publishers (New York, 1963 (Part I) and 1964 (Part II)).

Могут применяться любые подходящие органические диизоцианаты, либо алифатические, либо циклоалифатические, либо аралифатические, либо ароматические. Подходящие органические диизоцианаты включают мета-фенилендиизоцианат, пара-фенилендиизоцианат, дифенилметандиизоцианат, бензидиндиизоцианат, нафталин-1,5-диизоцианат, гексаметилендиизоцианат, декаметилендиизоцианат, дианизидиндиизоцианат, ксилилендиизоцианат, бис(2-изоцианатоэтил)фумарат, бис(2-изоцианатоэтил)циклогекс-4-ен-1, бис(2-изоцианатоэтил)карбонат, 2,4-толуолдиизоцианат, 2,6-толуолдиизоцианат, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, изофорондиизоцианат, дициклогексиметан-4,4'-диизоцианат, различные жидкие дифенилметандиизоцианаты, содержащие смесь 2,4- и 4,4'-изомеров, Desmodur N® и т.п. и их смеси. В данном изобретении могут быть использованы другие известные из области техники диизоцианаты, например, приведенные в Siefken, Annalen, 565,122-145 (1949). В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения мономер с изоцианатными функциональными группами представляет собой смесь 2,4- и 4,4'-дифенилметандиизоцианатов (MDI), которая доступна от компании Bayer под торговым названием Modur® ML.

При получении полиуретановых форполимеров, имеющих концевые изоцианатные группы, в реакции с органическим диизоцианатом может применяться один или несколько диолов и триолов. Подобные полиолы в первом варианте осуществления настоящего изобретения имеют молекулярную массу в диапазоне от приблизительно 250 до приблизительно 20000, а во втором варианте осуществления настоящего изобретения имеют молекулярную массу в диапазоне от приблизительно 1000 до приблизительно 15000.

Кроме того, полиолы могут быть как простыми эфирами полиолов, так и сложными эфирами полиолов. Простые эфиры полиолов с низкой степенью ненасыщенности, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, в принципе, известны и описаны, например, в европейском патенте ЕР-А 283148, патентах США № 3278457, 3278458, 3278459, 3427256, 3427334, 3427335, 3829505, 3941849, 4355188, 4472560 и 4721818, содержание которых включено в данное описание посредством ссылки.

Подходящие полиолы, которые могут быть использованы для получения вышеуказанных полиуретановых форполимеров, включают полиоксиалкилендиолы, полиоксиалкилентриолы, политетраметиленгликоли, поликапролактоновые диолы и триолы и т.п.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения полиолы представляют собой полипропиленгликоли с эквивалентными массами в диапазоне от приблизительно 500 до приблизительно 6000 и со всеми промежуточными значениями массы в указанном диапазоне.

Подходящие катализаторы, которые могут быть использованы при получении вышеуказанных полиуретановых форполимеров, как правило, выбраны из группы, которая содержит органические основания, карбоновые кислоты и металлоорганические соединения, включая органические титанаты и комплексы или карбоксилаты свинца, кобальта, железа, никеля, цинка и олова. Конкретные примеры катализаторов включают дилаурат дибутилолова, диацетат дибутилолова, октаноат дибутилолова, малеат диоктилолова, оксид дибутилолова, октаноат олова(II), ацетат олова(II) и соединения титана, такие как титан-2-этилгексоксид. В первом варианте осуществления настоящего изобретения катализатор может быть добавлен в количестве в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 1% масс. от общей массы форполимера, во втором варианте осуществления - в диапазоне от приблизительно 0,05 до приблизительно 0,5% масс. от общей массы форполимера, а в третьем варианте осуществления - в диапазоне от приблизительно 0,1 до 0,2% масс. от общей массы форполимера.

Силаны, которые, как указано в настоящем описании, после гидролиза дают пониженное количество VOC и, таким образом, пригодны для получения полимера по настоящему изобретению, имеющему концевые силановые группы, включают силаны общей формулы:

[Y[-G(-SiX _u Z ^b _v Z ^c _w ) _s ] _r ] _n (Формула 1)

где в каждом случае G независимо выбран из набора групп, которые представляют собой поливалентную группу, получаемую замещением одного или нескольких атомов водорода алкильной, алкенильной, арильной или аралкильной группы, или молекулярный компонент, который может быть получен путем удаления одного или нескольких атомов водорода гетероуглерода, при этом G содержит приблизительно от 1 до приблизительно 30 атомов углерода; в каждом случае Х независимо выбран из группы, которая включает -Cl, -Br, R¹O-, R¹C(=O)O-, R¹R²C=NO-, R¹R²NO- или R¹R²N-, -R¹, -(OSiR¹R²)_t(OSiR¹R²R³) и -O(R¹⁰CR¹¹)_fOH, -HN(R¹⁰CR¹¹)_fNH₂, -OOC(R¹⁰CR¹¹)_fCOOH, -O(R¹⁰CR¹¹)_fNH₂, -O(R¹⁰CR¹¹)_fCOOH, -HN(R¹⁰CR¹¹)_fOH, где в каждом случае R¹, R², R³, R¹⁰ и R¹¹ независимо означают R; в каждом случае Z^b независимо выбран из группы, которая включает (-O-)_0,5, [-O(R¹⁰CR¹¹)_fO-]_0,5, [-HN(R¹⁰CR¹¹)_fN(H)-]_0,5, [-OOC(R¹⁰CR¹¹)_fCOO-]_0,5, [-O(R¹⁰CR¹¹)_fN(H)-]_0,5 и [-O(R¹⁰CR¹¹)_fCOO-]_0,5, где в каждом случае R¹⁰ и R¹¹ независимо означают R; в каждом случае Z^c независимо выбран из группы, которая включает -O(R¹⁰CR¹¹)_fO-, -HN(R¹⁰CR¹¹)_fN(H)-, -OOC(R¹⁰CR¹¹)_fCOO-, -O(R¹⁰CR¹¹)_fN(H)- и -O(R¹⁰CR¹¹)_fCOO-, где в каждом случае R¹⁰ и R¹¹ независимо означают R; в каждом случае R независимо выбран из набора групп, которые включают атом водорода; прямые, циклические или разветвленные алкильные группы и могут содержать ненасыщенные алкенильные группы, арильные группы и аралкильные группы; или молекулярные компоненты, получаемые путем удаления одного или нескольких атомов водорода гетероуглерода; в каждом случае R содержит от 1 до приблизительно 20 атомов углерода; в каждом случае подстрочный индекс f означает целое число от 1 до приблизительно 15, в каждом случае n означает целое число от 1 до приблизительно 100 при условии, что когда n больше чем 1, то v больше чем 0, а все валентности для Z^b включают присоединенный к ним атом кремния, в каждом случае подстрочный индекс u означает целое число от 0 до приблизительно 3, в каждом случае подстрочный индекс v означает целое число от 0 до приблизительно 3, в каждом случае подстрочный индекс w означает целое число от 0 до приблизительно 1 при условии, что u+v+2w=3, в каждом случае подстрочный индекс r означает целое число от 1 до приблизительно 6, в каждом случае подстрочный индекс t означает целое число от 0 до приблизительно 50 и в каждом случае подстрочный индекс s означает целое число от 1 до приблизительно 6; в каждом случае Y означает функциональную органическую группу с валентностью r и, по меньшей мере, один силан, содержащий циклические и мостиковые органические функциональные группы, который представляет собой композицию силана, содержащего циклические и мостиковые органические функциональные группы, и который включает, по крайней мере, одну Z^b или Z^c.

Группа Y в данном описании включает одновалентную функциональную органическую группу (r=1), двухвалентную функциональную органическую группу (r=2), трехвалентную функциональную органическую группу (r=3), четырехвалентную функциональную органическую группу (r=4), а также функциональную органическую группу большей валентности, которую в данном описании называют многовалентной функциональной органической группой. Следует понимать, что термин многовалентная функциональная органическая группа в настоящем описании включает одновалентную, двухвалентную, трехвалентную и четырехвалентную функциональную органическую группу. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения Y в приведенной выше общей формуле 1 означает СН₂=СН-, CHR=СН- или CR₂=СН-.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как меркапто- и ацилоксигруппы, например акрилокси-, метакрилокси- и ацетоксигруппы. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные эпоксигруппы, такие как глицидоксигруппу, -О-СН₂-С₂Н₃О; эпоксициклогексилэтил, -СН₂-СН₂-С₆Н₉О; эпоксициклогексил, -С₆Н₉О; эпоксигруппу, -CR⁶(-O-)CR⁴R⁵. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как гидроксигруппу, карбамат, -NR⁴C(=O)OR⁵, уретан, -OC(=O)NR⁴R⁵; тиокарбамат, -NR⁴C(=O)SR⁵; тиоуретан, -SC(=O)NR⁴R⁵; тионокарбамат, -NR⁴C(=S)OR⁵; тионоуретан, -OC(=S)NR⁴R⁵; дитиокарбамат, -NR⁴C(=S)SR⁵; и дитиоуретан, -SC(=S)NR⁴R⁵. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как малеимид; малеат и замещенный малеат; фумарат и замещенный фумарат; нитрил, -CN; цитраконимид. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как цианат, -OCN; изоцианат, -N=C=O; тиоцианат, -SCN; изотиоцианат, -N=C=S; и простой эфир, -OR⁴. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как фтор, -F; хлор, -Cl; бром, -Br; иод, -I; и тиоэфир, -SR⁴. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как дисульфид, -S-SR⁴; трисульфид, -S-S-SR⁴; тетрасульфид, -S-S-S-SR⁴; пентасульфид, -S-S-S-S-SR⁴, гексасульфид, -S-S-S-S-S-SR⁴; и полисульфид, -S_xR⁴. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как ксантат, -SC(=S)OR⁴; тритиокарбонат, -SC(=S)SR⁴; дитиокарбонат, -SC(=О)SR⁴; уреидо, -NR⁴C(=O)NR⁵R⁶; тионоуреидо (более известная также как тиоуреидо), -NR⁴C(=S)NR⁵R⁶; амид, R⁴C(=O)NR⁵- и -C(=O)NR⁴R⁵-; тионоамид (более известный также как тиоамид), R⁴C(=S)NR⁴-; одновалентная меламиновая и одновалентная циануратоная группы. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает одновалентные функциональные органические группы, такие как первичная аминогруппа, -NH₂; вторичная аминогруппа, -NHR⁴, и третичная аминогруппа, -NR⁴R⁵; одновалентная диаминогруппа, -NR⁴-L¹-NR⁵R⁶; одновалентная триаминогруппа, -NR⁴-L¹(-NR⁵R⁶)₂ и -NR⁴-L¹-NR⁵-L²-NR⁶R⁷; и одновалентная тетрааминогруппа, -NR⁴-L¹(-NR⁵R⁶)₃, -NR⁴-L¹-NR⁵-L²-NR⁶-L³-NR⁷R⁸ и -NR⁴-L¹-N(-L²-NR⁵R⁶)₂; где в каждом случае L¹, L² и L³ независимо выбраны из набора структур, приведенных выше для G; в каждом случае R⁴, R⁵, R⁶, R⁷ и R⁸ независимо определяются одной из структур, приведенной выше для R; и в каждом случае подстрочный индекс, х, независимо определяется величиной х в диапазоне от 1 до 10.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает двухвалентные функциональные органические группы, такие как эпоксигруппа, -(-)C(-O-)CR⁴R⁵ и -CR⁵(-O-)CR⁴-. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает двухвалентные функциональные органические группы, такие как карбамат, -(-)NC(=O)OR⁵; уретан, -OC(=O)NR⁴-; тиокарбамат, -(-)NC(=O)SR⁵; тиоуретан, -SC(=O)NR⁴-; тионокарбамат, -(-)NC(=S)OR⁵; тионоуретан, -OC(=S)NR⁴-; дитиокарбамат, -(-)NC(=S)SR⁵; дитиоуретан, -SC(=S)NR⁴-; и группу простого эфира -О-. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает двухвалентные функциональные органические группы, такие как малеат и замещенный малеат; фумарат и замещенный фумарат. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает двухвалентные функциональные органические группы, такие как тиоэфир, -S-; дисульфид, -S-S-; трисульфид, -S-S-S-; тетрасульфид, -S-S-S-S-; пентасульфид, -S-S-S-S-S-, гексасульфид, -S-S-S-S-S-S-, и полисульфид, -S_x-. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает двухвалентные функциональные органические группы, такие как ксантат, -SC(=S)O-; тритиокарбонат, -SC(=S)S-; дитиокарбонат, -SC(=О)S-; уреидо, -(-)NC(=O)NR⁴R⁵ и -NR⁴C(=O)NR⁵-; тионоуреидо, более известная также как тиоуреидо, -(-)NC(=S)NR⁴R⁵ и -NR⁴C(=S)NR⁵-; амид, R⁴C(=O)N(-)- и -C(=O)NR⁴-; тионоамид, более известный также как тиоамид, R⁴C(=S)N(-)-; двухвалентная меламиновая группа; двухвалентная циануратная группа. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает двухвалентные функциональные органические группы, такие как вторичная аминогруппа, -NH-; третичная аминогруппа, -NR⁴-; двухвалентная диаминогруппа, -(-)N-L¹-NR⁴R⁵ и -NR⁴-L¹-NR⁵-; двухвалентная триаминогруппа, (-)NR⁴)₂-L¹-NR⁵R⁶, -(-)N-L¹-NR⁵-L²-NR⁶R⁷, -NR⁴-L¹-N(-)-L²-NR⁵R⁶ и -NR⁴-L¹-NR⁵-L²-NR⁶-; и двухвалентная тетрааминогруппа, -(-)N-L¹(-NR⁵R⁶)₃, (-NR⁴)₂-L¹-(NR⁵R⁶)₂, -(-)N-L¹-NR⁴-L²-NR⁵-L³-NR⁶R⁷, -NR⁴-L¹-N(-)-L²-NR⁵-L³-NR⁶R⁷, -NR⁴-L¹-NR⁵-L²-N(-)-L³-NR⁶R⁷, -NR⁴-L¹-NR⁵-L²-NR⁶-L³-NR⁷-, -(-)N-L¹-N(-L²-NR⁵R⁶)₂ и (-NR⁴L¹-)₂N-L²NR⁵R⁶; где в каждом случае L¹, L² и L³ независимо выбраны из набора структур, приведенных выше для G; в каждом случае R⁴, R⁵, R⁶ и R⁷ независимо определяются одной из структур, приведенной выше для R; и в каждом случае подстрочный индекс, х, независимо определяется величиной х в диапазоне от 1 до 10.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает трехвалентные функциональные органические группы, такие как эпоксигруппа, -(-)C(-O-)CR⁴-. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает трехвалентные функциональные органические группы, такие как карбамат, -(-)NC(=O)O-; тиокарбамат, -(-)NC(=O)S-; тионокарбамат, -(-)NC(=S)O-; и дитиокарбамат, -(-)NC(=S)S-; уреидо, -(-)NC(=O)NR⁴-; тионоуреидо, более известная также как тиоуреидо, -(-)NC(=S)NR⁴-; амид, -C(=O)N(-)-; тионоамид, более известный также как тиоамид, -(=S)N(-)-; трехвалентная меламиновая и трехвалентная циануратная группы. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает трехвалентные функциональные органические группы, такие как третичная аминогруппа, -N(-)-; трехвалентная диаминогруппа, -(-)N-L¹-NR⁴-; трехвалентная триаминогруппа, (-NR⁴)₃-L¹, (-NR⁴)₂-L¹-NR⁵-, -(-)N-L¹-N(-)-L²-NR³R⁴, -NR⁴-L¹-N(-)-L²-NR⁵- и -(-)N-L¹-NR⁴-L²-NR⁵-; и трехвалентная тетрааминогруппа, -(-)N-L¹-N(-)-L²-NR⁵-L³-NR³R⁴, -NR⁴-L¹-N(-)-L²-N(-)-L³-NR³R⁴, -(-)N-L¹-NR⁵-L²-N(-)-L³-NR³R⁴, -NR⁴-L¹-N(-)-L²-NR³-L³-NR⁴-, -(-)N-L¹-N(-L²-NR³R⁴)(-L²-NR⁵-) и (-NR⁴L¹-)₃N; где в каждом случае L¹, L² и L³ независимо выбраны из набора структур, приведенных выше для G; в каждом случае R⁴, R⁵ и R⁶ независимо определяются одной из структур, приведенной выше для R.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает четырехвалентные функциональные органические группы, такие как эпоксигруппа, -(-)C(-O-)C(-)-. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает четырехвалентные функциональные органические группы, такие как уреидо, -(-)NC(=O)N(-)-; тионоуреидо (более известная также как тиоуреидо), -(-)NC(=S)N(-)-; и четырехвалентная меламиногруппа. Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает четырехвалентные функциональные органические группы, такие как четырехвалентная диаминогруппа, -(-)N-L¹-N(-)-; четырехвалентная триаминогруппа, (-NR⁴)₄-L¹, (-NR⁴)₂-L¹-N(-)-, -(-)N-L¹-N(-)-L²-NR³- и -(-)N-L¹-NR⁴-L²(-)-; и четырехвалентная тетрааминогруппа, -(-)N-L¹-N(-)-L²-N(-)-L³-NR⁴R³, -NR⁴-L¹-N(-)-L²-N(-)-L³-NR³-, -(-)N-L¹-NR⁴-L²-NR³-L³-N(-)- и -(-)N-L¹-N(-L²NR³-)₂; где в каждом случае L¹, L² и L³ независимо выбраны из набора структур, приведенных выше для G; в каждом случае R⁴ и R⁵ независимо определяются одной из структур, приведенной выше для R.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения в данном описании включает многовалентные функциональные органические группы, такие как, однако этим не ограничиваясь, многовалентные углеводородные группы; пятивалентная меламиновая группа, (-NR³)(-N-)₂C₃N₃; шестивалентная меламиновая группа, (-N-)₃C₃N₃; пятивалентная триаминогруппа, -(-)N-L¹-N(-)-L²-N(-)-; пятивалентная тетрааминогруппа, -(-)N-L¹-N(-)-L²-N(-)-L³-NR³-, -(-)N-L¹-NR³-L²-N(-)-L³-N(-)- и [-(-)N-L¹-]₂N-L²NR³-; и шестивалентная тетрааминогруппа, -(-)N-L¹-N(-)-L²-N(-)-L³-N(-)- и [-(-)N-L¹-]₃N; где в каждом случае L¹, L² и L³ независимо выбраны из набора структур, приведенных выше для G; в каждом случае R⁴ независимо определяются одной из структур, приведенной выше для R.

В настоящем описании термин диол, углеводородный диол и замещенный двумя функциональными группами спирт относится к любой структуре, определяемой формулой 2:

HO(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f OH (Формула 2)

где значения f, R¹⁰ и R¹¹ указаны выше. Указанные структуры определяют углеводороды или гетероуглероды, в которых два атома водорода замещены двумя ОН в соответствии со структурой, определяемой формулой 2.

В настоящем описании термин диалкокси- и дизамещенная алкоксигруппа относится к любому углеводородному диолу, определяемому в данном описании, в котором атомы водорода двух групп ОН заменены приведенными двухвалентными радикалами, и их структура описывается формулой 3:

-O(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f O- (Формула 3)

где значения f, R¹⁰ и R¹¹ указаны выше.

В настоящем описании циклическая диалкоксигруппа относится к силану или к группе, в которой циклизация осуществляется вокруг атома кремния за счет двух атомов кислорода, каждый из которых присоединен к общей двухвалентной углеводородной или гетероуглеродной группе, что обычно встречается в диолах. Циклические диалкоксигруппы в настоящем описании обозначают как Z^c.

В настоящем описании термин мостиковая диалкоксигруппа относится к силану или к группе, в которой каждый из двух различных атомов кремния присоединен к одному и тому же атому кислорода, который, в свою очередь, присоединен к общей двухвалентной углеводородной или гетероуглеродной группе, приведенной в настоящем описании, что обычно встречается в диолах. Мостиковые диалкоксигруппы в настоящем описании обозначают как Z^b.

В настоящем описании термин циклическая и мостиковая относятся к силану или группе, которая включает лишь циклические, но не мостиковые группы; включает лишь мостиковые, но не циклические группы; и включает любые комбинации как циклических, так и мостиковых групп. Так, циклический и мостиковый силан может означать, например, силан, атом кремния в котором присоединен к циклической диалкоксигруппе, силан, атом кремния в котором не присоединен к циклической диалкоксигруппе, а присоединен лишь к мостиковой(ым) диалкоксигруппе(ам), силан, в котором атом кремния присоединен как к одному концу мостиковой диалкоксигруппы, так и обоим концам циклической диалкоксигруппы, силану, в котором атом кремния вообще не связан с диалкоксигруппой (при условии, что, по меньшей мере, один другой атом кремния в той же самой молекуле присоединен, по меньшей мере, к одной циклической или мостиковой диалкоксигруппе), и т.п.

В настоящем описании диолы на основе углеводорода относятся к диолам, которые содержат две ОН группы в углеводородной или гетероуглеродной структуре. Термин “диол на основе углеводорода” означает, что скелет между двумя атомами кислорода целиком состоит из атомов углерода, углерод-углеродных связей между атомами углерода и двух связей углерод-кислород, завершающих алкокси окончания. Гетероуглероды в структуре содержатся в виде навесных групп по отношению к углеродному скелету.

Структуры, представленные формулой 2, в данном описании называют соответствующими диолами, в некоторых конкретных случаях более общим является термин гликоль, а в качестве приставки в названии соединения используется название конкретной углеводородной или гетероуглеродной группы, связанной с двумя ОН-группами. Примеры включают неопентилгликоль, 1,3-бутандиол и 2-метил-2,4-пентандиол. Группы, структура которых представлена формулой 3, в данном описании называют соответствующими диалкоксигруппами, а в качестве приставки в названии группы используется конкретная углеводородная или гетероуглеродная группа, связанная с двумя ОН-группами. Так, например, диолы неопентилгликоль, 1,3-бутандиол и 2-метил-2,4-пентандиол соответствуют в настоящем описании диалкоксигруппам неопентилгликоксигруппам, 1,3-бутандиалкоксигруппам и 2-метил-2,4-пентандиалкоксигруппам соответственно.

Используемые в настоящем описании силаны, содержащие циклические или мостиковые функциональные органические диалкоксигруппы, в которых силан получают из диола, обычно называемого гликолем, соответственно, обозначают как гликоксисиланы. Кроме того, используемые в настоящем описании силаны, содержащие циклические или мостиковые функциональные органические диалкоксигруппы, где силан получают из диола, который обычно относят к диолу, соответственно, называют диалкоксисиланом.

В настоящем описании обозначения, (-О)_0,5 и [-O(R¹⁰CR¹¹)_fO-]_0,5, относятся к половине силоксановой группы, Si-O-Si, и к половине мостиковой диалкоксигруппы соответственно. Указанные обозначения используют применительно к атому кремния, и они означают в настоящем описании половину атома кислорода, а именно - половину связи к конкретному атому кремния, или половину диалкоксигруппы, а именно - половину связи к конкретному атому кремния, соответственно. Следует понимать, что другая половина атома кислорода или диалкоксигруппы и ее связь к атому кремния имеется где-либо в другом участке описываемой общей структуры. Так, (-О)_0,5 силоксановые группы и [-O(R¹⁰CR¹¹)_fO-]_0,5 диалкоксигруппы опосредуют химические связи, которые удерживают вместе два отдельных атома кремния, независимо от того, являются указанные два атома кремния межмолекулярными или внутримолекулярными. В случае [-O(R¹⁰CR¹¹)_fO-]_0,5, если углеводородная группа, (R¹⁰CR¹¹)_f, несимметрична, то любой конец [-O(R¹⁰CR¹¹)_fO-]_0,5 может быть связан с любым из двух атомов кремния, необходимых для завершения формирования структур, приведенных в формуле 1.

В настоящем описании термин циклический хелат относится к силану или группе, циклизация в которой осуществляется вокруг атома кремния с помощью двух атомов кислорода, каждый из которых присоединен к такой общей двухвалентной углеводородной или гетероуглеродной группе, которая обычно встречается в диолах. Циклические хелатные группы в настоящем описании обозначают как Z^c. В настоящем описании термин мостиковая группа относится к силану или группе, в которой каждый из двух различных атомов кремния соединен с атомом кислорода, который, в свою очередь, присоединен к такой общей указанной в настоящем описании двухвалентной углеводородной или гетероуглеродной группе, которая обычно встречается в диолах. Мостиковые группы в настоящем описании обозначают как Z^b. В настоящем описании термин циклическая и мостиковая относятся к силану или группе, которая включает лишь циклические, но не мостиковые группы; включает лишь мостиковые, но не циклические группы; и включает любые комбинации как циклических, так и мостиковых групп. Так, циклический и мостиковый силан может означать, например, силан, атом кремния в котором присоединен к циклической хелатной группе, силан, атом кремния в котором не присоединен к циклической хелатной группе, а присоединен лишь к мостиковой(ым) группе(ам), силан, в котором атом кремния присоединен как к одному концу мостиковой группы, так и обоим концам циклической хелатной группы, силану, в котором атом кремния вообще не связан с хелатной группой (при условии, что, по меньшей мере, один другой атом кремния в той же самой молекуле присоединен, по меньшей мере, к одной циклической или мостиковой группе) и т.п.

Аналогично вышеприведенные дифункциональные спирты могут быть заменены дифункциональными аминами (описываемыми формулой 4) и циклическими дикарбоновыми кислотами (описываемыми формулой 5).

H ₂ N(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f NH ₂ (Формула 4)

HOOC(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f COOH (Формула 5)

где в обоих случаях значения f, R¹⁰ и R¹¹ указаны выше. Отдельные примеры включают, однако этим не ограничиваясь, этилендиамин, 1,3-диаминопропан и 1,4-диаминобутан в случае диаминов, а также янтарную, адипиновую и капроновую кислоту.

Кроме того, в настоящем изобретении пригодны также амины (формула 6) и кислоты (формула 7) со смешанными функциональными группами.

HO(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f NH ₂ (Формула 6)

HO(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f COOH (Формула 7)

Отдельные примеры включают, однако этим не ограничиваясь, этаноламин и гликолевую кислоту соответственно.

Как и в случае вышеприведенных дифункциональных спиртов, дифункциональные амины и циклические карбоновые кислоты при удалении атома водорода из каждой из двух групп -NH₂ и групп -СООН приводят к двухвалентным радикалам, структура которых представлены формулой 8 и формулой 9 соответственно:

-HN(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f N(H)- (Формула 8)

-OOC(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f COO- (Формула 9)

Алканоламины и гидроксикислоты со смешанными функциональными группами после удаления атомов водорода генерируют аналогичные смешанные дирадикалы, представленные формулами 10 и 11 соответственно:

-О(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f N(H)- (Формула 10)

-O(R ¹⁰ CR ¹¹ ) _f COO- (Формула 11)

В настоящем описании алкил включает алкильные группы с прямой и разветвленной цепью или циклические алкильные группы; алкенил включает алкенильные группы с прямой и разветвленной цепью или циклические алкенильные группы, содержащие одну или несколько двойных углерод-углеродных связей, при этом участок замещения может быть как при двойной углерод-углеродной связи, так и где-либо в другом участке в группе. Кроме того, алкинил включает алкинильные группы с прямой и разветвленной цепью или циклические алкинильные группы, содержащие одну или несколько тройных углерод-углеродных связей и, кроме того, также необязательно несколько двойных углерод-углеродных связей, при этом участок замещения может быть как при тройной углерод-углеродной связи, при двойной углерод-углеродной связи, так и где-либо в другом участке в группе. Конкретные примеры алкилов включают метил, этил, пропил, изобутил. Конкретные примеры алкенилов включают винил, пропенил, аллил, металлил, этилиденилнорборнан, этилиденнорборнил, этилиденилнорборнен и этилиденнорборненил. Конкретные примеры алкинилов включают ацетиленил, пропаргил и метилацетиленил.

В настоящем описании арил включает любой ароматический углеводород, в котором удален один атом водорода; аралкил включает вышеуказанные алкильные группы, в которых один или несколько атомов водорода замещены тем же самым количеством одинаковых и/или различных арильных (выш