ВОДНЫЕ СИЛАНОВЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ТРИС (АЛКОКСИСИЛИЛАЛКИЛ) АМИНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

1. Композиция, содержащая в основном водорастворимые, триссилилированные аминофункциональные соединения кремния и воду, причем соединения кремния являются производными алкоксисиланов и содержат сшивающие структурные элементы, которые образуют цепеобразные, циклические, сшитые и/или пространственно сшитые структуры, по меньшей мере одна из которых в идеализированной форме обладает общей формулой (I) или (Ia):
причем в структурных элементах, производных от алкоксисиланов:
А означает двухвалентный аминоалкильный остаток,
Z независимо друг от друга соответственно означает содержащийся в триссилилированном амине двухвалентный алкенильный остаток,
1
1
1/2
Y означает OR или в сшитых и/или пространственно сшитых структурах независимо друг от друга означает OR или O,
1
R независимо друг от друга соответственно означает в основном водород и
11
12
R и/или R независимо друг от друга означают органофункциональные остатки,
и
НХ означает кислоту, причем Х означает остаток неорганической или органической кислоты,
0≤Δ≤2, 0≤Ω≤2, a≥0, ∑≥1, е≥0 и (a+∑+e)≥1,
причем композиция в основном не содержит органические растворители и при ее сшивании в основном не выделяется свободный спирт.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит в основном водорастворимые, триссилилированные аминофункциональные соединения кремния и воду, в частности в виде золь-гель-системы или раствора, причем соединения кремния являются производными алкоксисиланов и содержат сшивающие структурные элементы, которые образуют цепеобразные, циклические, сшитые и/или пространственно сшитые структуры, по меньшей мере одна из которых в идеализированной форме обладает общей формулой (I)
причем в структурных элементах, производных от алкоксисиланов:
А означает двухвалентный аминоалкильный остаток,
В означает аминоалкильный остаток,
С означает алкильный остаток,
D означает остаток эпоксида или простого эфира,
Е означает органофункциональный остаток,
Z независимо друг от друга означает содержащийся в триссилилированном амине двухвалентный алкенильный остаток,
1
1
1/2
Y означает OR или в сшитых и/или пространственно сшитых структурах независимо друг от друга означает OR или O,
1
R независимо друг от друга означает в основном водород и
3
5
7
8
11
12
R, R, R, R, R и/или R независимо друг от друга означают органофункциональные остатки,
и
НХ означает кислоту, причем Х означает остаток неорганической или органической кислоты,
0≤Δ≤2, 0≤Ω≤2; 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤u≤1, 0≤v≤1, a≥0, b≥0, c≥0, d≥0, w≥0, ∑≥1, е≥0 и (a+b+c+d+w+∑+e)≥2,
причем композиция в основном не содержит органические растворители и при ее сшивании в основном не выделяется свободный спирт.
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что триссилилированные аминофункциональные соединения кремния являются производными по меньшей мере одного или нескольких указанных ниже алкоксисиланов, причем:
А означает содержащийся в структурном элементе двухвалентный аминоалкильный остаток, производный от алкоксилана общей формулы (II):
в которой
А означает двухвалентную аминофункциональную группу формулы (III)
в которой
2
i
2
2
2
2
3
2
3
2
Z* независимо означает двухвалентный алкиленовый остаток, в частности -(СН)- или структурный изомер, предпочтительно -СН-, -(СН)-, -(СН)- или -[СНСН(СН)СН]-, и
i, f, f*, g и g* соответственно одинаковые или разные, причем i означает число от 0 до 8, f и/или f* означают 1, 2 или 3 и g и/или g* означают 0, 1 или 2,
11
R означает линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода или арильный остаток,
Z независимо означает содержащийся в триссилилированном аминном структурном элементе двухвалентный алкиленовый остаток, производный от алкоксисилана общей формулы (IX)
в которой
2
2
2
2
3
2
3
2
Z независимо означает двухвалентный алкиленовый остаток, в частности, выбранный из группы, включающей -СН-, -(СН)-, -(СН)- и -[СНСН(СН)СН]-,
12
R означает линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода или арильный остаток и
Ω независимо означает 0 или 1,
В означает содержащийся в структурном элементе двухвалентный аминофункциональный остаток, производный от алкоксисилана общей формулы (IV)
в которой
x означает 0 или 1,
3
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода и/или арильный остаток и
В означает аминофункциональную группу общей формулы (Va)
в которой
0≤h≤6; h* означает 0, 1 или 2; j означает 0, 1 или 2; 0≤I≤6; n означает 0, 1 или 2; 0≤k≤6, и
10
R означает бензильный, арильный, винильный или формильный остаток и/или линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-8 атомами углерода,
и/или
В означает аминофункциональную группу общей формулы (Vb)
в которой 0≤m≤6 и 0≤p≤6,
С означает содержащийся в структурном элементе алкильный остаток, производный от алкоксисилана общей формулы (VI)
в которой
y означает 0 или 1,
С означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-20 атомами углерода,
5
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода и/или арильный остаток,
D означает содержащийся в структурном элементе остаток эпоксида или простого эфира, производный от алкоксисилана общей формулы (VII)
в которой
u означает 0 или 1,
D означает 3-глицидоксиалкильный, 3-глицидоксипропильный, эпоксиалкильный, эпоксициклоалкильный, полиалкилгликольалкильный или полиалкилгликоль-3-пропильный остаток и
7
R означает линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода или арильный остаток,
Е означает содержащийся в структурном элементе органофункциональный остаток, производный от алкоксисилана общей формулы (VIII)
в которой
v означаете или 1,
8
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-4 атомами углерода и
8*
8*
m
2
s
2
Е означает остаток формулы R-Y-(CH)-, в которой R означает моно-, олиго- или перфторированный алкильный остаток с 1-9 атомами углерода или моно-, олиго- или перфторированный арильный остаток, Y означает СН-, O-, арильный остаток или S-, m означает 0 или 1 и s означает 0 или 2,
и/или
Е означает винильный, аллильный, изопропенильный, меркаптоалкильный, сульфаналкильный, уреидоалкильный или акрилоксиалкильный остаток или линейную, разветвленную или циклическую алкокси-группу с 1-24 атомами углерода, в частности с 1-4 атомами углерода,
и
1
R в алкоксисиланах формул (II), (IX), (IV), (VI), (VII) и/или (VIII) соответственно независимо друг от друга означает линейный, циклический и/или разветвленный алкильный остаток с 1-24 атомами углерода, в частности с 1-4 атомами углерода.
1
1
1
4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что молярное отношение атомов кремния в соединениях кремния к HOR, соответственно -ORв общей формуле (I) или (Ia), превышает 1:0,1, причем R независимо друг от друга соответственно означает линейный, циклический и/или разветвленный алкильный остаток с 1-24 атомами углерода.
5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она обладает показателем рН от 1 до 12, в частности от 1 до 9, предпочтительно от 1 до 6, особенно предпочтительно от 1 до 5,4.
6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит от 1 до 50 мас.% соединений кремния в пересчете на используемые алкоксисиланы.
7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что для содержащегося в структурном элементе алкильного остатка С справедливо условие с≥1.
8. Композиция по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что кислотой является муравьиная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, кислый кремниевый золь, ледяная уксусная кислота, азотная кислота, серная кислота и/или фосфорная кислота.
9. Способ получения композиции, содержащей в основном водорастворимые, триссилилированные аминофункциональные соединения кремния, в частности в основном не содержащие алкоксигруппы соединения кремния, воду и при необходимости кислоту, в соответствии с которым:
по меньшей мере один триссилилированный аминоалкоксисилан формулы (IX)
в которой
2
2
2
2
3
2
3
2
Z независимо означает двухвалентный алкиленовый остаток, в частности, выбранный из группы, включающей -СН-, -(СН)-, -(СН)- и -[СНСН(СН)СН]-,
12
R означает линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода и
Ω независимо означает 0 или 1,
и/или продукты его гидролиза и/или конденсации,
при необходимости по меньшей мере один бисаминоалкоксисилан формулы (II)
в которой
А означает двухвалентную аминофункциональную группу формулы (III)
в которой
i, f, f*, g и g* соответственно одинаковые или разные, причем i и/или i* означают число от 0 до 8, f и/или f* означают 1, 2 или 3, и g и/или g* означают 0,1 или 2,
11
R означает линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода или арильный остаток и
Δ означает 0 или 1,
и/или продукты его гидролиза и/или конденсации,
при необходимости по меньшей мере один аминоалкилалкоксисилан формулы (IV)
в которой
x означает 0 или 1,
3
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода и
В означает аминофункциональную группу общей формулы (Va)
в которой
0≤h≤6; h* означает 0, 1 или 2; j означает 0, 1 или 2; 0≤I≤6; n означает 0, 1 или 2; 0≤k≤6, и
10
R означает бензильный, арильный, винильный, формильный остаток и/или линейный, разветвленный и/или циклический алкильный остаток с 1-8 атомами углерода,
и/или
В означает аминофункциональную группу общей формулы (Vb):
в которой 0≤m≤6 и 0≤p≤6,
и/или продукты его гидролиза и/или конденсации,
при необходимости по меньшей мере один алкилалкоксисилан общей формулы (VI)
в которой
y означает 0 или 1,
С означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-20 атомами углерода, и
5
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода и/или арильный остаток,
и/или продукты его гидролиза и/или конденсации,
при необходимости по меньшей мере один содержащий остаток эпоксида или простого эфира алкоксисилан общей формулы (VII)
в которой
u означает 0 или 1,
D означает 3-глицидоксиалкильный, 3-глицидоксипропильный, эпоксиалкильный, эпоксициклоалкильный, полиалкилгликольалкильный или полиалкилгликоль-3-пропильный остаток и
7
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-24 атомами углерода или арильный остаток,
и/или продукты его гидролиза и/или конденсации,
при необходимости по меньшей мере один органофункциональный алкоксисилан формулы (VIII):
в которой
v означает 0 или 1,
8
R означает линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток с 1-4 атомами углерода и
8*
8*
m
2
s
2
Е означает остаток формулы R-Y-(CH)-, в которой R означает моно-, олиго- или перфторированный алкильный остаток с 1-9 атомами углерода или моно-, олиго- или перфторированный арильный остаток, Y означает СН-, O-, арил или S-, m означает 0 или 1 и s означает 0 или 2,
или
Е означает винильный, аллильный, изопропенильный, меркаптоалкильный, сульфаналкильный, уреидоалкильный, акрилоксиалкильный остаток или линейную, разветвленную или циклическую алкоксигруппу с 1-24 атомами углерода, в частности, с 1-4 атомами углерода,
и/или продукты его гидролиза и/или конденсации,
и/или
при необходимости смесь по меньшей мере двух указанных выше алкоксисиланов или продуктов их гидролиза и/или конденсации,
1
причем R в формулах (IX), (II), (IV), (VI), (VII) и/или (VIII) соответственно независимо друг от друга означает линейный, циклический и/или разветвленный алкильный остаток с 1-24 атомами углерода, в частности, с 1-4 атомами углерода,
подвергают гидролизу в присутствии воды и при необходимости кислоты, а также при необходимости при предварительной загрузке и/или добавлении спирта и/или катализатора, и спирт в основном удаляют.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что осуществляют в основном полный гидролиз и, в частности, по меньшей мере частичную совместную конденсацию.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что показатель рН в процессе гидролиза составляет менее 12, в частности от 1 до 12, предпочтительно от 1 до 9, особенно предпочтительно от 1 до 6.
12. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют по меньшей мере один триссилилированный аминоалкилалкоксисилан формулы (IX) и алкилалкоксисилан общей формулы (VI).
13. Способ по одному из пп.9-12, отличающийся тем, что добавляют воду и удаляют смесь спирта с водой, пока композиция в основном не освободится от спиртов.
14. Композиция, которая может быть получена по одному из пп.9-13.
15. Нанесение покрытий на основы или поверхности основ, такие как поверхности металлов или сплавов, в частности на хроматированные, фосфатированные или хромированные металлические поверхности, путем отверждения композиции или смеси по одному из пп.1-14 совместно с основой или на основе.
16. Снабженные покрытием или упрочненные изделия, которые могут быть изготовлены путем применения и, в частности, отверждения композиции и/или смесей по одному из пп.1-14 совместно с основой или на основе.
17. Применение композиции по одному из пп.1-14 в смесях с основанными на силане композициями.
18. Применение композиции по одному из пп.1-14 или смеси по п.17 для модифицирования и/или обработки основ и/или поверхностей основ, в частности для создания барьерного слоя на основах и/или поверхностях основ, для формирования покрытий с биоцидным, фунгицидным и/или вирицидным действием, в качестве средств, облегчающих извлечение изделий из формы, в качестве промоторов адгезии, в качестве праймеров и/или для упрочнения пород, а также в качестве компонента или соответственно составной части для жидкого или порошкового лака или в жидком или порошковом лаке.
19. Применение по п.18 для изготовления по меньшей мере одного по меньшей мере частичного слоя, в частности отвержденного слоя, на органической и/или неорганической основе и/или органическом/неорганическом композиционном материале, предназначенного для защиты от коррозии и/или ультрафиолетового излучения, основанное на композиции по одному из пп.1-14 или смеси по п.17 в виде золь-гель-системы и/или основанное на композиции по одному из пп.1-14, в основном не содержащей золь-гель, или смеси по п.17, не содержащей золь-гель.