CN101466792A - 双组分半透明的形成硅橡胶的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半透明性的、双组分、室温可固化的、储存稳定的形成硅橡胶的组合物，在两个组分组合时，该组合物进行快速固化，得到硅橡胶。

Description

双组分半透明的形成硅橡胶的组合物
发明领域
本发明涉及双组分室温可固化的、储存稳定的形成硅橡胶的组合物，在两个组分组合时，该组合物进行快速固化得到硅橡胶。更具体地，本发明涉及半透明的双组分硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷类的有机硅组合物，其具有增加的稳定性和优异的物理性能。
发明背景
双组分室温硫化(RTV)有机硅组合物因其作为密封剂的用途而广为人知。双组分RTV有机硅组合物通常具有含有硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷和碳酸钙填料的一种组分与含有烷基封端的二有机基聚硅氧烷、催化剂、交联剂和助粘剂的另一种组分。热解法二氧化硅通常不用于含有硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷的组分中，这是由于热解法二氧化硅上的游离硅烷醇(-SiOH)基团易与硅烷醇封端聚合物相互作用，从而引起在储存过程中组分的粘度增加(结构化)。此外，该结构化现象限制了热解法二氧化硅填料在双组分硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷类密封剂中的效用。
对稳定的半透明有机硅组合物存在需要，该组合物为各种基材提供快速无底胶粘合(primerless adhesion)强度，同时具有优异的物理性能。本文公开的发明提供了稳定的、半透明的、双组分RTV形成硅橡胶的组合物，该组合物特别适合用作无底胶粘合、可加工性和弹性的所需特性为重要性能标准的密封剂。
发明概述
双组分可固化的形成硅橡胶的组合物，该组合物在作为两个组分储存时是稳定的，所述组合物包括：
a)包括二有机基聚硅氧烷的第一组分，其中在各聚合物链端的硅原子被硅烷醇封端；
b)包括缩合催化剂的第二组分；
c)在第一组分和/或第二组分中的交联剂；
d)具有经封端剂处理的表面硅烷醇基团的热解法二氧化硅，所述热解法二氧化硅存在于第一组分和/或第二组分中；和任选的
e)至少一种选自以下的其他组分：烷基封端的二有机基聚硅氧烷、填料、UV稳定剂、抗氧化剂、助粘剂、固化加速剂、触变剂、增塑剂、除湿剂、颜料、染料、表面活性剂、溶剂和生物杀灭剂，所述其他组分存在于与其相容的第一组分和/或第二组分中。
本发明基于以下发现：含有经处理的热解法二氧化硅、基于可固化硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷的组合物提供了明显稳定的半透明的RTV形成硅橡胶的组合物，该组合物为各种基材提供快速无底胶粘合强度，同时具有优异的物理性能。该组合物特别适合用作窗组件的窗玻璃应用(例如隔热玻璃单元(IGU))的密封剂。
发明详述
我们现在公开稳定的密封剂形成有机硅橡胶的组合物，该组合物通过组合(即，混合)该双组分可固化形成橡胶的组合物提供快速无底胶粘合强度，这点在下文中将更充分地描述。组成可固化组合物的双组分分别为“第一组分”和“第二组分”，虽然彼此分开时表现出无限期的储存稳定性，但是一旦组合，就快速固化，提供本文的硅橡胶。
本文使用的术语“相容”是指任选的成分不会在材料中消极地或不利地影响其中含有该物质的组分的储存稳定性，且包含在该组分中时，任选的成分的预期功能在材料中不会受到消极或不利影响。
本文定义的术语“初始强度”是指可形成结构元件的足够强度的高模量外壳，且该结构元件即使是在较短时间之后处理、包装和航运仍保持所需构造，而不显示永久变形。
本发明包括双组分室温硫化(RTV)形成硅橡胶的组合物。以下给出对双组分制剂的各组分的一般性描述。
本发明的双组分RTV形成硅橡胶的组合物的第一组分包括具有以下通式的硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷聚合物(SDPS)：
MaDbD＇c
其中下标a为2，b等于或大于1，且下标c为0或正值，其中
M＝(HO)3-x-yR1 xR2 ySiO1/2；
其中下标x为0、1或2，且下标y为0或1，服从以下限制条件：x+y小于或等于2，其中R1和R2为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D＝R3R4SiO1/2；
其中R3和R4为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D＇＝R5R6SiO2/2；
其中R5和R6为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基。
在本发明的一种实施方案中，其中在各聚合物链端的硅原子被硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷的加入量为所述组合物总重量的约5wt％-约95wt％，在另一实施方案中，为所述组合物总重量的约35wt％-约85wt％，在另一实施方案中，为所述组合物总重量的约50wt％-约70wt％。
根据本发明的一种实施方案，其中在各聚合物链端的硅原子被硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷在25℃的粘度为约1,000-约200,000cps。
本发明的RTV形成硅橡胶的组合物的第二组分包括缩合催化剂。所述缩合催化剂可为已知用于在形成硅橡胶的组合物中促进交联的任何物质。所述缩合催化剂可包括金属和非金属催化剂。用于本发明的金属缩合催化剂的金属部分的实例包括锡、钛、锆、铅、铁、钴、锑、锰、铋和锌的化合物。
在形成硅橡胶的组合物中用于促进交联的锡化合物包括：各种锡化合物，例如二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡、二甲醇二丁锡、辛酸锡、三蜡酸异丁锡(isobutyltintriceroate)、氧化二丁锡、双异辛基邻苯二甲酸二丁锡、双-三丙氧基甲硅烷基二辛锡、二丁锡双乙酰丙酮、甲硅烷基化的二氧化二丁锡、三-辛二酸甲酯基苯基锡、三蜡酸异丁锡(isobutyltin triceroate)、二丁酸二甲锡、二新癸酸二甲锡、酒石酸三乙锡、二苯甲酸二丁锡、油酸锡、环烷酸锡、三-2-乙基己基己酸丁锡和丁酸锡。在一种实施方案中，使用溶解于(n-C3H9O)4Si中的锡化合物和(C8H17)2SnO。在另一实施方案中，使用双β-二酮酸二有机基锡。锡化合物的其他实例可见US 5,213,899、US4,554,338、US 4,956,436和US 5,489,479，这些专利的教导通过参考具体地引入本申请。在另一实施方案中，使用螯合的钛化合物，例如，双(乙基乙酰基乙酸)1，3-丙烷二氧基钛；双(乙基乙酰基乙酸)二-异丙氧基钛；和钛酸四烷基酯，例如，钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯。
根据本发明的一种实施方案，所述缩合催化剂为金属催化剂。在本发明的另一实施方案中，所述金属缩合催化剂选自锡化合物，在本发明的另一实施方案中，所述缩合催化剂为双异辛基邻苯二甲酸二丁锡。
已知在形成硅橡胶的组合物中用于促进交联的其他缩合催化剂包括(i)胺，例如双(2，2＇-二甲基氨基)乙基醚、三甲基胺、三乙基胺、N-甲基吗啉、N，N-乙基吗啉、N，N-二甲基苄基胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N，N＇，N＇-四甲基-1，3-丁二胺、五甲基二亚丙基三胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、吡啶、氧化吡啶等；(ii)强碱，例如碱金属和碱土金属氢氧化物、醇盐和酚盐；(iii)强酸的酸式金属盐，例如氯化铁、氯化亚锡、三氯化锑、硝酸铋和氯化铋、硫酸氢钾等；(iv)各种金属的螯合物，例如可得自乙酰基丙酮、苯甲酰基丙酮、三氟乙酰基丙酮、乙酰基乙酸乙酯、水杨醛、环戊酮-2-羧酸酯、乙酰基丙酮亚胺、双-乙酰基丙酮-亚烷基二亚胺、水杨醛亚胺等与各种金属(例如Be、Mg、Zn、Cd、Pb、Ti、Zr、Sn、As、Bi、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni)或其离子(例如MoO2 ++、UO2 ++等)的那些；(v)各种金属的醇化物和酚化物，例如Ti(OR)4、Sn(OR)4、Sn(OR)2、Al(OR)3等，其中R为具有1-约18个碳原子的烷基或芳基；以及醇化物与羧酸、β-二酮和2-(N，N-二烷基氨基)链烷醇的反应产物，例如众所周知的得自该方法或等同方法的钛的螯合物；(vi)有机酸与各种金属(例如碱金属、碱土金属、Al、Sn、Pb、Mn、Co、Bi和Cu)的盐，例如，包括乙酸钠、月桂酸钾、己酸钙、乙酸亚锡、辛酸亚锡、油酸亚锡、辛酸铅、金属干燥剂，例如环烷酸锰和环烷酸钴等；(vii)四价锡、三价和五价As、Sb和Bi的有机金属衍生物和铁和钴的金属羰基化物；及其组合。在一种具体的实施方案中，为羧酸的二烷基锡盐的有机锡化合物可包括的非限制性的实例有二乙酸二丁锡、二月桂酸二丁锡、马来酸二丁锡、二乙酸二月桂锡、二乙酸二辛锡、双(4-甲基氨基苯甲酸)二丁锡、二月桂基硫醇二丁锡、双(6-甲基氨基己酸)二丁锡等、及其组合。类似地，在另一具体的实施方案中，可使用氢氧化三烷基锡、氧化二烷基锡、二烷基锡二醇盐或二氯化二烷基锡及其组合。这些化合物的非限制性的实例包括氢氧化三甲锡、氢氧化三丁锡、氢氧化三辛锡、氧化二丁锡、氧化二辛锡、氧化二月桂基锡、双(异丙醇)二丁锡、双(2-二甲基氨基戊基化)二丁锡、二氯化二丁锡、二氯化二辛锡等、及其组合。在另一实施方案中，已知在形成硅橡胶的组合物中用于促进交联的缩合催化剂包括有机酸和无机酸，例如，盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、硬脂酸、取代的磺酸等。
因此，在一种实施方案中，缩合催化剂的加入量为所述组合物总重量的约0.001wt％-约5wt％，在另一实施方案中，为所述组合物总重量的约0.003wt％-约2.0wt％和约0.005wt％-约0.5wt％。
在典型的制剂中，调节“第一组分”与“第二组分”的重量比，以提供最优化的性能，且如本领域已知的，第一组分与第二组分的重量比可在宽范围内变化，为约20:1-约1:20。根据本发明的一种具体实施方案，第一组分与第二组分的重量比为10:1。
第一组分与第二组分通常于25℃(室温)下混合；但是，第一组分与第二组分混合的温度可在约25℃-200℃之间变化。根据本发明的一种实施方案，第一组分与第二组分混合的温度为25℃。
本发明的有机硅交联剂为具有一个或多个离去基团(即，可容易水解的基团)的化合物，所述离去基团例如烷氧基、乙酰氧基、乙酰氨基、酮肟、苯甲酰氨基和氨氧基。
本发明的有机硅交联剂当存在时可在第一组分和/或第二组分中，但是，通常在第二组分中。本发明的一些可用的交联剂包括硅酸四正丙酯(NPS)、原硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷和类似的烷基取代的烷氧基硅烷组合物、甲基三乙酰氧基硅烷、二丁氧基二乙酰氧基硅烷、甲基异丙氧基二乙酰氧基硅烷、甲基肟基硅烷等。
本发明的硅酸烷基酯(交联剂)具有以下通式：
(R14O)(R15O)(R16O)(R17O)Si
其中R14、R15、R16和R17为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基。
根据本发明的一种实施方案，加入的有机硅交联剂的量为约0.01wt％-约20wt％，在一种实施方案中为约0.3wt％-约5wt％。在另一实施方案中，助粘剂为所述组合物总重量的约0.5wt％-约1.5wt％。
根据本发明，本发明的双组分可固化组合物包括热解法二氧化硅。本发明的热解法二氧化硅当存在时可在第一组分和/或第二组分中，但是，通常在第一组分中。热解法二氧化硅为用于增强的组分，即，提高经固化的聚硅氧烷橡胶组合物的机械强度。由于热解法二氧化硅上的游离硅烷醇(-SiOH)基团与硅烷醇封端的聚合物相互作用，引起在储存过程中组分粘度增加(结构化)，因此热解法二氧化硅通常不用于含有硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷的组分(例如，双组分RTV组合物的一种组分)中。但是，本发明提供了基于半透明双组分硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷的组合物，利用疏水性热解法二氧化硅赋予意想不到的稳定性。
热解法二氧化硅经疏水试剂处理，直至达到二氧化硅表面硅烷醇封端所需的百分比。在本发明一种实施方案中，二氧化硅经选自以下的有机硅处理：硅氮烷、氯代硅烷、烷氧基硅烷、硅氧烷和/或聚硅氧烷、乙酰氧基硅烷、取代的硅烷醇及其混合物。在本发明另一实施方案中，二氧化硅经六甲基二硅氮烷等处理，使得三甲基甲硅烷基与二氧化硅表面结合，但是，经二甲基二氯硅烷、环状二甲基硅氧烷、含羟基的二甲基低聚硅氧烷等表面处理是可接受的。还可使用两种或更多种疏水性二氧化硅的混合物。
经处理的热解法二氧化硅填料为疏水性二氧化硅，可单独使用或组合使用。疏水性二氧化硅通常为经具有烷基甲硅烷基的有机硅化合物处理的物质。填料还可经合适的分散助剂、助粘剂或疏水试剂处理。
用作疏水试剂的硅氧烷和/或聚硅氧烷可为直链、环状的或其混合物，通常含有与硅相连的有机基团。所述有机基团可为烷基(例如低级烷基)、链烯基(例如低级链烯基)、芳基、芳烷基、烷芳基、环烷基或环链烯基。合适的基团例如为甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、苯基；甲苯基(例如邻甲苯基、对甲苯基或间甲苯基)、苄基、乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、环戊基、环己基或环己烯基。但是，通常使用甲基和/或含有或不含一定比例的乙烯基的苯基。合适的硅氧烷例如包括六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、六甲基二硅氧烷、对称四甲基二乙烯基硅氧烷、对称三甲基三苯基环三硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷及其他直链二有机基聚硅氧烷，包括含有羟基端基的二有机基聚硅氧烷，例如1，7-二羟基八甲基四硅氧烷，1.9-二羟基十甲基五硅氧烷和1，11-二羟基十二甲基六硅氧烷。其他合适的硅氧烷为1，3，5，8-六甲基二硅氧烷、1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷和1，3，5-三甲基-1，3，5-三苯基环三硅氧烷。
关于疏水试剂，可使用各种有机硅化合物，例如有机硅烷。用于本发明的合适的有机硅化合物包括甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯代硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、三甲基乙酰氧基硅烷、辛基甲基二氯硅烷、辛基三氯硅烷、十八烷基甲基二氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基二甲基氯代硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二乙烯基四甲基二硅氮烷、双(3，3-三氟丙基)四甲基二硅氮烷、八甲基环四硅氮烷和三甲基硅烷醇。还可使用有机硅化合物的任何所需的混合物。在本发明的一种实施方案中，疏水试剂选自硅氧烷和/或聚硅氧烷、氯代硅烷、烷氧基硅烷、二硅氮烷及其混合物。在本发明的另一实施方案中，疏水试剂为二硅氮烷，例如六甲基二硅氮烷。
其他合适的填料包括聚合物颗粒，所述聚合物颗粒还可为交联的，例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，例如
Figure A200780021126D0014181630QIETU
。具体地，还合适的有初级粒度为0.01-300纳米的有机和无机填料。合适的填料的实例有粘土和/或纳米粘土、陶瓷微球体、玻璃泡、玻璃粉末、玻璃纳米颗粒例如
Figure A200780021126D0014181645QIETU
、玻璃微颗粒例如
Figure A200780021126D0014181659QIETU
(Potters-Ballotini)。还合适的有有机和/或无机氧化物和混合氧化物，特别是元素硅、铝、镁、钛和钙的氧化物。这种填料的实例有二氧化硅，特别是热解氧化物(pyrogenic oxide)例如
Figure A200780021126D0014181718QIETU
(Degussa)，硅酸盐，例如滑石，叶蜡石，硅灰石，硅铝酸盐，例如长石或沸石。
用于本发明的经处理的热解法二氧化硅的其他实例包括市售可得的经处理的二氧化硅，例如以商品名AEROSIL得自Degussa Corporation，例如AEROSIL R8200；R9200、R812、R812S、R972、R974、R805、R202；和以商品名CAB-O-SIL ND-TS、TS610或TS710得自Cabot Corporation。
根据本发明的一种实施方案，热解法二氧化硅的BET比表面积大于约10m2/g。在本发明的另一实施方案中，热解法二氧化硅的BET比表面积为约50-约400m2/g。
在本发明的一种实施方案中，热解法二氧化硅可加入的量为第一组分(a)的约5-约80wt％，根据另一实施方案，热解法二氧化硅可存在的量为第一组分(a)的约10-约30wt％。
任选地，可固化的双组分组合物的第一组分和/或第二组分可含有一种或多种其他成分，例如，烷基封端的二有机基聚硅氧烷、填料、UV稳定剂、抗氧化剂、助粘剂、固化加速剂、触变剂、增塑剂、除湿剂、颜料、染料、表面活性剂、溶剂和生物杀灭剂，所述其他组分存在于与其相容的第一组分和/或第二组分中。因此，例如，烷基封端的二有机基聚硅氧烷当存在时可在第一组分和/或第二组分中，填料当存在时可在第一组分和/或第二组分中；U.V.稳定剂当存在时通常在第一组分和/或第二组分中；抗氧化剂当存在时通常在第一组分和/或第二组分中；助粘剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；固化加速剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；触变剂当存在时包括在第一组分和/或第二组分中；增塑剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；除湿剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；颜料当存在时可在第一组分和/或第二组分中；染料当存在时可在第一组分和/或第二组分中；表面活性剂当存在时可在第一组分和/或第二组分中；溶剂当存在时可在第一组分和/或第二组分中；以及，生物杀灭剂当存在时加在第一组分和/或第二组分中。
本发明的烷基封端的二有机基聚硅氧烷聚合物有利地选自具有以下通式的那些：
M＂eD＂fD″′g
其中下标e＝2，f等于或大于1，下标g为0或正数，其中
M＂＝R7R8R9SiO1/2；
其中R7、R8和R9为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D＂＝R10R11SiO2/2；
其中R10和R11为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D″′＝R12R13SiO2/2；
其中R12和R13为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基。
其中在各聚合物链端的硅原子被烷基封端的二有机基聚硅氧烷的加入量为所述组合物总重量的稍高于0wt％至约50wt％，在一种实施方案中，为所述组合物总重量的约5wt％-约35wt％，在另一实施方案中，为所述组合物总重量的约10wt％-约30wt％。
根据本发明的一种实施方案，其中在各聚合物链端的硅原子被烷基封端的二有机基聚硅氧烷在25℃的粘度为约50-约200,000cps。
本发明的RTV形成硅橡胶的组合物还可包括助粘剂。合适的烷氧基硅烷助粘剂包括n-2-氨基乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、n-2-氨基乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、三氨基官能的三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷、异氰酸根合丙基甲基二甲氧基硅烷、β-氰基乙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、4-氨基-3，3-二甲基丁基三甲氧基硅烷和n-乙基-3-三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙胺及其混合物。
在本发明的一种实施方案中，助粘剂选自n-2-氨基乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯及其混合物。在本发明的另一实施方案中，助粘剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷和1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯及其混合物。
根据本发明的一种实施方案，烷氧基硅烷(助粘剂)的加入量为约0.1wt％-约20wt％，和约0.3wt％-约10wt％。在另一实施方案中，助粘剂为所述组合物总重量的约0.5wt％-约5wt％。
任选的组分包括选自由以下物质组成的表面活性剂的非离子表面活性剂化合物：聚乙二醇、聚丙二醇、乙氧基化蓖麻油、油酸乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)的共聚物、有机硅与聚醚的共聚物(有机硅聚醚共聚物)、有机硅和环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的共聚物及其混合物，该任选的组分的量为所述组合物总重量的0wt％-约20wt％，更优选为约0.1wt％-约5wt％，最优选为约0.2wt％-约1wt％。使用有机硅聚醚作为非离子表面活性剂描述于US 5,744,703，该专利所教导的通过参考具体地引入本申请。
此外，可使用间歇制造模式或连续制造模式制备本发明的组合物。优选将各种成分(例如有机硅聚合物、填料、固化催化剂、交联剂、助粘剂、增塑剂、加工助剂及其他添加剂)在连续混配挤出机中混合，以生产所需的密封剂组合物。采用该方式制备“第一组分(a)”和“第二组分(b)”。所述连续混配挤出机可为任何连续混配挤出机，例如双螺杆Werner-Pfleiderer挤出机，或Buss或P.B.Kokneader挤出机。
在本发明的最宽范围的观念中，所有的成分(即，有机硅聚合物、填料、增塑剂、缩合催化剂和助粘剂等)可在连续混配挤出机中混合，在该连续法中，挤出机在20℃-200℃下运行，但更优选为25℃-50℃，且挤出机在部分真空下运行，以在混合过程中除去挥发性物质。
如下文所述的以下成分用于制备实施例1、2、3和4。
聚合物1为被羟基封端且总粘度为约10,000cps的聚二甲基硅氧烷的混合物(得自General Electric Advanced Materials)。
填料1为表面积为160±25m2/g的八甲基环四硅氧烷和六甲基二硅氮烷处理的热解法二氧化硅填料(由General Electric Advanced Materials制造)。
填料2为表面积为160±25m2/g的六甲基二硅氮烷处理的热解法二氧化硅，得自Degussa，Aerosil R8200疏水性热解法二氧化硅。
增塑剂为被三甲基甲硅烷基封端且粘度为100cps的聚二甲基硅氧烷(得自General Electric Advanced Materials)。
流变添加剂为在25℃的粘度为约100-约3000cps的聚氧化烯改性的有机硅共聚物(得自General Electric Advanced Materials)。
聚合物2为被三甲基甲硅烷基封端且粘度为约10,000cps的聚二甲基硅氧烷(得自General Electric Advanced Materials)。
填料3为表面积为约200±20m2/g的八甲基环四硅氧烷处理的热解法二氧化硅填料(由General Electric Advanced Materials制造)。
助粘剂1为氨基乙基氨丙基三甲氧基硅烷(得自General ElectricAdvanced Materials，Silquest A-1120硅烷)。
助粘剂2为1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯(得自GeneralElectric Advanced Materials，A-Link 597硅烷)。
助粘剂3为γ-氨丙基三甲氧基硅烷(得自General Electric AdvancedMaterials，Silquest A-1110硅烷)。
交联剂为硅酸四正丙酯(NPS)(得自Degussa)。
催化剂为双异辛基邻苯二甲酸二丁锡(得自General Electric AdvancedMaterials)。
实施例1和2
实施例1和2说明基于半透明热解法二氧化硅/硅烷醇封端聚合物的双组分组合物的第一组分的制备。
用于制备实施例1和2的各成分列于表1。
表1
 
成分(wt％) 实施例1 实施例2
聚合物1 68 68
填料1 20 -
填料2 - 20
增塑剂 12 12
通过在一次性聚乙烯筒(cartridge)(Semco #250-06，6流体盎司容量)中储存，并在温度为73℉和相对湿度(RH)为50％下，使用WPSTM测试E-56，随着时间测定施用速率，确定实施例1和2的稳定性(粘度增加速率)。在所有情况下，使用含有相应活塞的Semco #250-06筒和具有0.125英寸孔的250#440 Semco喷嘴得到施用速率的数据。使用密封剂枪和压缩空气或氮气，于90psi下挤出制剂。记录的施用速率值为在1分钟内挤出的制剂的重量。结果见表2。
表2
 
时间 实施例1(施用速率，克/分钟) 实施例2(施用速率，克/分钟)
7天 31 617
14天 0 626
21天 0 554
28天 0 566
14个月 0 162
实施例1和2的WPSTM测试E-56结果见表2。实施例1显示典型的增稠效果(结构化)，由于热解法二氧化硅上的游离硅烷醇基团与硅烷醇封端聚合物相互作用，引起粘度增加。因此，7天老化后，发现实施例1的施用速率非常低，为31。在14天或之后，实施例1不能挤出。值得注意的是，实施例2显示从7天至28天不寻常的施用速率。此外，虽然在14个月时施用速率下降，但实施例2仍能挤出，使得该制剂能转化为实用的(稳定的)双组分半透明热解法二氧化硅/硅烷醇封端聚合物类密封剂。
实施例2的PDMS、填料2和增塑剂以及流变添加剂用于制备实施例3和4的双组分半透明密封剂组合物的第一组分。参见表3。
表3
 
实施例3(双组分密封剂组合物) 实施例4(双组分密封剂组合物)
实施例2(双组分密封剂的第一组分)
成分(wt％)
聚合物1 63.3 63.3
填料2 18 18
增塑剂 18 18
流变添加剂 0.7 0.7
双组分密封剂的第二组分
成分(wt％)
聚合物2 55.45 55.20
填料3 12 12
助粘剂1 16 -
助粘剂2 4 4
助粘剂3 - 16
NPS 11.6 11.6
催化剂 0.95 1.2
将实施例3和4的第一组分和第二组分以10:1(第一组分/第二组分)的重量比单独混合，提供在表4中所列的完全固化(7天)时的物理性能。根据在表4中所列的ASTM测试方法，测试实施例3和4的物理性能。使用BYKGardner Haze-gard Plus仪器，通过测定根据ASTM D412(固化7天)制备的密封剂片的透射率(％)，确定密封剂的半透明性。
表4
 
实施例3 实施例4
拉伸(psi)，ASTM D412 214 191
伸长率(％)，ASTM D412 236 213
100％模量(psi)，ASTM D412 87 95
肖氏A硬度，ASTM D2240 27 29
透射率(％) 70 72
除了物理性能以外，还测试了实施例3和4的粘合强度构造(adhesionstrength build)性能。实施例3和4的强度构造数据示于表5，通过WPSTM测试C-1221测定，利用搭接剪切粘合力得到这些数据。在所有情况下，使用包括玻璃-玻璃或乙烯基-玻璃组合的测试面板产生搭接剪切粘合数据。在玻璃-玻璃或乙烯基-玻璃结构中，使用重叠1/2英寸的1英寸宽的试片，使用1/16英寸的密封剂，制备面板。在50％RH和73℉下固化样品。
表5
Figure A200780021126D00201
根据以下方法，通过搭接剪切测定粘合强度构造：在制备搭接剪切测试样片之前，清洗所有基材(玻璃和乙烯基)的表面。使用肥皂
Figure A200780021126D00202
 DishLiquid)和水溶液清洗所有的基材。清洗后，立即使用干净的擦干基材的表面。使用夹持装置制备尺寸为1英寸×3英寸的试样，以确保粘合线厚度(1/16英寸)和搭接剪切测试试样的重叠(0:50英寸)的可重复性。在标准条件(25℃和50％相对湿度)下将试样固化到指定的时间。使用标准拉伸测试机得到性能测量。拉曳试样(滑块(crosshead)速度为0.5英寸/分钟)至失效。根据下式计算搭接剪切强度(psi)：
搭接剪切强度(psi)＝最高负荷(磅)/粘合面积(平方英寸)
除了物理性能以外，本发明的实施例3和4还说明如表5所示的优异的无底胶粘合强度构造，具体地，实施例3和4说明在60分钟内在玻璃与玻璃之间，以及乙烯基(塑料)与玻璃之间的优异的粘合强度构造。
虽然参考某些实施方案描述了本发明的方法，但本领域技术人员应理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可进行各种改变，且等价物可替代各要素。此外，在不偏离本发明的基本范围的情况下，可进行许多更改，使得具体情况或材料适应本发明的教导。因此，预期本发明不局限于作为实施本发明方法的最佳方式所公开的具体实施方案，而是本发明包括在所附权利要求范围内的所有的实施方案。

Claims (46)

1.双组分可固化的形成硅橡胶的组合物，该组合物在作为两个组分储存时是稳定的，所述组合物包括：
a)包括二有机基聚硅氧烷的第一组分，其中在各聚合物链端的硅原子被硅烷醇封端；
b)包括缩合催化剂的第二组分；
c)在第一组分和/或第二组分中的交联剂；
d)经封端剂处理的具有表面硅烷醇基团的热解法二氧化硅，所述热解法二氧化硅存在于第一组分和/或第二组分中；和任选的
e)至少一种选自以下的其他组分：烷基封端的二有机基聚硅氧烷、填料、UV稳定剂、抗氧化剂、助粘剂、固化加速剂、触变剂、增塑剂、除湿剂、颜料、染料、表面活性剂、溶剂和生物杀灭剂，所述其他组分存在于与其相容的第一组分和/或第二组分中，
第一组分和第二组分在组合固化之后，提供硅橡胶。
2.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷具有以下通式：
MaDbD′c
其中a为2，b等于或大于1，和c为0或正值，其中M＝(HO)3-x-yR1 xR2 ySiO1/2；其中下标x为0、1或2，且下标y为0或1，服从以下限制条件：x+y小于或等于2，其中R1和R2为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D＝R3R4SiO1/2
其中R3和R4为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D′＝R5R6SiO2/2
其中R5和R6为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基。
3.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷为所述组合物总重量的约5wt％-约95wt％。
4.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷为所述组合物总重量的约35wt％-约85wt％。
5.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷为所述组合物总重量的约50wt％-约70wt％。
6.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述硅烷醇封端的二有机基聚硅氧烷在25℃的粘度为约1,000-约200,000cps。
7.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述封端剂选自硅氮烷、氯代硅烷、烷氧基硅烷、硅氧烷和/或聚硅氧烷、乙酰氧基硅烷、取代的硅烷醇，及其混合物。
8.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述封端剂选自六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、六甲基二硅氧烷、对称四甲基二乙烯基硅氧烷、对称三甲基三苯基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷及其他直链二有机基聚硅氧烷、1，7-二羟基八甲基四硅氧烷、1，9-二羟基十甲基五硅氧烷和1，11-二羟基十二甲基六硅氧烷；其他合适的硅氧烷为1，3，5，8-六甲基二硅氧烷、1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷和1，3，5-三甲基-1，3，5-三苯基环三硅氧烷，及其混合物。
9.权利要求8的双组分可固化组合物，其中所述封端剂选自甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯代硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、三甲基乙酰氧基硅烷、辛基甲基二氯硅烷、辛基三氯硅烷、十八烷基甲基二氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基二甲基氯代硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二乙烯基四甲基二硅氮烷、双(3，3-三氟丙基)四甲基二硅氮烷、八甲基环四硅氮烷、和三甲基硅烷醇，及其混合物。
10.权利要求7的双组分可固化组合物，其中所述封端剂为六甲基二硅氮烷。
11.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述热解法二氧化硅的BET比表面积大于约10m2/g。
12.权利要求11的双组分可固化组合物，其中所述热解法二氧化硅的BET比表面积为约50-约400m2/g。
13.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述热解法二氧化硅为第一组分(a)的约5-约80wt％。
14.权利要求13的双组分可固化组合物，其中所述热解法二氧化硅为第一组分(a)的约10-约30wt％。
15.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述烷基封端的二有机基聚硅氧烷具有以下通式：
M″eD″fD″′g
其中下标e＝2，f等于或大于1，下标g为0或正数，其中
M″＝R7R8R9SiO1/2；
其中R7、R8和R9为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D″＝R10R11SiO2/2；
其中R10和R11为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基；其中
D″′＝R12R13SiO2/2；
其中R12和R13为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基。
16.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述烷基封端的二有机基聚硅氧烷为所述组合物总重量的0wt％-约50wt％。
17.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述烷基封端的二有机基聚硅氧烷为所述组合物总重量的约5wt％-约35wt％。
18.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述烷基封端的二有机基聚硅氧烷为所述组合物总重量的为约10wt％-约30wt％。
19.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述烷基封端的二有机基聚硅氧烷在25℃的粘度为约50-约200,000cps。
20.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述缩合催化剂选自金属和非金属催化剂。
21.权利要求20的双组分可固化组合物，其中所述缩合催化剂选自锡、钛、锆、铅、铁、钴、锑、锰、铋和锌的化合物。
22.权利要求21的双组分可固化组合物，其中所述缩合催化剂选自二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡、二甲醇二丁锡、辛酸锡、三蜡酸异丁锡、氧化二丁锡、双异辛基邻苯二甲酸二丁锡、双-三丙氧基甲硅烷基二辛锡、二丁锡双乙酰丙酮、甲硅烷基化的二氧化二丁锡、三-辛二酸甲酯基苯基锡、三蜡酸异丁锡、二丁酸二甲锡、二新癸酸二甲锡、酒石酸三乙锡、二苯甲酸二丁锡、油酸锡、环烷酸锡、三-2-乙基己基己酸丁锡和丁酸锡。
23.权利要求21的双组分可固化组合物，其中所述缩合催化剂选自双β-二酮酸二有机锡。
24.权利要求21的双组分可固化组合物，其中所述缩合催化剂选自双(乙基乙酰基乙酸)1，3-丙烷二氧基钛、双(乙基乙酰基乙酸)二-异丙氧基钛、钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、及其混合物。
25.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述交联剂具有至少一个离去基团，该离去基团选自烷氧基、乙酰氧基、乙酰氨基、酮肟、苯甲酰氨基、氨氧基，及其混合物。
26.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述交联剂为硅酸烷基酯。
27.权利要求26的双组分可固化组合物，其中所述硅酸烷基酯具有以下通式：
(R14O)(R15O)(R16O)(R17O)Si
其中R14、R15、R16和R17为独立选择的具有至多约60个碳原子的一价烃基。
28.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述交联剂选自硅酸四正丙酯、原硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、二丁氧基二乙酰氧基硅烷、甲基异丙氧基二乙酰氧基硅烷、甲基肟基硅烷，及其混合物。
29.权利要求26的双组分可固化组合物，其中所述硅酸烷基酯为所述组合物总重量的约0.01-约20wt％。
30.权利要求29的双组分可固化组合物，其中所述硅酸烷基酯为所述组合物总重量的约0.3-约5wt％。
31.权利要求30的双组分可固化组合物，其中所述硅酸烷基酯为所述组合物总重量的约0.5-约1.5wt％。
32.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述烷基封端的二有机基聚硅氧烷当存在时在第一组分和/或第二组分中，填料当存在时在第一组分和/或第二组分中；U.V.稳定剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；抗氧化剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；助粘剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；固化加速剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；触变剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；除湿剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；颜料当存在时在第一组分和/或第二组分中；染料当存在时在第一组分和/或第二组分中；表面活性剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；溶剂当存在时在第一组分和/或第二组分中；以及，生物杀灭剂当存在时在第一组分和/或第二组分中。
33.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述助粘剂选自n-2-氨基乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、n-2-氨基乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、三氨基官能的三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷、异氰酸根合丙基甲基二甲氧基硅烷、β-氰基乙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、4-氨基-3，3-二甲基丁基三甲氧基硅烷、n-乙基-3-三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙胺，及其混合物。
34.权利要求33的双组分可固化组合物，其中所述助粘剂选自n-2-氨基乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯，及其混合物。
35.权利要求34的双组分可固化组合物，其中所述助粘剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷和1，3，5-三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯，及其混合物。
36.权利要求1的双组分可固化组合物，其中所述表面活性剂为选自由以下物质组成的表面活性剂的非离子表面活性剂：聚乙二醇、聚丙二醇、乙氧基化蓖麻油、油酸乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物、有机硅与聚醚的共聚物、有机硅和环氧乙烷与环氧丙烷共聚物的共聚物，及其混合物，该表面活性剂的含量为所述组合物总重量的0wt％-约20wt％。
37.权利要求36的双组分可固化组合物，其中所述表面活性剂为所述组合物总重量的约0.1wt％-约5wt％。
38.权利要求37的双组分可固化组合物，其中所述表面活性剂为所述组合物总重量的约0.2wt％-约1wt％。
39.权利要求1的双组分可固化组合物，其中根据ASTM测试D412所制备的硅橡胶片材的透射率大于40％。
40.权利要求1的双组分可固化组合物，其中根据ASTM测试D412所制备的硅橡胶片材的透射率大于60％。
41.权利要求1的双组分可固化组合物，其中经固化的组合物在固化约1分钟-约60分钟后的初始强度为约1psi-约75psi。
42.权利要求1的双组分可固化组合物，其中经固化的组合物在固化约1分钟-约60分钟后的初始强度为约1psi-约45psi。
43.权利要求1的双组分可固化组合物，其中在温度为73℉和相对湿度为50％下约7-约28天，通过WPSTM测试E-56测得的第一组分(a)的施用速率变化小于约1000克/分钟。
44.权利要求1的双组分可固化组合物，其中在温度为73℉和相对湿度为50％下约7-约28天，通过WPSTM测试E-56测得的第一组分(a)的施用速率变化小于约300克/分钟。
45.权利要求1的双组分可固化组合物，其中在温度为73℉和相对湿度为50％下约7天-约14个月，通过WPSTM测试E-56测得的第一组分(a)的施用速率变化小于约2000克/分钟。
46.权利要求1的双组分可固化组合物，其中在温度为73℉和相对湿度为50％下约7天-约14个月，通过WPSTM测试E-56测得的第一组分(a)的施用速率变化小于约1000克/分钟。
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