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制備具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的方法

文檔序號:3640824閱讀:251來源:國知局
專利名稱:制備具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及在包括鋅螯合物和胺和/或醇的催化劑體系存在的條件 下,制備具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的方法,也涉及其在室溫 下交聯(lián)的組合物中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
在鈦酸鹽和胺(如果合適)存在的條件下,由硅烷醇和垸氧基硅烷制備硅氧烷化合物早已為人們所公知。對該主題,可參考如US-A 3,504,051。為制備垸氧基-封端的聚二甲基硅氧烷,也描述了多種酸和 胺的組合,如FR2,604,713中描述的有機(jī)酸和胺,US-A4,515,932中描 述的路易斯酸(Lewis acids)和胺,或EP-A 304 701中描述的甲酸和 胺。US-A 5,055,502描述了為制備烷氧基-封端的聚二甲基硅氧垸,使 用鋅螯合物作為催化劑。所有這些制備方法均有某些缺點(diǎn)反應(yīng)時間 通常很長以致必須使用高于通常在混合物中出現(xiàn)的溫度,或所需的催 化劑濃度過高以致必須在額外的步驟中除去或去活化催化劑。許多體 系易泛黃,或只在特殊的配方下穩(wěn)定。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種制備具有有機(jī)氧基(organyloxy)基團(tuán)的有機(jī)硅 化合物的方法,其包括使具有至少一個硅烷醇基團(tuán)的有機(jī)硅化合物(A) 與含有至少兩個有機(jī)氧基基團(tuán)的化合物(B),在制劑(preparation) (C) 存在的條件下反應(yīng),所述制劑(C)包括鋅螯合物(Cl)和至少一種選 自含有堿性氮的化合物(C21)或醇(C22)的添加劑(C2)。根據(jù)本發(fā)明所述使用的具有硅烷醇基團(tuán)的有機(jī)硅化合物(A)優(yōu)選 為包括下述通式所示單元的化合物Ra(OH)bSiO(4-a-b)/2 (1),其中,基團(tuán)R為相同或不同的SiC-鍵合的、取代或非取代的烴基團(tuán),a為0、 1、 2或3,優(yōu)選1或2,禾口 b為0、 1或2,優(yōu)選0或1,前提是a + b £ 4且每個分子中存在至少一個b不為0的通式(I) 所示的單元。根據(jù)本發(fā)明所述使用的有機(jī)硅化合物(A)可為硅烷,亦即通式(I) 所示的化合物,其中a + b^4,或硅氧垸,亦即包括通式(I)所示單 元的化合物,其中a + b^3。根據(jù)本發(fā)明所述使用的有機(jī)硅化合物優(yōu)選 為有機(jī)聚硅氧烷(organopolysioxanes),特別是由通式(I)所示單元 組成的那些。為了本發(fā)明的目的,術(shù)語有機(jī)聚硅氧烷包括聚合、低聚和二聚硅;R的例子為烷基基團(tuán),如甲基、乙基、正丙基、異丙基、l-正丁基、2- 正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、叔戊基基團(tuán); 己基基團(tuán)如正己基基團(tuán);庚基基團(tuán)如正庚基基團(tuán);辛基基團(tuán)如正辛基 基團(tuán)以及異辛基基團(tuán)如2,2,4-三甲基戊基基團(tuán);壬基基團(tuán)如正壬基基 團(tuán);癸基基團(tuán)如正癸基基團(tuán);十二(垸)基基團(tuán)如正十二(烷)基基團(tuán);十 八(烷)基基團(tuán)如正十八(烷)基基團(tuán);環(huán)烷基基團(tuán)如環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán) 庚基基團(tuán)和甲基環(huán)己基基團(tuán);鏈烯基基團(tuán)如乙烯基、1-丙烯基和2-丙 烯基基團(tuán);芳基基團(tuán)如苯基、萘基、蒽基和菲基基團(tuán);垸芳基基團(tuán)如 鄰-、間-、對-甲苯基基團(tuán);二甲苯基基團(tuán)和乙基苯基基團(tuán);以及芳烷 基基團(tuán)如節(jié)基基團(tuán)和Ot-、 P-苯乙基基團(tuán)。取代的基團(tuán)R的例子為鹵代垸基基團(tuán),如3,3,3-三氟-正丙基基團(tuán)、 2,2,2,2',2',2'-六氟異丙基基團(tuán)、七氟異丙基基團(tuán),和鹵代芳基基團(tuán)如鄰 -、間-和對-氯苯基基團(tuán);也為Y-官能化的丙基基團(tuán),如3-氨丙基基團(tuán)、3- (2-氨乙基)氨丙基基團(tuán)、3-環(huán)氧丙氧丙基基團(tuán)、3-巰基丙基基團(tuán)和3-甲 基丙烯酰氧基丙基基團(tuán)?;鶊F(tuán)R優(yōu)選為具有1至18個碳原子的烴基團(tuán),并可被鹵原子、 氨基基團(tuán)、醚基團(tuán)、酯基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、巰基基團(tuán)、氰基基團(tuán)或(聚) 二醇基團(tuán)取代,其中后者由氧(化)乙烯和/或氧(化)丙烯單元組成?;鶊F(tuán) R尤其優(yōu)選為具有1至8個碳原子的烴基團(tuán),特別是甲基基團(tuán)。5有機(jī)硅化合物(A)優(yōu)選為具有至少兩個硅烷醇基團(tuán)的有機(jī)硅化合物。有機(jī)硅化合物(A)優(yōu)選為基本線性有機(jī)聚硅氧烷。根據(jù)本發(fā)明所述使用的通式(I)所示的聚合物具有25。C下優(yōu)選 102至108 mPas,尤其優(yōu)選1000至350 000 mPas的粘度。根據(jù)本發(fā)明所述使用的有機(jī)硅化合物(A)的例子為 HO(Si(CH3)2O)29—1000Si(CH3)2(CH2)3NH2、 HO(Si(CH3)20)29-, 000Si(CH3)2(OH)、HO(Si(CH3)20)29—畫Si(CH3)3 、HO(Si(CH3)20),。Si(CH3)2(CH2)30(CH2CH(CH3)0)'。掘。(CH2)3(Si(CH3)20)(M。。Si(CH3)2(OH)、HO(Si(CH3)20)3—500Si(O)3[(Si(CH3)2O)3—500H]3禾口HO(Si(CH3)20)3.5。。Si(CH3)(0)2[(Si(CH3)20)3.5。。H]2,優(yōu)選HO(Si(CH3)20)3(M。ooSi(CH3)2(CH2)3NH2、HO(Si(CH3)20)3,。。Si(CH3)2(OH)、HO(Si(CH3)2O)30,00Si(CH3)3禾口HO(Si(CH3)20)3.5。。Si(CH3)(0)2[(Si(CH3)20)3.5。oH]2,尤其優(yōu)選HO(Si(CH3)20)3,。。Si(CH3)2(OH)。組分(A)為可購得的產(chǎn)品或可通過化學(xué)上慣用的方法制得。 根據(jù)本發(fā)明所述使用的具有有機(jī)氧基基團(tuán)的化合物(B)優(yōu)選為包括下述通式所示單元的化合物R、(OR2)d(OH)eSiO(化d—ey2 (II),其中基團(tuán)R'可相同或不同,且每個均具有對基團(tuán)R給出的意義之一 , 基團(tuán)W可相同或不同,且每個均可為取代或非取代的烴基團(tuán),其 可被氧原子打斷,c為0、 1、 2或3,d為0、 1、 2、 3或4禾口e為0或1,優(yōu)選0,前提是c + d + e的和54 ,且每個分子中存在至少兩個基團(tuán) —OR2。根據(jù)本發(fā)明所述使用的化合物(B)可為硅烷,亦即通式(II)所示的化合物,其中c + d + e-4,或硅氧烷,亦即包括通式(II)所示 單元的化合物,其中c + d + e^3。根據(jù)本發(fā)明所述使用的化合物(B) 優(yōu)選為通式(II)所示的硅烷,其中d優(yōu)選3或4。 基團(tuán)R'的例子為對基團(tuán)R給出的例子?;鶊F(tuán)RM尤選為甲基、乙基、正丙基、異丙基、l-正丁基、2-正丁 基、異丁基、叔-丁基、苯基或乙烯基基團(tuán),尤其優(yōu)選甲基和乙烯基基 團(tuán)?;鶊F(tuán)W的例子為對基團(tuán)R給出的例子?;鶊F(tuán)RM尤選為甲基、乙基或異丙基基團(tuán),尤其優(yōu)選甲基基團(tuán)。 化合物(B)優(yōu)選為具有至少三個有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物。 根據(jù)本發(fā)明所述使用的化合物(B)的例子為甲基三甲氧基硅烷、 二甲基二甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅垸、甲基乙 烯基二甲氧基硅垸、甲基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧 基硅烷、正丁基三甲氧基硅垸、異丁基三甲氧基硅烷和叔丁基三甲氧 基硅烷,也為其部分水解產(chǎn)物,優(yōu)選甲基三甲氧基硅垸、四甲氧基硅 烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅 烷、四乙氧基硅烷和正丁基三甲氧基硅烷,尤其優(yōu)選甲基三甲氧基硅 烷、四甲氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和正丁基三 甲氧基硅烷。組分(B)為可購得的產(chǎn)品或可通過化學(xué)上慣用的方法制得。在本發(fā)明的方法中,組分(B)優(yōu)選以1至100倍過量使用,尤其 優(yōu)選以2至50倍摩爾過量使用,在每種情況中均以化合物(A)中Si-OH 基團(tuán)的摩爾量計(jì)。在本發(fā)明的方法中,以優(yōu)選5重量ppm至10 000重量ppm,尤其 優(yōu)選100重量ppm至3000重量ppm的量使用制劑(C),在每種情況 中均以組分(A)禾Q (B)的總量計(jì)。根據(jù)本發(fā)明所述使用的鋅螯合物(Cl)優(yōu)選為通式(III)所示的 化合物其中R5、 116和117可相同或不同,且每個獨(dú)立地為氫原子、取代或 非取代的烴基團(tuán)或有機(jī)氧基基團(tuán)。烴基團(tuán)R5、 W和W的例子在每種情況中獨(dú)立地為對基團(tuán)R和基 團(tuán)-ORS給出的例子。如果R5、 RS和W為取代的烴基團(tuán),在每種情況中獨(dú)立地優(yōu)選的取代基為鹵原子、氨基基團(tuán)、醚基團(tuán)、酯基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、巰基基團(tuán)、氰基基團(tuán)或(聚)二醇基團(tuán),其中后者由氧(化)乙烯和/或氧(化)丙烯單元組成。優(yōu)選基團(tuán)Rs和R7每個獨(dú)立地為氫原子、基團(tuán)-OR,,其中R,為 取代或非取代的烴基團(tuán),例如,甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基 和苯氧基基團(tuán),或具有1至18個碳原子的取代或非取代的烴基團(tuán),尤 其優(yōu)選甲基、乙基、苯基或三氟甲基基團(tuán)、(CH3)3C-、 Ph-CH2-或 (CH3)2CH-基團(tuán),特別是甲基基團(tuán)、乙基基團(tuán)、(CH3)3C-或(CH3)2CH-基團(tuán),在每種情況中Ph-苯基基團(tuán)。基團(tuán)RM尤選為氫原子或具有1至18個碳原子的取代或非取代的 烴基團(tuán),尤其優(yōu)選氫原子或甲基或乙基基團(tuán),特別是氫原子。雖然在通式(III)中未曾說明,基團(tuán)R5、 RS和R"中的兩者也可一 起形成具有5至12個碳原子的雙官能取代或非取代的烴基團(tuán)。W和 R5可一起形成環(huán),如1,3-環(huán)庚二酮或1,3-環(huán)己二酮中那樣。116和R5 可一起形成環(huán),如水楊酸酯(例如,水楊酸芐酯、水楊酸苯酯、水楊 酸乙酯、水楊酸2-乙基己酯)、2-羥基苯甲醛中那樣,或2-乙?;h(huán)戊 酮、2-乙?;h(huán)己酮或2-乙?;?l,3-環(huán)己二酮中那樣。根據(jù)本發(fā)明所述使用的鋅螯合物(Cl)的例子是雙(六氟乙酰丙酮) 鋅(zinc bis(hexafluoroacetylacetonate))、雙(l,3-二苯基-l,3-丙二酮)鋅 (zinc bis( 1 ,3-dipheny1-1 ,3-propanedionate)) 、 乂又(1 -苯基-5-甲基-1 ,3-己二酉同)鋅(zinc bis(l-phenyl-5-methyl陽l,3-hexanedionate))、 7又(l,3-環(huán)己二酉同) 鋅(zinc bis(l,3-cyclohexanedionate))、雙(2-乙?;h(huán)己酉同)鋅(zinc bis(2-acetylcyclohexanonate))、雙(2-乙?;?1,3-環(huán)己二酮)鋅(zinc bis(2-acetyl-l,3-cyclohexanedionate))、雙(水楊酸乙酯)鋅(zinc bis(ethyl salicylate))、 3又(丙二酸二乙酉旨),辛(zinc bis(diethyl malonate))、 7乂(乙酉先 乙酸乙酯)鋅(zinc bis(ethyl acetoacetate))、雙(水楊酸節(jié)酯)鋅(zinc bis(benzyl salicylate))、雙-乙酰丙酉同鋅(zinc bis-acetylacetonate)禾口雙 (2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酉同)鋅(zinc bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptane-dionate)),優(yōu)選雙-乙酰丙酮鋅和雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鋅。 組分(Cl)為可購得的產(chǎn)品或可通過化學(xué)上慣用的方法制得。 根據(jù)本發(fā)明所述使用的制劑(C)包括1重量%至80重量%,尤其 優(yōu)選5重量%至60重量%,特別是10重量%至50重量%的鋅螯合物 (Cl)。可能存在于根據(jù)本發(fā)明所述使用的制劑(C)中的具有堿性氮的化 合物(C21)優(yōu)選選自下述通式所示的化合物 NR83 (IV),其中基團(tuán)R8可相同或不同,且每個均為氫原子或烴基團(tuán),所述 烴基團(tuán)可被羥基基團(tuán)、鹵原子、氨基基團(tuán)、醚基團(tuán)、酯基團(tuán)、環(huán)氧基 團(tuán)、巰基基團(tuán)、氰基基團(tuán)或(聚)二醇基團(tuán)取代,其中后者由氧(化)乙烯 和/或氧(化)丙烯單元組成,前提是通式(IV)中不多于兩個基團(tuán)RS為氫原子,脂肪族環(huán)胺,如哌啶和嗎啉,以及具有至少一個具有堿性氮的有機(jī)基團(tuán)并包括下述通式所示單 元的有機(jī)硅化合物R9kA,Si(OR,m0(4—k.i.孝 (V),其中基團(tuán)R9可相同或不同,且每個均為不含堿性氮的一價、取代或 非取代、SiC-鍵合的有機(jī)基團(tuán),基團(tuán)R1Q可相同或不同,且每個均為氫原子或取代或非取代的烴 基團(tuán),基團(tuán)A可相同或不同,且每個均為具有堿性氮的一價、Si-鍵合的<formula>formula see original document page 10</formula>前提是k + 1 + m的和小于或等于4且在每個分子中存在至少一個 基團(tuán)A 。根據(jù)本發(fā)明所述使用的有機(jī)硅化合物(C21)可為硅烷,亦即通式 (V)所示的化合物,其屮k + l + m^4,或硅氧烷,亦即包括通式(V) 所示單元的化合物,其中k + l+m53。如果根據(jù)本發(fā)明所述使用的有 機(jī)硅化合物為有機(jī)聚硅氧垸,優(yōu)選由通式(V)所示單元組成的那些?;鶊F(tuán)W和R9的例子在每種情況中獨(dú)立地為對R給出的取代或非 取代的烴基團(tuán)的例子?;鶊F(tuán)RS優(yōu)選為具有1至18個碳原子的烴基團(tuán),尤其優(yōu)選乙基、 正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲-丁基、2-乙基己基、環(huán)己基、 1-甲基庚基和正辛基基團(tuán),特別是正丁基基團(tuán)?;鶊F(tuán)RM尤選為具有1至18個碳原子的烴基團(tuán),尤其優(yōu)選甲基、 乙基和正丙基基團(tuán),特別是甲基基團(tuán)。取代或非取代的烴基團(tuán)R^的例子為對基團(tuán)R"合出的例子。基團(tuán)R^優(yōu)選為氫原子,或非取代或氮-或氧-取代的具有1至18 個碳原子的烴基團(tuán),尤其優(yōu)選氫原子或具有1至3個碳原子的烴基團(tuán), 特別是氫原子或甲基或乙基基團(tuán)。基團(tuán)A的例子為下述通式所示的基團(tuán)H2NCH2-、 H2N(CH2)2-、 H2N(CH2)3- 、 H2N(CH2)2NH(CH2)2- 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-、 H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)r 、 H3CNH(CH2)3- 、 C2H5NH(CH2)3-、 H3CNH(CH2)2- 、 C2H5NH(CH2)2- 、 H2N(CH2)4- 、 H2N(CH2)5-、 H(NHCH2CH2)3-、 C4H9NH(CH2)2NH(CH2)2-、環(huán)-C6HuNH(CH2)r、環(huán) -C6H NH(CH2)2-、 (CH3)2N(CH2)r、 (CH3)2N(CH2)2-、 (C2H5)2N(CH2)3-、 環(huán)-C6HnNH-、 CH3CH2CH(CH3)NH-禾口(€2: 5)2>^(2112)2-。A優(yōu)選為H2N(CH2)3-、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-、 H3CNH(CH2)3-、 C2H5NH(CH2)3-、環(huán)-QH, ,NH- 、 CH3CH2CH(CH3)NH-和環(huán)-QH, !NH (CH2)3-基團(tuán),尤其優(yōu)選H2N(CH2)2NH(CH2)3-和環(huán)-C6HnNH(CH2)3-基團(tuán)。如果包括通式(V)所示單元的有機(jī)硅化合物為硅烷,k優(yōu)選為0、1或2,尤其優(yōu)選0或1, 1優(yōu)選為1或2,尤其優(yōu)選1, m優(yōu)選為1、 2 或3,尤其優(yōu)選2或3,前提是k + l + m的和等于4。本發(fā)明可使用的通式(V )所示的硅垸的例子為 H2N(CH2)3-Si(OCH3)3 、 H2N(CH2)3-Si(OC2H5)3 、 H2N(CH2)3-Si(OCH3)2 CH3 、 H2N(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)rSi(OC2H5)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3 、 (CH3)3Si-NH-Si(CH3)3、 H2N(CH2)2 NH(CH2)3-Si(OH)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)2CH3 、 H2N(CH2)2NH (CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3 、 環(huán)-C6HuNH(CH2)3-Si(OCH3)3 、環(huán)-C6HHNH(CH2)rSi(OC2H5)3 、 環(huán) -C6H, )NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、環(huán)-C6H,,NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3、環(huán) -C6HnNH(CH2)3-Si(OH)3 、環(huán)-QHnNHCCH^-SiCOH^CHg 、 (CH3)2Si (NHCH(CH3)CH2CH3)2、(環(huán)-C6H NH)3Si-CH3、 (CH3CH2(CH3)CHNH)3 Si-CH3、 HN((CH2)3-Si(OCH3)3)2禾tl HN((CH2)3-Si(OC2H5)3)2以及它們的 部分水解產(chǎn)物,優(yōu)選 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)rSi(OH)3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)2CH3 、環(huán)-C6H NH(CH2)3-Si(OCH3)3 、環(huán)-C6H NH(CH2)3-Si(OC2H5)3 、環(huán)-CeHuNHCCH^-SiCOCH^CHg 、環(huán)-C6HuNH(CH2)3-Si(OC2H5)2CH3 、 環(huán)-C6H NH(CH2)3-Si(OH)3禾n環(huán)-C6H NH(CH2)3-Si(OH)2CH3,尤其優(yōu)選&^(3112)2]^1((3112)3- Si(OCH3)3、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)2CH3、環(huán)-C6H NH(CH2)3-Si(OCH3)3、環(huán)-C6HuNH(CH2)3陽Si(OCH3)2CH3 、 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)3 和 H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OH)2CH3以及它們的部分水解產(chǎn)物。如果包括通式(V)所示單元的有機(jī)硅化合物為有機(jī)聚硅氧烷,k 的平均值優(yōu)選為0.5至2.5,尤其優(yōu)選1.4至2.0, 1的平均值優(yōu)選為0.01 至l.O,尤其優(yōu)選0.01至0.6, m的平均值優(yōu)選為0至2.0,尤其優(yōu)選0 至0.2,前提是k、 l和m的和小于或等于3。本發(fā)明可使用的包括通式(V)所示單元的硅氧烷的例子為 H2N(CH2)rSi(OCH3)2-0-Si(CH3)(OCH3)2、H2N(CH2)3-si(oc2H5)2-9si(CH3XOCH3)?H2N(CH2)3—si(oc2H5)26-si(CH3)(oc2H5)?H2N(CH2)3-si(OCH3)(CH3)-9si(CH3)(OCH3)?H2N(CH2)3-si(OCH3)(CH3)-o-si(OCH3)?H2N(CH2)3-si(oc2H5XCH3)6-si(OCH3)3>H2N(CH2)2NH(CH2)3-si(OCH3)2-o-si(CH3)(OCH3)?H2N(CH2)2NH(CH2)3-si(oc2H5)2-9si(CH3XOCH3)?H2N(CH2)2NH(CH2)3-si(oc2H5)2-9si(CH3xoc2H5)2.H2N(CH2)2NH(CH2)3-si(OCH3)(CH3),o-si(CH3)(OCH3)?H2N(CH2)2NH(CH2)3-si(OCH3)(CH3)-9si(OCH3)3.H2N(CH2)2NH(CH2)rsi(oc2H5XCH3)-9si(OCH3)3>wf畫C6H11NM(CH2)3-si(OCH3)2-9si(CH3)(OCH3)2 >wf ,C6H11NH(CH2)3-si(oc2H5)2-9si(CH3XOCH3)2 >,c6HnNH(CH2)3-si(oc2H5)2-o-si(CH3)(oc2H5)?J,c6HnNH(CH2)3-si(OCH3)(CH3)-9si(CH3)(OCH3)?J,c6HllNH(CH2)3-si(OCH3)(CH3)-9si(OCH3)3y3S6H11NH(CH2)3-si(oc2H5XCH3)-9si(OCH3)3 >H2N(CH2)3-si(OCH3)2-(o-si(CH3)2)o-so-(o-si(CH3)-(CH2)3NH2)soo-9si(OCH3)2-(CH2)3 NH H2N(CH2)2NK(CH2)3-si(OCH3)2-(o-si(CH3)2)0-10。-(9si(CH3)-(CH2)3KH(CH2)2NH2)0-100-9si(OCH3)2-(CH2)3NM(CH2)2NK H2N(CH2)3-si(OCH2CH3)2-(o-si(OCH2CH3)2)l-100-(9si(OCH2CH3)(CH2)3NH2)0-100-9si(OCH2CH3)2-(CH2)3NH2.si(OCH2CH3)3-(9si(OCH2CH3)2)0二00-(9si(OCH2CH3XCH2)3NH2)-二00-o,si(OCH2CH3)3普^-c6H二NH(CH2)3-si(OCH3)2-(9si(CH3)2vloo-(9si(CH3)-(CH2)3NH g-c6H )0.506-si(OCH3)2-(CH2)3NH ,c6Hn。降^ (C21) ,fjt擇^ H2N(CH2)3-si(OCH3)3y H2N(CH2)rsi(oc2H5)3yH2N(CH2)3-si(OCH3)2CH3 , H2N(CH2)3-si(oc2H5)2CH3 ,H2N(CH2)2NH(CH2)3-si(OCH3)3 > H2N(CH2)2KK(CH2)3-si(oc2H5)3 yH2N(CH2)2NK(CH2)3-si(OCH3)2CH3 > (CH3)2si(NHCH(CH3)CH2CH3)2 >H2N(CH2)3-Si(OCH3)2-(O-Si(CH3)2)。-剛-(O-Si(CH3)-(CH2)3NH2)(M0。-0-Si( OCH3)2-(CH2)3NH2、H2N(CH2)2NH(CH2)rSi(OCH3)2-(0-Si(CH3)2),o-(0-Si(CH3)-(CH2)3NH( CH2)2NH2)o掘-0-Si(OCH3)2-(CH2)3NH(CH2)2NH2、H2N(CH2)rSi(OCH2CH3)2-(0-Si(OCH2CH3)2V則-(0-Si(OCH2CH3)(CH2)3 NH2)0-100-O-Si(OCH2CH3)2-(CH2)3NH2、Si(OCH2CH3)3-(O-Si(OCH2CH3)2)0—,(O-Si(OCH2CH3)(CH2)3NH2),—100-O -Si(OCH2CH3)3、 (^;-C6H NH)3Si-CH3、 (CH3CH2(CH3)CHNH)3Si-CH3、 CH3CH2(CH3)CHNH2 、 環(huán)-QHuNH 、 (CH3CH2)2N(CH2)3NH2 、 (CH3(CH2)3)2N(CH2)3NH2 、 CH3CH2CH2CH2NH2 、 CH3(CH2)7NH2 、 (CH3)2CH(CH2)5NH2 、 (CH3CH2(CH3)CH)2NH 、(環(huán)-QHuhNH 、 (CH3CH2CH2CH2)2NH 、 (CH3(CH2)7)2NH 、 ((CH3)2CH(CH2)5)2NH 、 (CH3CH2CH2CH2)3N、 (CH3(CH2)7)3N fn((CH3)2CH(CH2)5)3N,尤其優(yōu)選 (CH3CH2CH2CH2)2NH。組分(C21)為可購得的產(chǎn)品或可通過化學(xué)上慣用的方法制得。 可在根據(jù)本發(fā)明所述使用的制劑(C)中存在的醇(C22)優(yōu)選為 了元醇。根據(jù)本發(fā)明所述可使用的醇(C22)優(yōu)選為下述通式所示的醇 R"OH (VI),其中基團(tuán)R11可相同或不同,且每個均為具有1至18個碳原子的 烴基團(tuán)。基團(tuán)R"優(yōu)選為具有1至6個碳原子的烴基團(tuán),尤其優(yōu)選甲基、乙基、異丙基和正丙基基團(tuán),特別是甲基基團(tuán)。根據(jù)本發(fā)明所述使用的醇(C22)的例子為甲醇、乙醇、異丙醇和正丙醇,優(yōu)選甲醇和乙醇,尤其優(yōu)選甲醇。組分(C22)為可購得的產(chǎn)品或可通過化學(xué)上慣用的方法制得。 在本發(fā)明的方法中使用的添加劑(C2)可僅為胺(C21)或僅為醇 (C22)或?yàn)榘泛痛嫉幕旌衔?。在本發(fā)明的方法中使用的添加劑(C2)優(yōu)選為胺(C21)。 如果根據(jù)本發(fā)明所述使用的制劑(C)包括添加劑(C21),其含量優(yōu)選3重量ppm至2000重量ppm,尤其優(yōu)選20重量ppm至1000重量ppm,在每種情況中均以組分(A)禾口 (B)的總量計(jì)。如果根據(jù)本發(fā)明所述使用的制劑(C)包括添加劑(C22),其含量 優(yōu)選100重量ppm至6000重量ppm,尤其優(yōu)選500重量ppm至3000重 量ppm,在每種情況中均以組分(A)禾卩(B)的總量計(jì)。在本發(fā)明的方法中,可以采用公知方式以任意順序使各種組分互 相混合。也可制備各種組分的預(yù)混合物,例如組分(B)和(C)的混 合物,然后將其與其他組分混合。各種組分也可在最初就存在,或在 混合過程中加入。因此,例如,部分組分(B)或制劑(C)可在其他 組分混合僅1-60分鐘后加入。在本發(fā)明的方法中使用的組分可在每種情況中為一種該組分或至 少兩種單獨(dú)組分的混合物。本發(fā)明的方法優(yōu)選沒有額外加熱在環(huán)境溫度下,或在各種組分混 合時確立的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選溫度為10。C至60。C,尤其優(yōu)選15。C至 40。C。本發(fā)明的-方、法4尤選在環(huán)境—?dú)鈮?(pressure of the surrounding atmosphere),亦即900至1100 hPa下進(jìn)行;然而,其也可在超大氣壓 力,例如在1100至3000 hPa的絕對壓力下進(jìn)行,特別是在連續(xù)方式中, 例如,由泵抽(pumping)的壓力和在高溫下使用的材料的蒸氣壓在密 閉體系中產(chǎn)生該壓力。本發(fā)明的方法優(yōu)選在沒有濕氣的情況下進(jìn)行,例如在干空氣或氮 氣中進(jìn)行。如果需要,本發(fā)明的方法可在保護(hù)性氣體(如氮?dú)?下進(jìn)行。 在本發(fā)明的方法中,可在反應(yīng)完成后,將反應(yīng)混合物脫揮發(fā)分 (devolatilize),脫揮發(fā)分作用可在減壓下在同一裝置或下游裝置中進(jìn)行,可引入或不引入惰性氣體,可在室溫或高溫下進(jìn)行。揮發(fā)性組分優(yōu)選醇,如甲醇或乙醇。本發(fā)明的方法可連續(xù)或分批進(jìn)行。在本發(fā)明的方法優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中,采用動態(tài)混合器 (dynamic mixer)將聚合物(A)連續(xù)地與硅烷(B)、鋅螯合物(CI) 和醇(C22)的混合物混合,并泵抽入貯料筒倉(storage silo)或駐留 段(residence section)。反應(yīng)區(qū)絕對壓力普遍為約1.5巴。不進(jìn)行后處14理,例如失活作用或脫揮發(fā)分作用。溫度基本取決于聚合物(A)的起始溫度,為20至60°C。然而,也可在制備組分(A)之后立刻加入(B) 和(C)的混合物,在這種情況中,溫度可為80至120°C,雖然混合 物優(yōu)選后續(xù)冷卻至低于60°C。本發(fā)明的方法另一優(yōu)選的具體實(shí)施方式
包括,采用高速攪拌器在 氮?dú)庀略跀嚢璧娜萜鲀?nèi)混合聚合物(A)與硅氧烷增塑劑,以及硅烷 (B)、鋅螯合物(CI)和胺(C21)的混合物,優(yōu)選將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn) 移到儲槽中。本發(fā)明的方法另一優(yōu)選的具體實(shí)施方式
包括,采用高速攪拌器在 氮?dú)庀略跀嚢璧娜萜鲀?nèi)混合聚合物(A)與硅烷(B)、鋅螯合物(CI) 和胺(C21)的混合物,在10至50mbar的絕對壓力下反應(yīng)混合物的 后續(xù)脫揮發(fā)分(作用),并優(yōu)選將其轉(zhuǎn)移到儲槽中。許多具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物可通過本發(fā)明的方法制 備??墒褂眉児枸凸柰榈幕旌衔?。根據(jù)本發(fā)明所述制備的具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物例子為(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)2OV1Q。oSi(CH3)2(CH2)3NH2、(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)2O)30.1000Si(CH3)2OSi(Me)(OMe)2、(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)2O)3,。0Si(CH3)2OSi(Me)2(OMe)、(MeO)2(Vi)SiO(Si(CH3)2O)30-1000Si(CH3)2OSi(Me)(OMe)2、(EtO)2(Vi)SiO(Si(CH3)2O)3,。0Si(CH3)2OSi(Me)(OMe)2、(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)2O)3(M。00Si(CH3)2OSi(OMe)3、(EtO)3SiO(Si(CH3)20V畫Si(CH3)20Si(OEt)3、(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)20)3,。。Si(CH3)3、(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)20)!掘Si(CH3)2(CH2)30(CH2CH(CH3)OV騰 (CH2)3(Si(CH3)20),,Si(CH3)2(OSi(Me)(OMe)2)、(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)20)3-5。。Si(0)3[(Si(CH3)20)3.5。。Si(Me)(OMe)2]3和(MeO)2(Me)SiO(Si(CH3)2O)3.5。。Si(CH3)(O)2[(Si(CH3)2O)3—500Si(Me)(OMe)2]2。根據(jù)本發(fā)明所述制備的有機(jī)硅化合物優(yōu)選為具有10至10 000,尤 其優(yōu)選100至2000個硅原子的化合物。根據(jù)本發(fā)明所述制備的具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物,可用 于具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的迄今為止己用到的所有用途。 它們尤其適合用于制備可通過縮合反應(yīng)交聯(lián)的組合物。 除已根據(jù)本發(fā)明所述制備的具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物之 外,通常用于制備可通過縮合反應(yīng)交聯(lián)的組合物的組分(E)為選自交 聯(lián)劑(其可為與組分(B)所述同樣的化合物)、縮合催化劑、粘合劑、填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、染料、殺(真)菌劑或流變添加劑(rheological additives)的組分。文獻(xiàn)中已廣泛地描述了組分(E)。對這一主題,可 參考例如,DE-A 102004014217、 DE-A 102004014216、 DE 10121514 和DE 10158520,其并入本發(fā)明的公開內(nèi)容作為參考。該組分(E)可在將根據(jù)本發(fā)明所述使用的組分(A)、 (B)和(C) 攪拌在一起之后馬上加入,以便可在一個反應(yīng)容器中制備包括具有有 機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的可交聯(lián)的組合物,所述有機(jī)硅化合物己 根據(jù)本發(fā)明制備,作為原料聚合物。然而,組分(E)也可在已根據(jù)本 發(fā)明制備的具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物短暫儲存(temporary storage)之后加入,所述短暫儲存可為幾分鐘至數(shù)月。在本發(fā)明的方法另一優(yōu)選的變體中,通過在干空氣下在具有螺旋 槳攪拌器和刮刀(scrapper)的調(diào)漿機(jī)(paste mixer)內(nèi)攪拌,混合聚 合物(A)與硅氧烷增塑劑,以及硅烷(B)、鋅螯合物(Cl)和胺(C21) 的混合物。在10至30分鐘后,加入用于制備可通過縮合反應(yīng)交聯(lián)的 組合物的另外常用的組分,例如縮合催化劑、粘合劑、填料、增塑劑、 穩(wěn)定劑、染料、殺(真)菌劑和流變添加劑,并使其在組合物中分配均勻。 為達(dá)到更好的分配,可在聚合物(A)之前初始加入惰性組分,如染料、 殺(真)菌劑和流變添加劑。本發(fā)明的方法具有可用簡單的方法制備具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī) 硅化合物的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的方法具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn),即使少量的制劑(C)也使得在 無需額外加熱的條件下快速制備用于制備可固化的組合物的有機(jī)氧基-封端的有機(jī)硅化合物成為可能。本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn),所制備的具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī) 硅化合物即使在可能的儲存之后也不表現(xiàn)出渾濁,并因此可最優(yōu)地用于制備透明可固化的組合物。本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn),已根據(jù)本發(fā)明制備的具有有機(jī)氧基 基團(tuán)的有機(jī)硅化合物可在制備之后立刻用于制備可交聯(lián)的組合物,而 無需在先分離或后處理,如中和、過濾或通過高溫失活。本發(fā)明的方法具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn),在混合后粘度(混合粘度)幾 乎不經(jīng)歷進(jìn)一步的變化,因而在進(jìn)一步的加工中不出現(xiàn)額外的問題(例 如,所述問題為逐步或逐漸的粘度增加的結(jié)果)。在下述實(shí)施例中,除非特別說明,所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)均為重量計(jì)。除非特別說明,下述實(shí)施例均在環(huán)境氣壓下(亦即在約1000hPa下) 和室溫(亦即約20。C,或由不額外加熱或冷卻,在室溫下組合反應(yīng)物 確立的溫度)下進(jìn)行。實(shí)施例中報(bào)道的所有粘度數(shù)據(jù)均基于25。C的溫^在下文中,對垸氧基-封端的聚二甲基硅氧烷基本不含硅垸醇基團(tuán) (Si-OH含量小于30重量ppm)的估計(jì)通過快速鈦酸鹽測試(quick titanate test)進(jìn)行通過用刮勺攪拌,將已制備的聚合物(例如反應(yīng)前含有2.5 mg Si-鍵 合的'OH基團(tuán)的聚合物)與異丙基鈦酸鹽(例如0.1 g)混合3分鐘。 細(xì)線中向上抽的樣品向下流時,該樣品很大程度上為不含硅烷醇的。 如果被向上抽出的樣品斷裂,則該聚合物樣品仍然含有多于30重量 ppm的Si-鍵合的OH基團(tuán)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1在不含濕氣的情況下在行星式混合器中以250 rpm攪拌750 g具有 75 000mPa's的粘度的a,co-二羥基聚二甲基硅氧烷、135 g具有 1000mPa.s的粘度的三甲基甲硅垸基-端基封閉的聚二甲基硅氧烷、 10.3 g甲基三甲氧基硅垸、5.2 g乙烯基三甲氧基硅烷、0.16 g乙酰丙酮 鋅水合物(購自Sigma-Aldrich Co., Germany)和0.32 g 二丁基胺(購 自Sigma-Aldrich Co., Germany) 10分鐘。60分鐘后,檢測不到硅烷醇 基團(tuán)。實(shí)施例2使用750 g具有20 000 mPa's的粘度的a,o)-二羥基聚二甲基硅氧烷 代替750 g具有75 000 mPa's的粘度的a,co-二羥基聚二甲基硅氧垸,重 復(fù)實(shí)施例l所述的步驟。120分鐘后,檢測不到硅烷醇基團(tuán)。實(shí)施例3以500 rpm而不是250 rpm攪拌混合物,重復(fù)實(shí)施例1所述的步驟。 將溫度升至35°C。 40分鐘后,檢測不到硅垸醇基團(tuán)。實(shí)施例4使用0.64g [3-(2-氨乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷(購自 Sigma-Aldrich Co., Germany)代替0.32 g 二丁基胺,重復(fù)實(shí)施例1所述 的步驟。60分鐘后,檢測不到硅烷醇基團(tuán)。實(shí)施例5用同樣量的具有305。C至325。C的沸程(boiling range)的烴混合 物代替三甲基甲硅烷基-端基封閉的聚二甲基硅氧垸,重復(fù)實(shí)施例1所 述的步驟,依照DIN51378,測得64%的鏈烷烴含量,36%的環(huán)垸烴含 量和小于0.1%的芳烴含量。120分鐘后,檢測不到硅烷醇基團(tuán)。實(shí)施例6使用24.0g原硅酸四乙酯(購自Sigma-Aldrich Co,, Germany)代 替10.3 g甲基三甲氧基硅烷和5.2 g乙烯基三甲氧基硅烷,重復(fù)實(shí)施例 l所述的步驟。72小時后,檢測不到硅烷醇基團(tuán)。實(shí)施例7使用1.44 g甲醇(購自Sigma-Aldrich Co., Germany)代替0.32 g二丁基胺,重復(fù)實(shí)施例l所述的步驟。24小時后,檢測不到硅烷醇基 團(tuán)。實(shí)施例8用同樣量的六氟乙酰丙酮鋅二水合物,98% (購自Sigma-AldrichCo., Germany),代替0.16 g乙酰丙酮鋅水合物,重復(fù)實(shí)施例1所述的 步驟。120分鐘后,檢測不到硅烷醇基團(tuán)。實(shí)施例9用同樣量的雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鋅,97% (購自 Sigma-Aldrich Co., Germany),代替0.16 g乙酰丙酮鋅水合物,重復(fù)實(shí) 施例l所述的步驟。30分鐘后,檢測不到硅烷醇基團(tuán)。對比實(shí)施例1不使用任何二丁基胺重復(fù)實(shí)施例1所述的歩驟。48小時后,檢測 不到硅烷醇基團(tuán)。對比實(shí)施例2用同樣量的乙酰丙酮鋁(購自Sigma-Aldrich Co., Germany)代替 0.16 g乙酰丙酮鋅水合物,重復(fù)實(shí)施例1所述的步驟。72小時后,仍 可檢測到硅烷醇基團(tuán)。對比實(shí)施例3用同樣量的乙酰丙酮鋯(IV), 98% (購自Sigma-Aldrich Co., Germany),代替0.16 g乙酰丙酮鋅水合物,重復(fù)實(shí)施例1所述的步驟。 72小時后,仍可檢測到硅烷醇基團(tuán)。對比實(shí)施例4用同樣量的辛酸鋅(以商品名METATINTM Catalyst Zn-18購自 Achna, Switzerland)代替0.16 g乙酰丙酮鋅水合物,重復(fù)實(shí)施例1所 述的歩驟。72小時后,仍可檢測到硅烷醇基團(tuán)。實(shí)施例10在不含濕氣的情況下在行星式混合器中以250 rpm攪拌408 g具有 75 000 mPa's的粘度的ct,o)-一羥基聚二甲基硅氧垸、185 g具有1000 mPa.s的粘度的三甲基甲硅垸基-端基封閉的聚二甲基硅氧垸、11.2 g甲 基三甲氧基硅烷、11.2g乙烯基三甲氧基硅烷、0.09g乙酰丙酮鋅水合物(購自Merck, Germany)和0.35 g 二丁基胺(購自Merck, Germany) 15分鐘。向其加入12.5 g粘合劑,].g辛基膦酸和4.5 g氨丙基三甲 氧基硅烷并攪拌混合物5分鐘,所述粘合劑由1份氨丙基三乙氧基硅 烷,與1份具有37%的乙氧基含量的甲基三乙氧基硅烷水解產(chǎn)物反應(yīng) 制得。然后通過在63g具有150m"g的比表面積的熱解法氧化硅(以 商品名HDK V15購自WackerChemieAG), ] .4 g具有700 mPa.s的 粘度的聚乙二醇-聚丙二醇共聚物,和2.5g錫催化劑(通過二乙酸二-正丁基錫和四乙氧基硅烷的反應(yīng)制備)中均勻混合完成混合物。最后, 在約100mbar的絕對壓力下攪拌混合物5分鐘,并在沒有空氣存在的 條件下分配和儲存。將這種方式得到的組合物以2 mm的厚度施用到PE薄膜上并在 23°0750%相對大氣濕度下儲存。固化7天后,發(fā)現(xiàn)100。/。伸長下的模 量為0.40 Mpa。此外,將部分組合物引入鋁管中并在50。C下儲存。在表l所示的 初歩儲存后,在每種情況中將組合物的樣品以2 mm的厚度施用到PE 薄膜上并在23。C/50。/。相對大氣濕度下儲存。在這些條件下,估計(jì)了結(jié) 皮時間(skin formation time)和儲存24小時后的粘性。結(jié)果如表1所對比實(shí)施例5不使用任何二丁基胺,重復(fù)實(shí)施例10中所述的步驟。在約 100mbar的絕對壓力下最后的混合過程中,組合物變成固體,并不能 再對其進(jìn)行加工。初步儲存 生產(chǎn)后一天50°C下3星期 50°C下6星期結(jié)皮時間粘性 不粘手 不粘手 不粘手20
權(quán)利要求
1、一種制備具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的方法,其包括使具有至少一個硅烷醇基團(tuán)的有機(jī)硅化合物(A)與含有至少兩個有機(jī)氧基基團(tuán)的化合物(B),在制劑(C)存在的條件下反應(yīng),所述制劑(C)包括鋅螯合物(C1)和至少一種選自含有堿性氮的化合物(C21)或醇(C22)的添加劑(C2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中具有硅垸醇基團(tuán)的有機(jī)硅化 合物(A)為包括下述通式所示單元的化合物Ra(OH)bSiO(4-a.b)/2 (1), 其中,基團(tuán)R為相同或不同的SiC-鍵合的、取代或非取代的烴基團(tuán), a為0、 1、 2或3,禾口 b為0、 1或2,前提是a + b ^ 4且每個分子中存在至少一個其中b不為0的通式 (I)所示的單元。'
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其中具有有機(jī)氧基基團(tuán)的化 合物(B)為包括下述通式所示單元的化合物R1 c(OR2)d(OH)eSiO(4—c-d-e)/2 (II),其中基團(tuán)W可相同或不同,且每個均具有對基團(tuán)R給出的意義之一, 基團(tuán)W可相同或不同,且每個均可為取代或非取代的烴基團(tuán),其 可被氧原子打斷,<formula>formula see original document page 2</formula>前提是c + d + e的和5 4,且每個分子中存在至少兩個基團(tuán)-OR2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法,其中以組分(A)和(B)的總量計(jì),以5重量ppm至10 000重量ppm的量使用制劑(C)<
5、根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法,其中制劑(C)以1 重量%至80重量%的量含有鋅螯合物(Cl)。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備具有有機(jī)氧基基團(tuán)的有機(jī)硅化合物的方法,其包括使具有至少一個硅烷醇基團(tuán)的有機(jī)硅化合物(A)與含有至少兩個有機(jī)氧基基團(tuán)的化合物(B),在制劑(C)存在的條件下反應(yīng),所述制劑(C)包括鋅螯合物(C1)和至少一種選自含有堿性氮的化合物(C21)或醇(C22)的添加劑(C2),也涉及其在室溫下交聯(lián)的組合物中的應(yīng)用。
文檔編號C08L83/00GK101255232SQ20081000968
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月26日
發(fā)明者M·帕澤 申請人:瓦克化學(xué)有限公司
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