有機硅氧烷組合物制造技術

本發明專利技術公開了一種聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，所述共聚物可通過使成分(i)烷基氟烷基硅氧烷和成分(ii)一種或多種聚烷基苯基硅氧烷的分散體在存在成分(iii)堿性催化劑的情況下于40℃至300℃之間的溫度下反應而獲得。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】有機硅氧烷組合物本專利技術涉及聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物、其制備方法以及它們的用途。用于潤滑劑組合物的流體的粘度往往會隨溫度而變化。通常，流體粘度會隨溫度升高而降低，反之亦然，并且這些變化可對潤滑組合物的潤滑性質具有顯著影響。在它們的許多所需特性之中，已知基于聚烷基苯基硅氧烷的材料、特別是苯基甲基硅氧烷具有優異的高溫和低溫行為，因為它們的粘度在溫度的影響下、特別是在潤滑應用中可能涉及的高溫(高于200℃)和低溫(低于-60℃)下變化遠遠更小。單是這種特征就使它們可能適宜作為潤滑劑組合物中的成分，因為當存在于潤滑組合物中時，它們使得組合物具有有利地高的粘度指數值，這在潤滑劑中是期望的。粘度指數(VI)是經驗的無量綱數，其指示在給定溫度范圍內(通常在40℃與100℃之間)油粘度的變化速率。粘度指數被定義為在40℃與100℃之間材料的運動粘度梯度。當粘度指數較低(低于100)時，流體表現出粘度隨溫度相對較大的變化。當粘度指數較高(高于150)時，流體表現出粘度隨溫度相對較小的變化。在多種應用中，高或極高粘度指數是優選的。但遺憾地是，目前可用的聚烷基苯基硅氧烷諸如聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)及包含其的組合物表現出對于負荷承載和抗磨特性而言較差的潤滑特性，尤其是在金屬與金屬潤滑中，這就限制了可利用它們的潤滑應用。烷基氟烷基硅氧烷(例如甲基三氟丙基硅氧烷(MTFPS)，諸如下文所示的三甲基甲硅烷基封端的甲基三氟硅氧烷)表現出比聚烷基苯基硅氧烷(例如苯基甲基硅氧烷(PMPS))和其他基于硅氧烷的流體(諸如聚二甲基硅氧烷(PDMS))更好的潤滑性。三甲基甲硅烷基封端的甲基三氟丙基硅氧烷然而，MTFPS在高溫(即，>200℃)下不那么穩定，因此盡管它們具有潤滑特性，但潤滑工業往往依靠基于全氟聚醚(PFPE)的材料在極端溫度(高溫和低溫)條件下在金屬與金屬潤滑中提供對于負荷承載和抗磨特性而言足夠的潤滑特性。因此，需要更具成本效益的潤滑劑，其可在寬泛溫度范圍內操作，具有高VI和良好的金屬與金屬潤滑。雖然聚烷基苯基硅氧烷(例如PMPS)與烷基氟烷基硅氧烷(例如MTFPS)的混合物可能似乎是使用PFPE的潛在替代形式，但這不可能實現，因為這些硅氧烷實際上不混溶。GB1558816描述了氟甲硅烷氧基二苯基甲硅烷氧基嵌段共聚物以及通過如下方式制備氟甲硅烷氧基二苯基甲硅烷氧基嵌段共聚物的方法：使全氟烷基亞乙基取代的環狀三硅氧烷在存在溶劑促進劑(例如如四氫呋喃)的情況下并在存在二鋰化合物催化劑的情況下反應，然后加入二苯基環狀三硅氧烷并且使反應進行到完成。類似的聚合物在US4075169中有所討論。三氟丙基甲基硅氧烷樹膠在密封劑制劑中的使用在US3192175中有所描述，并且用于制備氟化硅氧烷的方法在US5914420和US4577040中有所描述。令人驚訝的是，盡管它們具有不相容性，但現在已確定了用于使聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷共聚的方法，并且已發現所得的共聚物可提供意想不到的優點，因此能夠提供對PFPE的基于有機硅的替代形式，以用于金屬-金屬接頭的高溫潤滑。本文提供了可通過使以下兩種成分的分散體反應而獲得的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物：包含具有以下結構的單元的烷基氟烷基硅氧烷：其中每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子、或者1至3個碳原子的烷基，或者R為甲基或乙基，n為整數，x為零或1至6的整數，并且R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的并且可包含1至12個碳原子；以及包含具有以下結構的單元的一種或多種聚烷基苯基硅氧烷(一種或多種)：其中每個R2基團相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子、或者1至3個碳原子的烷基基團，或者R為甲基或乙基，并且t為整數；該反應在40℃至300℃、或者40℃至250℃之間的溫度下在存在堿性催化劑的情況下進行。本文還提供了用于通過使以下兩種成分的分散體反應來制備聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物的方法：包含具有以下結構的單元的烷基氟烷基硅氧烷：其中每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子、或者1至3個碳原子的烷基，或者R為甲基或乙基，n為整數，x為零或包括端值在內的1至6的整數，并且R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的并且可包含1至12個碳原子；以及包含具有以下結構的單元的一種或多種聚烷基苯基硅氧烷：其中每個R2基團相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子、或者1至3個碳原子的直鏈或支鏈烷基基團，或者R為甲基或乙基，并且t為整數；該反應在40℃至300℃、或者40℃至250℃之間的溫度下在存在堿性催化劑的情況下進行。還進一步提供了聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，所述共聚物包含具有以下結構的單元：其中每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基，n為整數，x為零或1至6的整數，并且R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的并且可包含1至12個碳原子；以及具有以下結構的單元：其中每個R2基團相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基基團；并且t為整數；其中所述共聚物為無規共聚物、嵌段共聚物或它們的混合物。所述聚合物可通過上述方法獲得。如上文所述，烷基氟烷基硅氧烷包含具有以下結構的單元：烷基氟烷基硅氧烷可具有直鏈、支鏈或環狀結構。就環狀烷基氟烷基硅氧烷而言，環狀材料一般將包含3和15個之間的上述硅氧烷單元。每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基基團。或者，每個R基團可具有1至3個碳原子；或者，R為甲基或乙基。R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的并且可包含1至12個碳原子。合適的全氟烷基基團的例子包括全氟甲基、全氟乙基、全氟正丙基、全氟異丙基、全氟正丁基、全氟異丁基、全氟叔丁基、全氟正戊基、全氟異戊基、全氟新戊基、全氟己基、全氟庚基、全氟辛基、全氟壬基、全氟癸基、全氟十一烷基和全氟十二烷基或它們的混合物。通常，烷基氟烷基硅氧烷組合物中的n優選地為大于1的整數。n的值實際上與烷基氟烷基硅氧烷的粘度相對應，所述粘度通常在100cst與100000cst(100mm2s-1與100000mm2s-1)之間，即，n為使得烷基氟烷基硅氧烷具有上述范圍內的粘度的整數。或者，聚烷基苯基硅氧烷的粘度可為250cst至50000cst(250mm2s-1至50000mm2s-1)、或者250cst至10000cst(250mm2s-1至10000mm2s-1)。x的值為零或包括端值在內的1至6的整數，通常x為1、2或3，或者為2或3。本文件通篇給出的粘度值被示出為用得自安東帕公司(AntonPaar)的旋轉粘度計Rheoplus所測量的以mPa.s計的動態粘度值，或根據ASTMD445-06用毛細管粘度計所測量的以cSt(mm2s-1)計的運動粘度值，并且除非另外指明，否則在室溫下測量。當為直鏈或支鏈的時，烷基氟烷基硅氧烷可具有末端甲硅烷基基團，所述末端甲硅烷基基團包含含有1至6個碳原子的烷基基團、羥基基團和/或含有1至6個碳原子的烷氧基基團。烷基氟烷基硅氧烷的末端甲硅烷基基團可具有以下結構：-Si(R3)m(R4)3-m其中R3為具有1至6個碳原子的烷基基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可通過使以下兩種成分的分散體反應而獲得的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物：成分(i)包含具有以下結構的單元的烷基氟烷基硅氧烷：其中每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基，n為整數，x為零或1至6的整數，并且R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的并且可包含1至12個碳原子；以及成分(ii)包含具有以下結構的單元的一種或多種聚烷基苯基硅氧烷：其中每個R2基團相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基基團，并且t為整數；所述反應在存在成分(iii)堿性催化劑的情況下于40℃至300℃之間的溫度下進行。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.11.20 US 61/906,6901.一種可通過使以下兩種成分的分散體反應而獲得的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物：成分(i)包含具有以下結構的單元的烷基氟烷基硅氧烷：其中每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基，n為整數，x為零或1至6的整數，并且R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的；以及成分(ii)包含具有以下結構的單元的一種或多種聚烷基苯基硅氧烷：其中每個R2基團相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基基團，并且t為整數；所述反應在存在成分(iii)堿性催化劑的情況下于40℃至300℃之間的溫度下進行；當所述烷基氟烷基硅氧烷為直鏈或支鏈的時，所述烷基氟烷基硅氧烷具有末端甲硅烷基基團，所述末端甲硅烷基基團包含含有1至6個碳原子的烷基基團、羥基基團和/或含有1至6個碳原子的烷氧基基團；和當所述聚烷基苯基硅氧烷為直鏈或支鏈的時，所述聚烷基苯基硅氧烷具有末端甲硅烷基基團，所述末端甲硅烷基基團包含含有1至6個碳原子的烷基基團、羥基基團和/或含有1至6個碳原子的烷氧基基團。2.一種聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，所述共聚物包含具有以下結構的單元：其中每個R基團可相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基，n為整數，x為零或1至6的整數，并且R1為全氟烷基基團，所述全氟烷基基團為直鏈或支鏈的；以及具有以下結構的單元：其中每個R2基團相同或不同，并且選自具有1至6個碳原子的烷基基團；并且t為整數；其中所述共聚物為無規共聚物、嵌段共聚物或它們的混合物。3.根據權利要求1或2所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中所述烷基氟烷基硅氧烷為直鏈或支鏈的，并且具有根據ASTMD445-06用毛細管粘度計在25℃下測得的100cst(100mm2s-1)至100000cst(100000mm2s-1)的粘度。4.根據權利要求1或2所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中所述烷基氟烷基硅氧烷為環狀的，并且n為3至15。5.根據權利要求1或2所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中R1包含1至12個碳原子。6.根據權利要求5所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中所述全氟烷基基團選自全氟甲基、全氟乙基、全氟正丙基、全氟異丙基、全氟正丁基、全氟異丁基、全氟叔丁基、全氟正戊基、全氟異戊基、全氟新戊基、全氟己基、全氟庚基、全氟辛基、全氟壬基、全氟癸基、全氟十一烷基和全氟十二烷基或它們的混合物。7.根據權利要求1或2所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中所述聚烷基苯基硅氧烷具有根據ASTMD445-06用毛細管粘度計在25℃下測得的250cst至50000cst(250mm2s-1至50000mm2s-1)的粘度。8.根據權利要求1所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中成分(i)和成分(ii)按成分(i)和成分(ii)的總重量為100重量％計以10％重量％的成分(i):90重量％的成分(ii)至90％重量％的成分(i):10重量％的成分(ii)的比率混和。9.根據權利要求1所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中成分(ii)為聚烷基苯基硅氧烷的混合物。10.根據權利要求1所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中所述堿性催化劑選自一種或多種堿金屬氫氧化物、堿金屬醇鹽、堿金屬氫氧化物與醇的絡合物、堿金屬硅烷醇鹽、四烷基氫氧化鏻、四烷基鏻硅烷醇鹽、磷腈鹵化物、磷腈堿和四烷基氫氧化銨與硅氧烷四聚物反應所衍生的催化劑。11.根據權利要求10所述的聚烷基苯基硅氧烷與烷基氟烷基硅氧烷的共聚物，其中所述堿性催化劑為氫氧化鉀。12.一種潤滑劑，所述潤滑劑由根據前述權利要求中任一項所述的共聚物組成。13.一種潤滑劑，所述潤滑劑包含根據權利要求1至11中任一項所述的共聚物以及一種或多種添加劑，所述一種或多種添加劑選自摩擦改性劑、極壓添加劑、密封溶脹劑、銹蝕抑制劑、增稠劑、粘度指數改進劑、傾點下降劑、抗氧化劑、自由基清除劑、氫過氧化物分解劑、表面活性劑以及它們的混合物和/或、成膜添加劑和發色團。14.根據權利要求13所述的潤滑劑，所述潤滑劑包含0.1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L·德克里派爾，M·S·費里托，唐·李·克萊爾，A·斯塔默，赫伯特·斯圖格鮑爾，韋絲娜·韋伯，
申請(專利權)人：道康寧公司，
類型：發明
國別省市：美國;US